JP2016220235A - Data communication terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、データ通信端末機に関する。 The present invention relates to a data communication terminal.
従来より、無線端末の電気電子回路が搭載された回路基板のグランドである地導体と、前記回路基板の端部に設置され、一端が前記地導体の一端と接続された高周波電源部と、前記回路基板の高周波電源部とは反対側の端部に設置され、一端が前記地導体の他端と接続された可変容量リアクタンス素子とを含むアンテナ装置がある。 Conventionally, a ground conductor that is a ground of a circuit board on which an electric and electronic circuit of a wireless terminal is mounted, a high-frequency power supply unit that is installed at an end of the circuit board, and one end is connected to one end of the ground conductor, There is an antenna apparatus that includes a variable capacitance reactance element that is installed at an end portion of the circuit board opposite to the high frequency power supply portion and has one end connected to the other end of the ground conductor.
このアンテナ装置は、さらに、前記高周波電源部の他端と一端が接続された第１の接触端子と、前記可変容量リアクタンス素子の他端と一端が接続された第２の接触端子と、前記第１および第２の接触端子の他端が接続された誘電体または金属のグランド構造物とを含む。 The antenna device further includes a first contact terminal connected to the other end and one end of the high frequency power supply unit, a second contact terminal connected to the other end and one end of the variable capacitance reactance element, and the first contact terminal. A dielectric or metal ground structure to which the other ends of the first and second contact terminals are connected.
前記高周波電源部、第１の接触端子、グランド構造物、第２の接触端子、可変容量リアクタンス素子および地導体による電流ルートを形成して前記地導体を放射素子とするループアンテナが構築される。 A loop antenna having the ground conductor as a radiating element is formed by forming a current route by the high-frequency power source, the first contact terminal, the ground structure, the second contact terminal, the variable capacitance reactance element, and the ground conductor.
ところで、従来のアンテナ装置は、ＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identifier）タグを読み取るリーダライタに用いられるものである。 By the way, the conventional antenna device is used for a reader / writer that reads an RF-ID (Radio Frequency Identifier) tag.
このため、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置にコネクタを介して接続してデータ通信を行うカード型のデータ通信端末機に用いることはできない。 For this reason, for example, it cannot be used for a card type data communication terminal that performs data communication by connecting to an information processing apparatus such as a PC (Personal Computer) via a connector.
ＰＣ等の情報処理装置に接続するデータ通信端末機には、限られたスペースにアンテナを配設しつつ、良好な通信特性を有することが求められる。 A data communication terminal connected to an information processing apparatus such as a PC is required to have good communication characteristics while providing an antenna in a limited space.
しかしながら、例えば、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）技術によるメインアンテナとサブアンテナを含むデータ通信端末機では、メインアンテナはコネクタから離れた位置に配置することで良好なアンテナ特性を得やすいが、メインアンテナから離して配置されるサブアンテナは、良好なアンテナ特性を得るのが困難である。 However, for example, in a data communication terminal including a main antenna and a sub-antenna by MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) technology, it is easy to obtain good antenna characteristics by arranging the main antenna away from the connector. It is difficult to obtain good antenna characteristics for the sub-antenna arranged away from the main antenna.
これは、グランド配線を内蔵する情報処理装置の近傍にアンテナを配置すると良好なアンテナ特性を得にくいため、優先順位の高いメインアンテナは情報処理装置から離れた位置に配置される一方、サブアンテナにはメインアンテナとの相関を低くすることが求められるため、情報処理装置の近くに配置される傾向があるからである。 This is because it is difficult to obtain good antenna characteristics when an antenna is placed in the vicinity of an information processing device with a built-in ground wiring, so the main antenna with a high priority is placed at a position away from the information processing device, while the sub-antenna This is because the correlation with the main antenna is required to be lowered, and therefore, there is a tendency to be placed near the information processing apparatus.
そこで、アンテナ特性の良好なデータ通信端末機を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a data communication terminal having good antenna characteristics.
本発明の実施の形態のデータ通信端末機は、基板と、前記基板に形成される地板と、前記基板の端部に配設されるコネクタと、一端に給電部を有し、他端が前記給電部と前記コネクタとの間でキャパシタを介して前記地板に接続され、前記地板とループを形成するアンテナとを含む。 A data communication terminal according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a ground plate formed on the substrate, a connector disposed on an end portion of the substrate, a power feeding portion on one end, and the other end on the other end. The antenna is connected to the ground plane via a capacitor between the power feeding portion and the connector, and includes an antenna that forms a loop with the ground plane.
本発明の他の実施の形態のデータ通信端末機は、基板と、前記基板に形成される地板と、前記基板の端部に配設されるコネクタと、一端がキャパシタを介して前記地板に接続され、前記キャパシタと前記コネクタとの間に配設される他端に給電部を有し、前記地板とループを形成するアンテナとを含む。 A data communication terminal according to another embodiment of the present invention includes a substrate, a ground plate formed on the substrate, a connector disposed at an end of the substrate, and one end connected to the ground plate via a capacitor. And an antenna that has a power feeding portion at the other end disposed between the capacitor and the connector and that forms a loop with the ground plane.
