JP2017069608A - Communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製の筐体を備える通信装置に関する。 The present invention relates to a communication device including a metal casing.
自動車等の車両には、移動中でも電波を受信することができるアンテナが搭載されている。このようなアンテナは、例えば、携帯電話又は自動車電話などの電話用及びデータ通信用の電波を受信するもの、VICS(Vehicle Information and Communication System、登録商標)情報サービス用の電波を受信するもの、ITS(Intelligent Transport Systems)用又はETC(Electronic Toll Collection System)用の電波を受信するもの等多くの種類の電波を受信する。 Vehicles such as automobiles are equipped with antennas that can receive radio waves even while moving. Such antennas are, for example, those that receive radio waves for telephone and data communication such as mobile phones or car phones, those that receive radio waves for VICS (Vehicle Information and Communication System (registered trademark)) information service, ITS It receives many types of radio waves, such as those that receive radio waves for (Intelligent Transport Systems) or ETC (Electronic Toll Collection System).
このように多くの種類の電波を受信するため、例えば、車両に搭載されるアンテナに接続するコネクタの誘電体基板にもアンテナを搭載する統合アンテナが開示されている(特許文献1参照)。 In order to receive such various types of radio waves, for example, an integrated antenna is disclosed in which an antenna is also mounted on a dielectric substrate of a connector connected to an antenna mounted on a vehicle (see Patent Document 1).
しかし、特許文献1の統合アンテナは、アンテナ性能を確保するため、例えば、車両の屋根など車体の外側に設置され、車両のボディを接地面とするとともに、アンテナケーブルを介して車内に設けられた受信装置に接続されている。このため、アンテナケーブルの配線が必要となり高コストになる。
However, in order to ensure the antenna performance, the integrated antenna of
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、アンテナ性能を確保しつつ低コストを実現することできる通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a communication device capable of realizing low cost while ensuring antenna performance.
本発明の実施の形態に係る通信装置は、1又は複数のアンテナ素子を含むアンテナ部と、前記アンテナ素子へ給電する給電パターン及び該給電パターンと絶縁された接地パターンを一面に形成した基板と、前記アンテナ部が外側面に設けてあり、前記接地パターンを内側面に接続させて前記基板を収容する筐体とを備える。 A communication apparatus according to an embodiment of the present invention includes an antenna unit including one or a plurality of antenna elements, a power supply pattern for supplying power to the antenna element, and a substrate on which a ground pattern insulated from the power supply pattern is formed on one surface, The antenna unit is provided on an outer side surface, and includes a housing that accommodates the substrate by connecting the ground pattern to an inner side surface.
本発明によれば、アンテナ性能を確保しつつ低コストを実現することできる。 According to the present invention, low cost can be realized while ensuring antenna performance.
[本願発明の実施形態の説明]
本発明の実施の形態に係る通信装置は、1又は複数のアンテナ素子を含むアンテナ部と、前記アンテナ素子へ給電する給電パターン及び該給電パターンと絶縁された接地パターンを一面に形成した基板と、前記アンテナ部が外側面に設けてあり、前記接地パターンを内側面に接続させて前記基板を収容する筐体とを備える。
[Description of Embodiment of Present Invention]
A communication apparatus according to an embodiment of the present invention includes an antenna unit including one or a plurality of antenna elements, a power supply pattern for supplying power to the antenna element, and a substrate on which a ground pattern insulated from the power supply pattern is formed on one surface, The antenna unit is provided on an outer side surface, and includes a housing that accommodates the substrate by connecting the ground pattern to an inner side surface.
アンテナ部は、1又は複数のアンテナ素子を含む。基板は、アンテナ素子へ給電する給電パターン及び当該給電パターンと絶縁された接地パターンを一面に形成してある。筐体は、アンテナ部が外側面に設けてあり、接地パターンを内側面に接続させて基板を収容する。通信装置の筐体をアンテナの接地面とすることにより、アンテナ性能(例えば、アンテナの放射効率)を確保することができる。また、アンテナケーブルが不要となるので、低コスト化を図ることができる。 The antenna unit includes one or more antenna elements. The substrate has a power supply pattern for supplying power to the antenna element and a ground pattern insulated from the power supply pattern on one surface. The housing is provided with an antenna portion on the outer surface, and accommodates the substrate by connecting the ground pattern to the inner surface. Antenna performance (for example, radiation efficiency of the antenna) can be ensured by using the housing of the communication device as the ground plane of the antenna. In addition, since an antenna cable is not required, the cost can be reduced.
