JP3665620B2 - 無線データ通信用カード及びそれに適用するアンテナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には無線データ通信機能を実現した回路基板を内蔵する無線データ通信用カードに関し、特に、当該カードに実装されるアンテナ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ノート型パーソナルコンピュータ(ノート型PC)や、携帯型情報端末(PDA:personal digital assistant)等のモバイル情報機器には、無線データ通信機能を備えたものが開発されている。このような無線データ通信機能を有する情報機器としては、機器本体内に無線通信用モジュールやアンテナが組み込まれたタイプと、無線データ通信用カードを使用するタイプとに大別される。
【0003】
後者のタイプは、情報機器本体に設けられたカードスロットに無線データ通信用カードを装着させて、無線データ通信機能を実現する。カードスロットは、当該カード以外に、メモリカードも使用可能である。従って、必要に応じて無線データ通信用カードやメモリカードを交換できるため、前者のタイプよりも有用である。
【0004】
無線データ通信用カードとしては、例えばPCMCIA規格のPCカードを使用した先行技術がある(例えば特開平10−283449号公報を参照)。この先行技術でのPCカードは、PCのスロット内部に挿入される挿入部に無線回路が実装されて、PCの外部に突き出た突出部にアンテナが実装されている構造である。この突出部にアンテナが実装された構造により、安定した無線通信性能を確保することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
例えばPCカードを使用した無線データ通信用カードを利用することにより、ノート型PCやPDAなどの情報機器に対して、無線データ通信機能を付加することが可能となる。PCカードなどを利用した無線データ通信用カードは、情報機器本体のカードスロットに装着したときに、アンテナや無線回路の一部が実装された部分が突出部として機器本体から突き出た状態となる。この突出部には、回路部品やアンテナを実装する基板(プリント回路基板)が設けられている。
【0006】
このような構造の無線データ通信用カードであると、突出部での基板上に実装される回路部品数が増大すると、相対的に突出部の面積が大きくなる。また、アンテナとしてセラミックアンテナが使用されると、セラミックアンテナは基板上の部品としては厚みがあるため、突出部の厚みがカードの挿入部より厚くなる。
【0007】
このようなカードの構造では、突出部の面積が大きくなると、情報機器本体を移動させるような場合に、当該カードの突出部が外部のものと接触しやすくなる。このため、最悪の場合には、当該カードの一部が破損したり、アンテナや基板上の回路部品等も破壊される可能性も高くなる。また、カードの突出部が相対的に厚くなるような構造は、ユーザの取り扱いに難点がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、ノート型PCやPDAなどの情報機器に対して、無線データ通信機能を実現するための無線データ通信用カードとして、アンテナを実装する部分の面積を削減し、かつ薄型化を実現できる無線データ通信用カードを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、無線データ通信機能を実現する無線データ通信用カードにおいて、カード本体(実際上では基板)の側面部に、アンテナエレメントが配置された構造のアンテナを使用する無線データ通信用カードに関する。
【0010】
本発明の観点に従った無線データ通信用カードは、無線データ通信機能を実現する回路部品が実装された基板と、前記基板の側面部に配置されたアンテナエレメント、前記基板の平面部に配置された給電端子、及び前記基板の平面部に配置されたグランド端子を有する逆F型アンテナ構造で前記回路部品に接続されたアンテナとを備えた構成である。
【0011】
このような構成であれば、カード本体が情報機器のカードスロットに装着された場合に、外部に突出する突出部に当該アンテナの主要部であるアンテナエレメントをカードの垂直方向に実装することにより、突出部の面積を削減できる。また、突出部の平面部ではアンテナエレメントの厚みに相当する部分がなくなるため、薄型化を図ることが可能となる。換言すれば、カード全体として、フラットな形状を実現することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0013】
(無線データ通信用カードの構造)
図1は、本実施形態に関する無線データ通信用カードにおいて、カード本体を構成する基板10を示す図である。図1は、当該基板10を樹脂封止するための筐体を除いたカード本体の外観を示す(図4及び図5を参照)。
【0014】
基板10上には、無線データ通信機能を実現するための回路部品と、アンテナとが実装されている。主要な回路部品としては、無線通信用集積回路(RFチップ)11、ベースバンド用集積回路(ベースバンドIC)12、ベースバンドICのファームウェアが格納されているフラッシュROM13、及び水晶発振器14などが含まれている。
【0015】