アンテナ特性の良好なデータ通信端末機を提供することができる。 A data communication terminal having good antenna characteristics can be provided.
以下、本発明のデータ通信端末機を適用した実施の形態について説明するにあたり、まず、比較例のデータ通信端末機について説明を行う。 Hereinafter, in describing an embodiment to which the data communication terminal of the present invention is applied, a data communication terminal of a comparative example will be described first.
＜比較例＞
図１は、比較例のデータ通信端末機１０をノート型ＰＣ２０に接続した状態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は、比較例のデータ通信端末機のグランド層及びアンテナと、ノート型ＰＣのグランド層との位置関係を示す平面図である。
<Comparative example>
FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which a
図１（Ａ）に示すノート型ＰＣ２０は、カバー部２１とベース部２２とを有する筐体２３を含む。カバー部２１はディスプレイ２４を保持する。
A notebook PC 20 shown in FIG. 1A includes a housing 23 having a
ベース部２２の上面には、タッチパッド２５、及びキーボード２６が設けられており、左側面には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子が設けられている。図１（Ａ）には、比較例のデータ通信端末機１０がノート型ＰＣ２０のＵＳＢ端子に接続されている状態を示す。
A
カバー部２１は、ベース部２２に対して回動することにより開閉できるように軸支されている。図１（Ａ）にはカバー部２１を開いた状態を示すが、カバー部２１を閉じるとディスプレイ２４がキーボード２６と向かい合う。
The
ディスプレイ２４は、例えば、液晶ディスプレイであればよい。タッチパッド２５は、ベース部２２のキーボード２６の手前側において、ベース部２２の幅方向（図１（Ａ）における横方向）の中央に配設されている。
The
図１（Ｂ）には、比較例のデータ通信端末機１０の筐体を取り外した状態において、基板１１、メインアンテナ１２、サブアンテナ１３、グランド層１４、及びＵＳＢプラグ１５の位置関係を示す。破線で示す基板１１は、複数の導電層を含む多層基板であり、例えば、メインアンテナ１２及びサブアンテナ１３は、複数の導電層のうちの最上層（Ｌ１層）に形成され、グランド層１４は、最上層から２番目の導電層（Ｌ２層）に形成されている。ＵＳＢプラグ１５は、データ通信端末機１０の図示しない内層とグランド層１４に接続されている。
FIG. 1B shows the positional relationship among the
図１（Ｂ）では、メインアンテナ１２、サブアンテナ１３、グランド層１４、及びＵＳＢプラグ１５の位置関係を分かり易くするために、基板１１を破線で示す。
In FIG. 1B, the
ノート型ＰＣ２０のグランド層２７には、ＵＳＢレセプタクル２８が実装されている。
A
データ通信端末機１０は、ＵＳＢプラグ１５をノート型ＰＣ２０のＵＳＢレセプタクル２８に挿入することにより、ノート型ＰＣ２０に取り付けられる。
The
図２は、比較例のデータ通信端末機１０の内部構造を示す図である。図２では、データ通信端末機１０の筐体を取り外し、基板１１、メインアンテナ１２、サブアンテナ１３、グランド層１４、及びＵＳＢプラグ１５を示す。また、ノート型ＰＣ２０側では、グランド層２７及びＵＳＢレセプタクル２８を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an internal structure of the
メインアンテナ１２は、矩形状の基板１１の一端側に配設されるＬ字型のモノポールアンテナである。基板１１のＬ１層に形成されるメインアンテナ１２の給電部１２Ａは、図示しないマイクロストリップライン等により、給電を受ける。メインアンテナ１２の長さは、使用周波数における波長λの１／４の長さ（λ／４）に設定される。なお、ここでは、メインアンテナ１２がＬ字型のモノポールアンテナである場合について説明するが、メインアンテナ１２は、Ｌ字型以外の形状であってもよく、また、モノポールアンテナに限られず、ダイポールアンテナであってもよい。
The
メインアンテナ１２は、ノート型ＰＣ２０のグランド層２７から最も離れた位置に配設されており、メインアンテナ１２の反対側に、ＵＳＢプラグ１５が配置されている。
The
サブアンテナ１３は、基板１１のメインアンテナ１２が配置される一端とは反対側にあるＵＳＢプラグ１５の脇に配置されている。サブアンテナ１３はミアンダ型の線路を有する。サブアンテナ１３の構成については、図３を用いて詳述する。
The
グランド層１４は、上述したようにＬ２層に形成されるため、図２では破線で示す。
Since the
ＵＳＢプラグ１５は、基板１１の表面に実装されており、例えば、ＵＳＢ３．０規格のプラグである。
The
ＵＳＢプラグ１５は、シェル部１５Ａと端子１５Ｂを有する。シェル部１５Ａは、鉄等の金属製であり、断面が矩形状の筒状の部材である。端子１５Ｂは、シェル部１５Ａの内部に挿通されており、ビア等を介して、グランド層１４又はＬ３層等の配線層に接続されている。シェル部１５Ａは、グランド層１４に接続されており、接地電位に保持されている。端子１５Ｂのうちの一つは、グランド層１４に接続されている。
The
ＵＳＢレセプタクル２８は、ＵＳＢプラグ１５と同様に、シェル部２８Ａと端子２８Ｂを含む。シェル部２８Ａは、鉄等の金属製であり、断面が矩形状の筒状の部材である。シェル部２８Ａは、ＵＳＢプラグ１５のシェル部１５Ａが挿入された状態で嵌着可能なサイズを有する。シェル部２８Ａはグランド層２７に接続され、接地電位に保持されている。
Similar to the
シェル部２８Ａには端子２８Ｂが挿通されており、端子２８Ｂうちの一つはグランド層２７に接続され、他の端子２８Ｂは、図示しない配線層等に接続されている。
A terminal 28B is inserted into the