本発明の実施の形態に係る通信装置は、前記アンテナ部は、前記給電パターンに接続される突状の給電部を備え、前記筐体は、前記給電部が挿入される挿入孔を備える。 In the communication device according to the embodiment of the present invention, the antenna unit includes a protruding power supply unit connected to the power supply pattern, and the housing includes an insertion hole into which the power supply unit is inserted.
アンテナ部は、給電パターンに接続される突状の給電部を備え、筐体は、給電部が挿入される挿入孔を備える。これにより、アンテナ部の突状の給電部を筐体の挿入孔に挿入するだけでアンテナへ給電することができ、アンテナケーブルが不要となる。また、簡便な構成となるので低コスト化を図ることができる。 The antenna unit includes a protruding power supply unit connected to the power supply pattern, and the housing includes an insertion hole into which the power supply unit is inserted. Thus, power can be supplied to the antenna simply by inserting the protruding power supply portion of the antenna portion into the insertion hole of the housing, and an antenna cable becomes unnecessary. Moreover, since it becomes a simple structure, cost reduction can be achieved.
本発明の実施の形態に係る通信装置は、前記基板は、他面に前記給電パターンを介して前記アンテナ素子に接続されるフィルタ部を実装する。 In the communication device according to the embodiment of the present invention, the substrate is mounted with a filter unit connected to the antenna element via the feeding pattern on the other surface.
基板は、他面に給電パターンを介してアンテナ素子に接続されるフィルタ部を実装する。すなわち、基板は両面基板であり、一面に給電パターン及び接地パターンを形成してあり、他面にフィルタ部(例えば、バンドパスフィルタなどの回路)を設けてある。これにより、通信規格の異なる国又は地域毎に基板を用意しておき、国又は地域毎に基板を取り換えるだけで、通信装置を異なる国又は地域へ提供することが可能となる。 The substrate is mounted on the other surface with a filter unit connected to the antenna element via a power feeding pattern. That is, the substrate is a double-sided substrate, a power supply pattern and a ground pattern are formed on one surface, and a filter unit (for example, a circuit such as a band-pass filter) is provided on the other surface. As a result, it is possible to provide a communication device to different countries or regions simply by preparing a substrate for each country or region having a different communication standard and replacing the substrate for each country or region.
本発明の実施の形態に係る通信装置は、前記アンテナ部は、前記アンテナ素子が設けられ、誘電体を含むアンテナ体を備える。 In the communication device according to the embodiment of the present invention, the antenna unit includes the antenna element provided with the antenna element and including a dielectric.
アンテナ部は、アンテナ素子が設けられ、誘電体を含むアンテナ体を備える。誘電体の比誘電率を大きくすることにより、波長短縮率を小さくすることができ、共振に必要なアンテナ長を短くすることができるので、通信装置(特に、アンテナ部)を小型化することができる。 The antenna unit is provided with an antenna element and includes an antenna body including a dielectric. By increasing the relative permittivity of the dielectric, the wavelength shortening rate can be reduced and the antenna length necessary for resonance can be shortened, so that the communication device (especially the antenna unit) can be downsized. it can.
本発明の実施の形態に係る通信装置は、前記アンテナ体は、比誘電率が異なる複数の層を球状に積層してある。 In the communication device according to the embodiment of the present invention, the antenna body is formed by spherically laminating a plurality of layers having different relative dielectric constants.
アンテナ体は、比誘電率が異なる複数の層を球状に積層してある。例えば、比誘電率の異なる複数の層(外側の層ほど比誘電率を小さくする)を径方向に積層した球状又は半球状のアンテナ体とすることにより、所望の方位からの電波の送受信に対して電波を収束又は拡散させることができ、アンテナの指向性を高めることができる。 The antenna body is formed by spherically laminating a plurality of layers having different relative dielectric constants. For example, by using a spherical or hemispherical antenna body in which a plurality of layers having different relative dielectric constants (the relative dielectric constant is reduced toward the outer layer) is laminated in the radial direction, transmission / reception of radio waves from a desired direction is possible. Thus, the radio waves can be converged or diffused, and the directivity of the antenna can be improved.