一方、基板10の片側である突出部100には、アンテナ20が設けられている。ここで、基板10の範囲を、突出部100と挿入部101とに大別する。挿入部101とは、図4に示すように、ノート型PC40のカードスロット41に対して、当該カード本体1を装着した場合に、カードスロット41の内部に挿入される部分である。これに対して、突出部100とは、カードスロット41に装着された状態で、ノート型PC40の外部に突き出る部分である。挿入部101は、図1に示すように、主要な回路部品が実装されている部分であり、またカードスロットと接続するためのインターフェース用コネクタ(符号15で示す側面部)が配置されている部分である。なお、基板10の突出部100には、図3に示すように、主要な回路部品以外のチップコンデンサ16や、チップインダクタ17などが設けられている。
【0016】
(アンテナ20の構造)
以下、図1と共に、図2を参照して、同実施形態のアンテナ20の構造を説明する。図2(A)は、図1の矢印200で示す方向の側面図である。また、同図(B)は、図1に示す基板10の突出部100を上から見た平面図である。
【0017】
図1に示すように、基板10の突出部100の側面部には、アンテナ20の主要部であるアンテナエレメント21が設けられている。この突出部100の側面部は、挿入部101のインターフェース用コネクタが配置された側面部と反対側の部分である。アンテナエレメント21は、例えばアルミ合金などの金属製の薄板形状の部材(厚さが0.1〜0.2mm程度)であり、突出部100の側面部には例えば接着剤により固定されている。
【0018】
さらに、アンテナ20は、アンテナエレメント21に結合している給電端子22及びグランド端子23を有する。図2(B)に示すように、給電端子22は、基板10の平面部に設けられて、基板10上に形成された配線パターンを介してRFチップ11と接続されて、アンテナ機能に必要な電力が供給される(図3を参照)。また、グランド端子23は、基板10の平面部に設けられて、基板10上に形成された配線パターンを介して接地される。
【0019】
給電端子22は、図2(A)に示すように、アンテナエレメント21と同一材質部材からなり、点線22Aで示す境界部でほぼ直角に折り曲げられて構成される。また、同様に、グランド端子23は、アンテナエレメント21と同一材質部材からなり、点線23Aで示す境界部でほぼ直角に折り曲げられて構成される。
【0020】
また、アンテナエレメント21には、当該エレメント21を側面部に保持するための爪部材24A〜24Cが結合されている。これらの爪部材24A〜24Cも、アンテナエレメント21と同一材質部材からなる。これらの爪部材24A〜24Cは、点線25で示す境界部でほぼ直角に折り曲げられて、基板10の突出部100を挟み込むように加工されて、アンテナエレメント21を側面部で固定するように保持する。
【0021】
同実施形態のアンテナ20は、図2(A)に示すように、いわゆる逆F型アンテナ構造である。アンテナエレメント21は、電波を放射するエレメント部であり、図2(A)に示すような寸法L,dにおいて、以下のような関係式(1)が成立している。
【0022】
L+d=λ/4…(1)
ここで、λは放射する電波の波長であり、例えば2.45GHzの周波数特性では12.24cm程度である。
【0023】
また、図2(A)に示す範囲201は、インピーダンス補正回路に相当する。前記式(1)で示す「L+d」の特性インピーダンスは、通常では2〜3Ωと低下してしまう。そこで、当該インピーダンス補正回路により、特性インピーダンスを50Ω程度に調整する。このインピーダンス補正回路での寸法eは、基板10の誘電率およびRFチップ11の入力インピーダンスに依存するので、設計の段階での調整作業が必要となる。
【0024】
ここで、同実施形態のアンテナ20は、逆F型アンテナ構造であるため、周波数帯域がある範囲に制限されている。即ち、アンテナエレメント21自体に、バンドパスフィルタ(BPF)の特性が含まれている。従って、インピーダンス補正回路の寸法eなどを調整することにより、特にカード本体の突出部100に配置すべきBPFの回路部品を省略することが可能となる。
【0025】
以上のように同実施形態のアンテナ20は、カード本体に含まれる基板10の突出部100において、主要部であるアンテナエレメント21を側面部に配置させた逆F型アンテナ構造である。従って、アンテナエレメント21を基板10の平面上に配置されるアンテナ構造に対して、同実施形態のアンテナエレメント21は、図1及び図2に示すように、基板10の平面部(回路部品の実装面)ではなく、その厚み方向である垂直面部に配置されている。従って、基板10の平面部の面積を大幅に削減することが可能となる。また、前述したように、逆F型アンテナ構造により、BPFの回路部品を削減することが可能なるため、この部品に占めるべき面積も削減できる。
【0026】
また、相対的に厚みのあるセラミックアンテナを基板上に実装した場合と比較して、同実施形態のアンテナ20の構造であれば、突出部100での高さ方向のサイズは、挿入部101での回路部品の高さより小さくなる。従って、基板10の突出部100は、挿入部101の厚さより大きくなることはなく、相対的にフラットな形状となる。
【0027】
要するに、同実施形態の無線データ通信カードは、図4に示すように、カード本体1のアンテナを実装する突出部100の面積を相対的に削減でき、かつ相対的に薄型化が可能である。従って、カード本体1の全体は、挿入部101の厚みに合わせて、突出部100もフラット形状にすることが可能とである。
【0028】