図３は、比較例のデータ通信端末機１０のサブアンテナ１３を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図である。
3A and 3B are diagrams showing the
サブアンテナ１３は、グランド層１４が切り欠かれた部分（グランド層１４が形成されていない部分）に配置されている。図３（Ａ）、（Ｂ）には、グランド層１４が切り欠かれたことによってオフセットした端辺１４Ａを示す。
The sub-antenna 13 is disposed in a portion where the
サブアンテナ１３の給電部１３Ａは、基板１１のＬ１層に形成されるマイクロストリップライン１６を通じて、高周波発生源１７（図３（Ａ）参照）に接続されている。図３（Ａ）には高周波発生源１７を記号で示すが、高周波発生源１７は実際には基板１１の表面に実装される。
The
サブアンテナ１３の他端１３Ｂは開放端となっており、他端１３Ｂ側には線路長を稼ぐためのミアンダ部１３Ｃが形成されている。また、サブアンテナ１３の給電部１３Ａの近傍には、サブアンテナ１３の長さを調節するためにインダクタ１８が挿入されている。
The
このように、サブアンテナ１３はモノポールアンテナであり、サブアンテナ１３の給電部１３Ａと他端１３Ｂとの長さは、使用周波数における波長λの１／４の長さ（λ／４）に設定される。
As described above, the sub-antenna 13 is a monopole antenna, and the length of the
以上のような比較例のデータ通信端末機１０は、ＵＳＢプラグ１５をノート型ＰＣ２０のＵＳＢレセプタクル２８に挿入することによってノート型ＰＣ２０に取り付けられる。
The
ノート型ＰＣ２０は、データ通信端末機１０のグランド層１４よりも平面視で何倍も大きいグランド層２７を含む。
The
従って、データ通信端末機１０をノート型ＰＣ２０に取り付けた状態では、データ通信端末機１０の通信は、グランド層２７の影響を受けることになり、グランド層２７の影響は、ＵＳＢプラグ１５に近いほど大きくなる。
Accordingly, when the
このため、メインアンテナ１２は、ＵＳＢプラグ１５から一番離れた位置に配置されている。
For this reason, the
また、メインアンテナ１２とサブアンテナ１３は、例えば、ＭＩＭＯにより同時に通信を行う場合には、互いのアンテナ特性を良好にするために、相関が低いことと、アイソレーションが良好であることが求められる。
In addition, for example, when the
従って、サブアンテナ１３は、メインアンテナ１２からなるべく離れた位置に配置することが望ましく、このためにサブアンテナ１３は、ＵＳＢプラグ１５の脇に配置されている。
Therefore, it is desirable to arrange the
ところで、比較例のデータ通信端末機１０のサブアンテナ１３は、他端１３Ｂが開放端であるため、サブアンテナ１３には、図３（Ａ）において給電部１３Ａからミアンダ部１３Ｃを経て他端１３Ｂに向かう方向に電流が流れる。
Incidentally, since the
一方、グランド層１４には、給電部１３Ａに向けて電流が流れるため、端辺１４Ａの近傍では、図３（Ａ）において右から左に向かう方向に電流が流れる。
On the other hand, since a current flows through the
このため、比較例のデータ通信端末機１０では、サブアンテナ１３に生じる電流と、サブアンテナ１３の近傍の端辺１４Ａに流れる電流の方向が互いに逆になり、互いの電流が発生する電磁界がキャンセルされることによってアンテナ特性が低下するという問題があった。
For this reason, in the
図４は、比較例のデータ通信端末機１０のサブアンテナ１３のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）を示す図である。図４のＶＳＷＲ特性は、データ通信端末機１０をノート型ＰＣ２０に接続し、インダクタ１８のインダクタンスを１２０ｎＨに設定し、ジュール損がない条件でのシミュレーションで得た特性である。なお、サブアンテナ１３の使用周波数は８００ＭＨｚに設定して寸法等を設定した。
FIG. 4 is a diagram illustrating a VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) of the
図４に示すように、ＶＳＷＲ特性は、８００ＭＨｚで約５であり、反射波が多くて放射効率が低く、インピーダンスの不整合による損失が大きいことが分かった。実際のサブアンテナ１３では、ジュール損が加わるため、放射効率はさらに低下することが予想される。なお、インダクタンスが１２０ｎＨのインダクタ１８による直流抵抗成分は約１０Ωであり、この分のジュール損が生じる。
As shown in FIG. 4, the VSWR characteristic was about 5 at 800 MHz, and it was found that there were many reflected waves, the radiation efficiency was low, and the loss due to impedance mismatch was large. In the
これは、上述したように、サブアンテナ１３と端辺１４Ａの近傍に流れる電流の向きが逆になることにより、アンテナの放射特性が大きく低下したためと考えられる。
As described above, this is probably because the radiation characteristics of the antenna are greatly deteriorated by the reverse direction of the current flowing in the vicinity of the
従って、以下で説明する実施の形態では、このような問題を解決し、アンテナ特性の良好なデータ通信端末機を提供することを目的とする。 Therefore, an embodiment described below aims to solve such a problem and provide a data communication terminal having good antenna characteristics.