本発明の実施の形態に係る通信装置は、車両に搭載される。 A communication apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle.
車両に搭載することにより、携帯電話などの電話用及びデータ通信用、VICS情報サービス用、ITS用並びにETC用の電波を受信するもの等多くの種類の電波を送受信することが可能となる。 By installing in a vehicle, it is possible to send and receive many types of radio waves such as those for receiving radio waves for telephones such as mobile phones and for data communication, for VICS information services, for ITS, and for ETC.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る通信装置の実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の通信装置100を搭載した車両1の一例を示す模式図であり、図2は本実施の形態の通信装置100の構成の一例を示す要部断面図である。図1に示すように、本実施の形態の通信装置100は、車両1の内部に設けられる。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, a communication device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a
図2に示すように、通信装置100は、箱状(例えば、直方体状)であって金属製の筐体10を備える。筐体10の内部には、ECU(Electronic Control Unit)を構成する電子部品を実装したECU基板50がねじ71で筐体10(筐体10の底板)に固定されている。ECU基板50上には、外部との接続のためのコネクタ60を取り付けてある。
As illustrated in FIG. 2, the
筐体10の天板の所定箇所には、適長離隔して挿入孔11、12、13を形成してある。筐体10の天板の外側には、1又は複数(本実施の形態では3つ)のアンテナ素子を含むアンテナ部30を配置してある。
アンテナ部30は、突状の給電部31、32、33を備える。各給電部31、32、33は、それぞれ筐体10の挿入孔11、12、13に挿入される。
The
筐体10の天板の内側には、基板としての無線モジュール基板20を配置してある。無線モジュール基板20の一面(筐体10に当接する面)には、給電パターン21、22、23を形成してあり、各給電パターン21、22、23と絶縁された接地パターン24を形成してある。
A
そして、筐体10は、アンテナ部30が天板の外側(外側面)に設けてあり、接地パターン24を天板の内側(内側面)に接続させて無線モジュール基板20を収容する。
And the housing |
より具体的には、アンテナ部30と略同寸法であって、合成樹脂(例えば、ABS樹脂など)製のカバー40でアンテナ部30を覆い、カバー40の端部と無線モジュール基板20の端部とにより筐体10を挟み込むようにしてねじ41を締め付けることにより、アンテナ部30、筐体10及び無線モジュール基板20を一体的に固定する。これにより、無線モジュール基板20上の接地パターン24を電気的に筐体10に接続することができ、筐体10全体がアンテナの接地面を形成することになる。また、カバー40を設けることにより、アンテナ部30を保護することができる。
More specifically, the
すなわち、通信装置100の筐体10をアンテナの接地面とすることにより、筐体10の大きさに応じて接地抵抗を小さくすることができる。これにより、アンテナの放射抵抗に対する接地抵抗の割合を小さくすることができるので、アンテナ性能(例えば、アンテナの放射効率)を確保することができる。また、アンテナを車外に設ける必要がないので、アンテナケーブルが不要となり、低コスト化を図ることができる。
That is, the ground resistance can be reduced according to the size of the
また、アンテナ部30は、給電パターン21、22、23に接続される突状の給電部31、32、33を備え、筐体10は、給電部31、32、33が挿入される挿入孔11、12、13を備える。これにより、アンテナ部30の突状の給電部31、32、33を筐体10の挿入孔11、12、13に挿入するだけでアンテナへ給電することができ、アンテナケーブルが不要となる。また、簡便な構成となるので低コスト化を図ることができる。
In addition, the
また、無線モジュール基板20は、給電パターン21、22、23を介してアンテナ素子に接続されるフィルタ部を含む電子部品25を他面に実装する。フィルタ部は、例えば、アンテナ素子それぞれに対応する電波の帯域だけを通過させるバンドパスフィルタなどの回路である。無線モジュール基板20は両面基板であり、一面に給電パターン21、22、23及び接地パターン24を形成してあり、他面にフィルタ部を設けてある。これにより、通信規格の異なる国又は地域毎に基板を用意しておき、国又は地域毎に基板を取り換えるだけで、通信装置を異なる国又は地域へ提供することが可能となる。
In addition, the
無線モジュール基板20とECU基板50との間は、3つの接続部81、82、83で接続されている。接続部81、82、83は、例えば、スルーホール等を用いることができる。接続部81、82、83は、それぞれ電源ライン、接地ライン、信号ラインとすることができる。なお、接続部の数は3つに限定されるものではない。
The