このような同実施形態のカード本体1を、図4に示すように、ノート型PC40に設けられたカードスロット41に装着させる場合を想定する。
【0029】
ノート型PC40は、例えば図5に示すように、携帯形の情報機器に相当するポータブルコンピュータである。本PC40は、概略的には、コンピュータ本体42と、ディスプレイユニット43と、キーボード44とを備えている。コンピュータ本体42の側面部には、前述のカードスロット41が設置されている。当該カードスロット41は、同実施形態の無線データ通信用カード1以外に、所定の規格野メモリカードなどのICカードも取り外し可能に装着できる。
【0030】
このカードスロット41に対して、同実施形態の無線データ通信用カード1を装着されると、図5に示すように、挿入部101はカードスロット41の内部に収納されて、通常ではカードスロット41のコネクタに、当該カード1に設けられたインターフェース用コネクタとが接続される。カード1の突出部100は、カードスロット41の外部に突き出た状態となる。この突出部100にはアンテナ20が実装されているため、十分な無線通信性能を確保できる。
【0031】
一方、同実施形態のカード1では、突出部100は、相対的に面積が小さく、薄型形状である。従って、カード1を装着したまま、ノート型PC40を移動させても、当該突出部100と外部のものと接触するような事態を回避できる。このため、当該カードの一部が破損したり、アンテナや基板上の回路部品等が破壊される事態も大幅に回避できる。更に、カード全体が薄型のフラット形状にできるため、ユーザの取り扱いも容易になる。
【0033】
また、同実施形態では、アンテナエレメント21を保持するために、爪部材24A〜24Cが設けられた構成を想定したが、これ以外のアンテナエレメント21を保持する構成でもよい。
【0034】
さらに、アンテナエレメント21と、基板10上のRFチップ11の入出力端子とは、半田付けにより接続される構成でもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ノート型PCやPDAなどの情報機器に対して、無線データ通信機能を実現するための無線データ通信用カードとして、アンテナを実装する部分の面積を削減し、かつ薄型化を実現できる無線データ通信用カードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に関する無線データ通信用カードの筐体を除いた状態を示す外観図。
【図2】同実施形態に関するアンテナの構造を説明するための図であり、同図(A)は側面図、同図(B)は平面図。
【図3】同実施形態に関する基板上の回路部品とアンテナとの位置関係を示す図。
【図4】同実施形態に関する無線データ通信用カードの使用方法を説明するための図。
【図5】同実施形態に関する無線データ通信用カードをノート型PCに使用する場合の具体例を示す外観図。
【符号の説明】
1…カード本体
10…基板
11…RFチップ
12…ベースバンドIC
13…フラッシュROM
14…水晶発振器
16…チップコンデンサ
17…チップインダクタ
20…アンテナ
21…アンテナエレメント
22…給電端子
23…グランド端子
24A〜24C…爪部材
40…ノート型PC
41…カードスロット
100…突出部
101…挿入部
Claims (8)
- 無線データ通信機能を実現する回路部品が実装された基板と、
前記基板の側面部に配置されたアンテナエレメント、前記基板の平面部に配置された給電端子、及び前記基板の平面部に配置されたグランド端子を有する逆F型アンテナ構造で、前記回路部品に接続されたアンテナと
を具備したことを特徴とする無線データ通信用カード。 - 前記基板をカバーする封止用カバー部材を更に有することを特徴とする請求項1に記載の無線データ通信用カード。
- 前記アンテナは、
前記基板の平面部と係合して前記アンテナエレメントを保持するための保持部材を有することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の無線データ通信用カード。 - 前記保持部材は、前記アンテナエレメントを構成する金属製薄板部材の一部から構成されていることを特徴とする請求項3に記載の無線データ通信用カード。
- 前記基板は、ホスト装置に設けられたカードスロットに装着された状態で、当該ホスト装置と電気的に接続するためのコネクタを有し、
前記アンテナは、前記コネクタが実装された部分とは反対側で、当該カードスロットから外側に突き出た突出部に配置された構造であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の無線データ通信用カード。 - 基板に実装された回路部品により無線データ通信機能を実現する無線データ通信用カードに適用するアンテナであって、
前記基板の側面部に配置されたアンテナエレメントと、
前記基板の平面部に配置された給電端子と、
前記基板の平面部に配置されたグランド端子とを有し、
逆F型アンテナ構造であることを特徴とするアンテナ。 - 前記基板の平面部と係合して前記アンテナエレメントを保持するための保持部材を有することを特徴とする請求項6に記載のアンテナ。
- 前記保持部材は、前記アンテナエレメントを構成する金属製薄板部材の一部から構成されていることを特徴とする請求項7に記載のアンテナ。
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