＜実施の形態＞
図５は、実施の形態のデータ通信端末機１００の内部構造を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図である。
<Embodiment>
FIG. 5 is a diagram illustrating an internal structure of the
実施の形態のデータ通信端末機１００は、比較例のデータ通信端末機１０のサブアンテナ１３をサブアンテナ１１０に代えたものである。サブアンテナ１１０以外の構成は、比較例のデータ通信端末機１０と同様であるため、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
The
図５（Ａ）には、図２（Ｂ）と同様に、実施の形態のデータ通信端末機１００の基板１１、メインアンテナ１２、サブアンテナ１１０、グランド層１４、及びＵＳＢプラグ１５の位置関係を示す。例えば、サブアンテナ１１０は、複数の導電層のうちの最上層（Ｌ１層）に形成される。
FIG. 5A shows the positional relationship among the
図５（Ａ）では、メインアンテナ１２、サブアンテナ１１０、グランド層１４、及びＵＳＢプラグ１５の位置関係を分かり易くするために、基板１１を破線で示す。
In FIG. 5A, the
ここで、グランド層１４は地板の一例であり、ＵＳＢプラグ１５はコネクタの一例であり、サブアンテナ１１０はアンテナの一例である。
Here, the
データ通信端末機１００は、ＵＳＢプラグ１５をノート型ＰＣ２０のＵＳＢレセプタクル２８に挿入することにより、ノート型ＰＣ２０に取り付けられる。
The
図５（Ｂ）は、実施の形態のデータ通信端末機１００の基板１１、メインアンテナ１２、サブアンテナ１１０、グランド層１４、及びＵＳＢプラグ１５と、ノート型ＰＣ２０のグランド層２７及びＵＳＢレセプタクル２８とを示す斜視図である。
FIG. 5B illustrates the
サブアンテナ１１０は、基板１１のメインアンテナ１２が配置される一端とは反対側にあるＵＳＢプラグ１５の脇に配置されている。サブアンテナ１１０の構成については、図６を用いて詳述する。
The sub-antenna 110 is disposed beside the
図６は、実施の形態のデータ通信端末機１００のサブアンテナ１１０を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図である。
6A and 6B are diagrams illustrating the
サブアンテナ１１０は、グランド層１４が切り欠かれた部分（グランド層１４が形成されていない部分であって、端辺１４Ａよりも外側の部分）に配置されている。
The sub-antenna 110 is disposed in a portion where the
サブアンテナ１１０の給電部１１０Ａは、基板１１のＬ１層に形成されるマイクロストリップライン１１１を通じて、高周波発生源１７（図６（Ａ）参照）に接続されている。
The
なお、ここではマイクロストリップライン１１１が給電部１１０Ａに接続されている形態について説明するが、給電部１１０Ａと高周波発生源１７との間の線路は特性インピーダンスが５０Ωの線路であれば、マイクロストリップライン１１１ではなくもよい。このため、マイクロストリップライン１１１の代わりに、特性インピーダンスが５０Ωのストリップラインを用いてもよい。
Here, a mode in which the
また、給電部１１０Ａには、延在部１１２が接続されており、延在部１１２には、インダクタ１２０の一端が接続されている。
In addition, an
インダクタ１２０は、サブアンテナ１１０のインピーダンスの整合を取り、良好なＶＳＷＲ特性を得るために、一端１２０Ａが延在部１１２に接続されており、他端１２０Ｂは、Ｌ２層のグランド層１４から絶縁層のスルーホールを通じて基板１１の表面に表出するパッド（図示せず）に接続されている。
インダクタ１２０は、給電部１１０Ａから見ると、グランド層１４との間で並列に接続されている点が、比較例のインダクタ１８（図３（Ａ）、（Ｂ）参照）と異なる。インダクタ１２０及び延在部１１２は、サブアンテナ１１０のインピーダンスを調整するための正号回路である。
The
なお、インダクタ１２０の一端１２０Ａと延在部１１２との間は、例えば、はんだ等で接続すればよく、他端１２０ＢとＬ２層のグランド層１４から絶縁層のスルーホールを通じて基板１１の表面に表出するパッド（図示せず）との間は、例えば、はんだ等で接続すればよい。
Note that the one
サブアンテナ１１０は、給電部１１０から真っ直ぐ基板１１の頂点１１Ａの近傍まで延伸し、折り曲げ部１１０Ｃで直角に折り曲げられて、他端１１０Ｂはキャパシタ１３０を介してグランド層１４に接続されている。サブアンテナ１１０は、略Ｌ字型のアンテナである。
The sub-antenna 110 extends straight from the
キャパシタ１３０は、一端１３０Ａがサブアンテナ１１０の他端１１０Ｂに接続され、他端１３０Ｂがグランド層１４から絶縁層のスルーホールを通じて基板１１の表面に表出するパッド（図示せず）に接続されている。図６（Ａ）、（Ｂ）に示すサブアンテナ１１０は、他端１１０Ｂの手前で折り曲げられているが、必ずしも折り曲げる必要はなく、折り曲げ部１１０Ｃと他端１１０Ｂの間は直線状であってもよい。
The
キャパシタ１３０の一端１３０Ａは、例えば、はんだ等によってサブアンテナ１１０の他端１１０Ｂに接続され、他端１３０Ｂは、例えば、端辺１４Ａの近傍で絶縁層のスルーホールを通じて基板１１の表面に表出するグランド層１４のパッドにはんだ等によって接続される。