図3は本実施の形態の無線モジュール基板20の一面を示す平面図である。図3に示すように、無線モジュール基板20は、例えば、矩形状をなし、中央部に適長離隔した給電パターン21、22、23を形成してある。なお、給電パターン21、22、23の形状は円形であるが、これに限定されるものではなく、矩形状など他の形状であってもよい。給電パターン21、22、23を囲むようにして、給電パターン21、22、23とは電気的に絶縁された接地パターン24を無線モジュール基板20の一面の残りの面に形成してある。接地パターン24は、筐体10の天板の内側に当接して電気的に接続される。なお、接地パターン24の形状は一例であって、図3に示す例に限定されるものではない。例えば、無線モジュール基板20の縁部に沿って適長幅で周設したパターンでもよい。
FIG. 3 is a plan view showing one surface of the
図4は本実施の形態のアンテナ部30の構成の第1実施例を示す説明図である。アンテナ部30は、例えば、直方体状をなし、アンテナ素子311、321、331、及び各アンテナ素子311、321、331が設けられ、誘電体を含むアンテナ体34を備える。アンテナ素子311、321、331は、アンテナ体34の表面に形成されてもよく、アンテナ体34の内部に埋め込まれるように形成してもよい。また、アンテナ素子311、321、331を、アンテナ体34の表面及び内部に埋め込まれるように形成してもよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a first example of the configuration of the
アンテナ素子311は、例えば、LTE(Long Term Evolution)などの携帯電話の通信規格用のものであり、例えば、800MHz〜2GHzの帯域の電波を送受信する。また、アンテナ素子321は、例えば、無線LANの通信規格用のものであり、例えば、2.4GHzの帯域の電波を送受信する。また、アンテナ素子331は、例えば、ITSの通信規格用のものであり、例えば、5.9GHzの帯域の電波を送受信する。なお、各通信規格は、一例であって、これらに限定されるものではない。また、アンテナ素子311、321、331の形状は模式的に例示したものであり、図4の形状に限定されるものではない。
The
アンテナ素子311の一端は、給電部31となっている。同様に、アンテナ素子321の一端は、給電部32となっており、アンテナ素子331の一端は、給電部33となっている。図4に示すように、給電部31、32、33は、突状をなし、断面形状は、円形状をなす。給電部31、32、33は、それぞれ、図3に例示した給電パターン21、22、23に電気的に接続される。
One end of the
アンテナ部30は、アンテナ素子311、321、331が設けられ、誘電体を含むアンテナ体34を備える。アンテナ体34の比誘電率をErとすると、波長短縮率は、比誘電率Erの平方根(ルート)に反比例する。従って、誘電体の比誘電率を大きくすることにより、波長短縮率を小さくすることができ、共振に必要なアンテナ長を短くすることができるので、通信装置(特に、アンテナ部)を小型化することができる。
The
アンテナ体34の比誘電率は、例えば、25〜26程度とすることができるが、これに限定されるものではない。比誘電率が小さい方がアンテナ体34の加工は容易となるが、波長短縮率が大きくなり、通信装置の小型化が難しくなる。また、比誘電率を大きくすると波長短縮率を小さくすることができるものの、加工しにくくなる。アンテナ体34の形状、サイズ等に応じて適切な比誘電率を有する誘電体を選択すればよい。
The relative dielectric constant of the
また、図4に示すように、突状の給電部31、32、33には絶縁部36(電気的な接触を防止する部材)周設してある。これにより、アンテナ部30を筐体10に固定した場合に、給電部31、32、33がモジュール基板20の接地パターン24に接触することを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the projecting
図5は本実施の形態のアンテナ部30の構成の第2実施例を示す説明図である。図4の第1実施例では、アンテナ素子311、321、331は、それぞれ分離した構造であったが、第2実施例では、3つのアンテナ素子を1つに統合し、アンテナ素子35の形状を適宜設定することにより、アンテナ素子311、321、331と同様の各帯域の電波の送受信を行うようにすることができる。3つのアンテナ素子を1つに統合するので、さらにアンテナ部30、通信装置100を小型化することが可能となる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a second example of the configuration of the
また、図4に示す第1実施例では、3つのアンテナ素子311、321、331は、1つのアンテナ体34に設けられた構造であるが、これに限定されるものではない。例えば、アンテナ素子311、321、331それぞれを別個独立のアンテナ体に設け、3つのアンテナ体を適長分離して筐体10に固定するようにしてもよい。これにより、それぞれのアンテナ素子311、321、331のアンテナ性能を実現することが一層容易になる。
In the first embodiment shown in FIG. 4, the three
上述の例では、アンテナ体34の形状は直方体状であったが、アンテナ体34の形状はこれに限定されるものではない。例えば、アンテナ体は、比誘電率が異なる複数の層を球状に積層することもできる。すなわち、比誘電率の異なる複数の層(外側の層ほど比誘電率を小さくする)を径方向に積層した球状又は半球状のアンテナ体とすることにより、所望の方位からの電波の送受信に対して電波を収束又は拡散させることができ、アンテナの指向性を高めることができる。
In the above example, the shape of the
本実施の形態の通信装置100を車両に搭載することにより、携帯電話などの電話用及びデータ通信用、VICS情報サービス用、ITS用並びにETC用の電波を受信するもの等多くの種類の電波を送受信することが可能となる。また、車車間通信、路車間通信、サーバ車間通信など、車両が必要とする通信機能を統合した通信装置を提供することができる。
By mounting the