One
このように、実施の形態のデータ通信端末機１００では、サブアンテナ１１０の一端である給電部１１０Ａが高周波発生源１７に接続され、他端１１０Ｂは、キャパシタ１３０を介してグランド層１４に接続されている。なお、高周波発生源１７は、接地されている。
As described above, in the
このため、実施の形態のデータ通信端末機１００では、サブアンテナ１１０は、グランド層１４とループを形成する。
For this reason, in the
すなわち、実施の形態のデータ通信端末機１００のサブアンテナ１１０は、一端に給電部１１０Ａを有し、他端１１０Ｂが給電部１１０ＡとＵＳＢプラグ１５との間でキャパシタ１３０を介してグランド層１４に接続されている。サブアンテナ１１０は、グランド層１４の端辺１４Ａに沿った部分とループを形成する。
That is, the
また、実施の形態のデータ通信端末機１００では、サブアンテナ１１０の寄生インダクタンスＬと、キャパシタ１３０のキャパシタンスＣのＬＣ回路による共振回路が構築される。なお、インダクタ１２０のインダクタンスは、このＬＣ回路の共振周波数には、殆ど寄与しない。
In the
従って、サブアンテナ１１０及びグランド層１４には、給電部１１０Ａから折り曲げ部１１０Ｃを経て他端１１０Ｂに向かい、さらに、グランド層１４の端辺１４Ａに沿って給電部１１０Ａに戻る、電流のループが形成される。この電流のループは、上述したＬＣ回路によって図中において時計回りに流れるように形成される。
Therefore, a current loop is formed in the sub-antenna 110 and the
図７は、実施の形態のデータ通信端末機１００における電流の流れを示す図であり、（Ａ）はサブアンテナ１１０の周辺を拡大して示す図、（Ｂ）はデータ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続した状態を示す図である。
7A and 7B are diagrams illustrating a current flow in the
上述した電流のループは、図７（Ａ）矢印で示すように、給電部１１０Ａを出発点として、サブアンテナ１１０及びグランド層１４を時計回りに回るループである。
The current loop described above is a loop that rotates clockwise around the sub-antenna 110 and the
そして、このようなデータ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続して通信を行うと、ノート型ＰＣ２０のグランド層２７に電流が誘起され、図７（Ｂ）に矢印Ａ、Ｂで示すように、渦状の電流が流れると考えられる。
When the
すなわち、データ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続した状態では、グランド層１４と、グランド層２７は、ＵＳＢプラグ１５及びＵＳＢレセプタクル２８によって接続されるため、一体的なグランド層として振る舞う。
That is, in the state where the
この状態で、データ通信端末機１００が通信を行うことによって図７（Ａ）に示すように電流のループが形成されると、図７（Ｂ）に示すように、グランド層１４には矢印Ａで示すように左向きの電流が流れ、グランド層２７にも矢印Ｂで示すように、ＵＳＢレセプタクル２８を中心として波紋のように広がる左向きの電流が流れることになる。これは、上述したＬＣ回路によってグランド層１４に流れる電流により、グランド層２７で電流が励振されたためである。
In this state, when the
そして、このような電流分布は、グランド層２７側にもサブアンテナ１１０と線対称なアンテナが存在しているときと同様の電流分布であり、ダイポールアンテナを設けたことによって得られる電流分布と同様である。
Such a current distribution is the same as the current distribution when an antenna line-symmetric with the
このため、実施の形態のデータ通信端末機１００では、グランド層１４に加えて、ノート型ＰＣ２０のグランド層２７の一部をサブアンテナ１１０の一部として利用することができ、サブアンテナ１１０が見かけ上、大きなアンテナとして機能することになる。
For this reason, in the
従って、実施の形態のデータ通信端末機１００によれば、ノート型ＰＣ２０に接続した状態で通信を行えば、図７（Ｂ）に示すように良好な電流分布をもたらす良好なアンテナ特性が得られると考えられる。
Therefore, according to the
図８は、実施の形態のデータ通信端末機１００のサブアンテナ１１０のＶＳＷＲ特性と、比較用のＶＳＷＲ特性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a VSWR characteristic of the
図８（Ａ）は、実施の形態のデータ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続した状態におけるサブアンテナ１１０のＶＳＷＲ特性、（Ｂ）はデータ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続しない状態でのサブアンテナ１１０のＶＳＷＲ特性を示す。
8A shows the VSWR characteristics of the sub-antenna 110 when the
また、図８（Ｃ）は、給電部１１０Ａと他端１１０Ｂの位置を入れ替えたデータ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続した状態でのサブアンテナ１１０のＶＳＷＲ特性を示す。
FIG. 8C shows VSWR characteristics of the sub-antenna 110 in a state where the
図８（Ａ）に示すシミュレーション結果は、インダクタ１２０のインダクタンスを３．９ｎＨ、キャパシタ１３０のキャパシタンスを１．３ｐＦに設定し、ジュール損が存在しないという条件下で得た結果である。
The simulation result shown in FIG. 8A is a result obtained under the condition that the inductance of the
図８（Ａ）に示すように、実施の形態のデータ通信端末機１００では、約１．５という良好なＶＳＷＲの値が得られた。また、インダクタ１２０のインダクタンスは非常に小さいことから、インダクタ１２０及び延在部１１２による整合回路の直流抵抗成分は非常に小さく、実際には生じるジュール損も小さくなると考えられる。
As shown in FIG. 8A, in the
これは、上述したように、データ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続した状態で、グランド層１４とグランド層２７が一体になり、図７（Ａ）に示す電流のループと、図７（Ｂ）の矢印Ａ、Ｂで示す電流分布が形成されたためである。
As described above, the
これは、比較例のデータ通信端末機１０のＶＳＷＲ特性（図４参照）に比べると大幅に改善されたことが分かる。
It can be seen that this is significantly improved compared to the VSWR characteristics of the
このようなＶＳＷＲ特性の改善は、実施の形態のデータ通信端末機１００の放射効率の劣化が最小限に抑えられ、アンテナ特性が大幅に改善されたことによって得られたことである。
Such an improvement in the VSWR characteristic is obtained because the deterioration of the radiation efficiency of the
また、データ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続しない状態（すなわち、データ通信端末機１００単独の状態）におけるサブアンテナ１１０のＶＳＷＲ特性は、図８（Ｂ）に示すように、約１２０という値であった。
In addition, the VSWR characteristic of the sub-antenna 110 in a state where the
このことから、データ通信端末機１００をＵＳＢプラグ１５及びＵＳＢレセプタクル２８を介してノート型ＰＣ２０に接続することにより、グランド層１４及び２７が一体となり、グランド層２７の一部がサブアンテナ１１０として機能していることが確認できる。また、グランド層２７での電流分布がグランド層１４での電流分布と整合していることを確認することができる。
Therefore, by connecting the
また、図８（Ｃ）は、図６（Ａ）における給電部１１０Ａと他端１１０Ｂの位置を入れ替えたデータ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続した状態でのサブアンテナ１１０のＶＳＷＲ特性である。
FIG. 8C shows VSWR characteristics of the sub-antenna 110 in a state where the
給電部１１０Ａと他端１１０Ｂの位置を入れ替えたとは、図６（Ａ）に示す給電部１１０Ａの位置にキャパシタ１３０を配置してグランド層１４に接続し、図６（Ａ）に示す他端１１０Ｂの位置で給電を行うとともに、インダクタ１２０をグランド層１４との間で給電部と並列に接続したことをいう。
When the positions of the
この場合、サブアンテナ１１０における電流の向きが図６（Ａ）において右から左となり、グランド層１４の端辺１４Ａに沿って左から右に電流が流れることになる。
In this case, the direction of current in the sub-antenna 110 is from right to left in FIG. 6A, and current flows from left to right along the
しかしながら、このように給電部１１０Ａと他端１１０Ｂとの位置を入れ替えたデータ通信端末機１００をノート型ＰＣ２０に接続した場合においても、図８（Ｃ）に示すように、ＶＳＷＲ特性で約３という比較的良好な値が得られた。
However, even when the
このように給電部１１０Ａと他端１１０Ｂとの位置を入れ替えても、ノート型ＰＣ２０のグランド層２７では、図７（Ｂ）に矢印Ｂで示すように、データ通信端末機１００に向かって右から左に流れる電流分布が生じ、グランド層１４においても、ＵＳＢプラグ１５の近傍では、図７（Ｂ）に示すように、右から左に向かう電流分布が生じたと考えられる。
Even if the positions of the