上述の実施の形態では、LTE、無線LAN、ITS無線などの例を挙げたが、本実施の形態の通信装置100が可能とする通信は、これらに限定されるものではなく、GPS(Global Positioning System)、Bluetooth(登録商標)など、特に制限はない。
In the above-described embodiment, examples of LTE, wireless LAN, ITS wireless, and the like have been given. However, the communication enabled by the
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The disclosed embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両
10 筐体
11、12、13 挿入孔
20 無線モジュール基板(基板)
21、22、23 給電パターン
24 接地パターン
25 電子部品(フィルタ部)
30 アンテナ部
31、32、33 給電部
34 アンテナ体
311、321、331、35 アンテナ素子
36 絶縁部
40 カバー
41、71 ねじ
50 ECU基板
60 コネクタ
81、82、83 接続部
1
21, 22, 23
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記アンテナ素子へ給電する給電パターン及び該給電パターンと絶縁された接地パターンを一面に形成した基板と、
前記アンテナ部が外側面に設けてあり、前記接地パターンを内側面に接続させて前記基板を収容する筐体と
を備える通信装置。 An antenna unit including one or more antenna elements;
A power supply pattern for supplying power to the antenna element and a substrate on which a ground pattern insulated from the power supply pattern is formed on one surface;
A communication device comprising: a housing for housing the substrate by connecting the ground pattern to an inner surface, wherein the antenna portion is provided on an outer surface.
前記給電パターンに接続される突状の給電部を備え、
前記筐体は、
前記給電部が挿入される挿入孔を備える請求項1に記載の通信装置。 The antenna unit is
Protruding power supply unit connected to the power supply pattern,
The housing is
The communication apparatus according to claim 1, further comprising an insertion hole into which the power feeding unit is inserted.
他面に前記給電パターンを介して前記アンテナ素子に接続されるフィルタ部を実装する請求項1又は請求項2に記載の通信装置。 The substrate is
The communication apparatus according to claim 1, wherein a filter unit connected to the antenna element via the power feeding pattern is mounted on the other surface.
前記アンテナ素子が設けられ、誘電体を含むアンテナ体を備える請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の通信装置。 The antenna unit is
The communication apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an antenna body including the dielectric element and provided with the antenna element.
比誘電率が異なる複数の層を球状に積層してある請求項4に記載の通信装置。 The antenna body is
The communication device according to claim 4, wherein a plurality of layers having different relative dielectric constants are laminated in a spherical shape.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018104101A1 (en) | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | A fuel cell system, method of controlling a fuel cell system, and vehicle having a fuel cell system mounted thereon |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102018104101A1 (en) | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | A fuel cell system, method of controlling a fuel cell system, and vehicle having a fuel cell system mounted thereon |
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