従って、給電部１１０Ａと他端１１０Ｂの位置関係は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す位置関係の方が良好であるが、給電部１１０Ａと他端１１０Ｂとの位置を入れ替えたデータ通信端末機１００であっても、グランド層１４とループを形成するサブアンテナ１１０により、良好なアンテナ特性が得られることが分かる。
Therefore, the positional relationship between the
なお、以上では、サブアンテナ１１０が略Ｌ字型のアンテナである形態について説明したが、サブアンテナ１１０の形状は上述のような形状に限定されず、他の形状であってもよい。例えば、サブアンテナ１１０は、逆Ｆ型のアンテナであってもよい。
In the above description, the sub-antenna 110 is a substantially L-shaped antenna. However, the shape of the sub-antenna 110 is not limited to the above-described shape, and may be another shape. For example, the
また、以上では、サブアンテナ１１０を基板１１のＬ１層の導電層で形成する形態について説明したが、サブアンテナ１１０の給電点１１０Ａと他端１１０Ｂとの間は、例えば、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すサブアンテナ１１０と同一の形状にパターニングした金属板（板金）を基板１１の表面に実装したものであってもよい。この場合に、金属板の給電点１１０Ａとマイクロストリップライン１１１及び延在部１１２との間は、例えば、ばねを介して（はんだ付け等で）接続すればよい。また、金属板の他端１１０Ｂとキャパシタ１３０の一端１３０Ａとの間は、例えば、ばねを介して（はんだ付け等で）接続すればよい。
In the above description, the sub-antenna 110 is formed of the L1 conductive layer of the
また、以上では、ノート型ＰＣ２０にデータ通信端末機１００を接続する形態について説明したが、データ通信端末機１００の接続対象となる情報処理装置は、ノート型ＰＣ２０に限られず、他の形態のコンピュータ等であってもよい。
In the above description, the form in which the
また、以上では、データ通信端末機１００がＵＳＢプラグ１５を含む形態について説明したが、データ通信端末機１００が含むコネクタは、ＵＳＢプラグ１５に限られず、他の形式のコネクタであってもよい。例えば、Ｍｉｃｒｏ−ＵＳＢによるプラグを用いてもよい。
In the above description, the
以上では、データ通信端末機１００がメインアンテナ１２とは別に、サブアンテナ１１０を含む形態について説明した。
In the above description, the
例えば、高速データ通信の規格の一つであるＬＴＥ（Long Term Evolution）では、ＭＩＭＯによる２つのアンテナを用いた通信形式が採用されており、上り通信時には１つのアンテナのみで通信を行うが、下り通信時には２つのアンテナを用いてデータをダウンロードする速度を向上させている。 For example, LTE (Long Term Evolution), one of the standards for high-speed data communication, employs a communication format that uses two antennas based on MIMO, and performs communication using only one antenna during uplink communication. During communication, the speed of downloading data is improved by using two antennas.
２０１２年現在で、ＬＴＥで使われている周波数帯は、日本国内で２ＧＨｚ帯だけであるが、将来的には、１．５ＧＨｚ帯又は８００ＭＨｚ帯にも適用されることが予定されている。 As of 2012, the frequency band used in LTE is only the 2 GHz band in Japan, but it is planned to be applied to the 1.5 GHz band or the 800 MHz band in the future.
また、日本以外では、上述の帯域よりも高周波の帯域、及び、低周波の帯域もある。 In addition to Japan, there are higher frequency bands and lower frequency bands than those described above.
特に、周波数が低い帯域では、波長が長くなることにより、アンテナの小型化が困難になる傾向があり、良好なアンテナ特性の確保が難しくなる傾向がある。 In particular, in a band having a low frequency, since the wavelength becomes long, it tends to be difficult to reduce the size of the antenna, and it becomes difficult to ensure good antenna characteristics.
このようなＬＴＥでの通信に本実施の形態のデータ通信端末機１００を用いれば、下り通信時にメインアンテナ１２に加えてサブアンテナ１１０を利用することにより、通信状況を大幅に改善することができる。
If the
以上、本発明の例示的な実施の形態のデータ通信端末機について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
基板と、
前記基板に形成される地板と、
前記基板の端部に配設されるコネクタと、
一端に給電部を有し、他端が前記給電部と前記コネクタとの間でキャパシタを介して前記地板に接続され、前記地板とループを形成するアンテナと
を含む、データ通信端末機。
（付記２）
基板と、
前記基板に形成される地板と、
前記基板の端部に配設されるコネクタと、
一端がキャパシタを介して前記地板に接続され、前記キャパシタと前記コネクタとの間に配設される他端に給電部を有し、前記地板とループを形成するアンテナと
を含む、データ通信端末機。
（付記３）
前記コネクタが前記基板に配設される前記端部とは反対側で、前記基板に形成されるメインアンテナをさらに含む、付記１又は２記載のデータ通信端末機。
（付記４）
前記キャパシタは、前記基板に実装されるキャパシタチップ、又は、前記アンテナのパターンと前記地板のパターンとが平面視で対向する対向部分によって形成されるキャパシタである、付記１乃至３のいずれか一項記載のデータ通信端末機。
（付記５）
前記地板は、平面視で前記コネクタの脇に形成される切り欠き部を有する矩形状にパターニングされており、
前記アンテナは、前記地板の前記切り欠き部において、前記切り欠き部の端辺とループを形成するように配設される、付記１乃至４のいずれか一項記載のデータ通信端末機。
（付記６）
前記アンテナは、前記基板の導電層をパターニングすることによって形成される、付記１乃至５のいずれか一項記載のデータ通信端末機。
（付記７）
前記アンテナは、金属板をパターニングすることによって形成されており、前記基板の表面に実装される、付記１乃至５のいずれか一項記載のデータ通信端末機。
The data communication terminal according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and departs from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.
Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A substrate,
A base plate formed on the substrate;
A connector disposed at an end of the substrate;
A data communication terminal, comprising: a power feeding unit at one end; and an antenna having the other end connected to the ground plane via a capacitor between the power feeding portion and the connector and forming a ground loop with the ground plane.
(Appendix 2)
A substrate,
A base plate formed on the substrate;
A connector disposed at an end of the substrate;
A data communication terminal comprising: an antenna having one end connected to the ground plane via a capacitor and having a power feeding portion at the other end disposed between the capacitor and the connector and forming the loop with the ground plane .
(Appendix 3)
The data communication terminal according to
(Appendix 4)
The capacitor is a capacitor chip mounted on the substrate, or a capacitor formed by a facing portion where the antenna pattern and the ground plane pattern face each other in plan view. The data communication terminal described.
(Appendix 5)
The ground plane is patterned into a rectangular shape having a notch formed on the side of the connector in plan view,
5. The data communication terminal according to
(Appendix 6)
The data communication terminal according to any one of
(Appendix 7)
The data communication terminal according to any one of
１１ 基板
１２ メインアンテナ
１４ グランド層
１５ ＵＳＢプラグ
２０ ノート型ＰＣ
２７ グランド層
２８ ＵＳＢレセプタクル
１００ データ通信端末機
１１０ サブアンテナ
１１０Ａ 給電部
１１０Ｂ 他端
１１０Ｃ 折り曲げ部
１１１ マイクロストリップライン
１１２ 延在部
１２０ インダクタ
１３０ キャパシタ
11
Claims (7)
前記基板に形成される第１グランド層と、
前記基板の端部に配設されるコネクタと、
一端に給電部を有し、他端が前記給電部と前記コネクタとの間でキャパシタを介して前記第１グランド層に接続され、前記第１グランド層とループを形成するアンテナと
を含み、
前記ループで発生するループ電流によって、前記コネクタと前記コネクタに接続される第２グランド層とにグランド電流が誘起される、データ通信端末機。 A substrate,
A first ground layer formed on the substrate;
A connector disposed at an end of the substrate;
An antenna that has a power feeding part at one end and the other end connected to the first ground layer via a capacitor between the power feeding part and the connector, and forms a loop with the first ground layer;
A data communication terminal, wherein a ground current is induced in the connector and a second ground layer connected to the connector by a loop current generated in the loop.
前記基板に形成される第１グランド層と、
前記基板の端部に配設されるコネクタと、
一端がキャパシタを介して前記第１グランド層に接続され、前記キャパシタと前記コネクタとの間に配設される他端に給電部を有し、前記第１グランド層とループを形成するアンテナと
を含み、
前記ループで発生するループ電流によって、前記コネクタと前記コネクタに接続される第２グランド層とにグランド電流が誘起される、データ通信端末機。 A substrate,
A first ground layer formed on the substrate;
A connector disposed at an end of the substrate;
An antenna having one end connected to the first ground layer via a capacitor, a power feeding portion at the other end disposed between the capacitor and the connector, and an antenna forming a loop with the first ground layer Including
A data communication terminal, wherein a ground current is induced in the connector and a second ground layer connected to the connector by a loop current generated in the loop.
前記アンテナは、前記第１グランド層の前記切り欠き部において、前記切り欠き部の端辺とループを形成するように配設される、請求項１乃至４のいずれか一項記載のデータ通信端末機。 The first ground layer is patterned into a rectangular shape having a notch formed on the side of the connector in plan view,
5. The data communication terminal according to claim 1, wherein the antenna is disposed in the cutout portion of the first ground layer so as to form a loop with an end side of the cutout portion. 6. Machine.
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