JP3804793B2 - 無線通信用電子装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ装置に無線通信機能を付与する無線通信用電子装置に関し、特に無線通信用電子装置に設けられたアンテナにおける放射特性の改善に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、パソコンなどのコンピュータ装置においては、ケーブルが不要な無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の技術を取り入れることでプリンタ等の周辺機器やインターネット等のネット接続が容易となり、高い利便性を提供している。
【０００３】
そして、コンピュータ装置に無線通信機能を付与する手段として、ＰＣカード、ＣＦカード、ＳＤカード、ＵＳＢアダプタ等の外付けの無線通信用電子装置や、内蔵型の無線通信用電子装置が用いられる。無線通信用電子装置には、コンピュータ装置から突出した部分にアンテナが配置されており、アンテナにより送受信される電波を無線回路を介してコンピュータ装置とやりとりすることにより通信が実行される。無線通信用電子装置に用いられているアンテナは実装基板に搭載されて筐体内に収められており、一般に、実装面を上に向けたときに上方向となる放射パターンを有している。
【０００４】
ここで、マルチバンド化などの要請から、無線通信用電子装置では、相互に異なる周波数の電波を放射する複数のアンテナ、たとえば２．４ＧＨｚ帯のアンテナと５ＧＨｚ帯の周波数の２つのアンテナを一つの筐体に収めたものがある。そして、周波数の異なる複数のアンテナを実装基板に搭載するために、実装基板に対するアンテナの占有面積は必然的に増える方向になる。
【０００５】
実装基板におけるアンテナの占有面積を抑制して実装効率を高めるためには、たとえば特開平８−２０４６２１号公報に記載のようにアンテナを実装基板の表裏面に実装することなどが考えられる。
【特許文献１】
特開平８−２０４６２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の技術によれば、無線通信用電子装置が装着されたコンピュータ装置において、一部のアンテナの放射パターンが下方向になる。
【０００７】
放射パターンが下向きの放射特性では様々な障害物のために指向性が悪化し、通信障害が発生して快適な使用環境を享受できなくなる。
【０００８】
また、上向きの放射パターンを有するアンテナであっても一部の電波は下方向に向かうことから、これを上方向に向けることがより良好な通信状態を実現することができる。
【０００９】
そして、電波が遮蔽される障害物は、机などアンテナの下方向以外にも、たとえば壁や家具などのように側方にも存在するので、これらを回避することができなければ良好な通信状態は実現できない。
【００１０】
そこで、本発明は、アンテナの実装位置に拘わらず、アンテナからの電波の放射方向を反射により変更することのできる無線通信用電子装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信用電子装置は、コンピュータ装置に内蔵または着脱可能に装着され、前記コンピュータ装置に無線通信機能を付与する無線通信用電子装置であって、一方端が前記コンピュータ装置から突出して取り付けられた突出部と、実装基板の一方面および他方面にそれぞれ搭載されて前記突出部に配置されて無線回路と電気的に接続され、電波の放射方向が相互に異なる第１のアンテナおよび第２のアンテナと、前記第１のアンテナから放射された漏れ電波および前記第２のアンテナから放射された直接的な電波の放射方向を変更する反射手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
このような発明によれば、第1のアンテナおよび第２のアンテナからの電波の放射方向を反射手段により変更することができるので、アンテナの実装位置が実装基板の何れの面であっても障害物により電波が遮蔽されることがなくなり、良好な通信状態を実現することが可能になる。
【００１３】
本発明の好ましい形態において、前記反射手段は回動軸を中心として回動可能に設けられている。
【００１４】
これにより、反射手段の回動角を変えることによりアンテナから放射された電波の反射角度を変化させることができるので、より良好な放射状態に反射手段の角度を調整することが可能になる。
【００１５】
本発明のさらに好ましい形態において、前記反射手段は、前記アンテナから放射された電波を反射する第１の位置と、これを反射しない第２の位置とに変位する。
【００１６】
これにより、アンテナから放射された電波の反射角度を変化させることが可能になるとともに、電波の方向変換が必要な場合と必要でない場合との使い分けをすることが可能になる。
【００１７】
本発明のさらに好ましい形態において、前記回動軸を支持する軸受けは、前記回動軸を上下方向の複数位置で回動可能に保持する長孔が形成されている。
【００１８】
これにより、反射手段の回動支点を上下方向に移動させることができるので、反射手段による電波放射パターンの調整の自由度が一層大きくなる。
【００１９】
本発明のさらに好ましい形態において、前記反射手段は前記実装基板を覆う筐体の一部を構成している。
【００２０】
これにより、反射手段を閉じると筐体と一体になるので、無線通信用電子装置の持ち運びが便利になるとともに反射手段の破損を未然に防止することができる。
【００２１】
本発明のさらに好ましい形態において、前記反射手段は、球状突起部と球状穴部とが嵌合して形成される支点を中心に任意の方向に揺動可能に設けられている。
【００２２】
これにより、アンテナから放射された電波の反射角度を変化させることができるので、より良好な放射状態に反射手段の角度を調整することが可能になる。
【００２３】
本発明のさらに好ましい形態において、前記反射手段の反射面は、凸状あるいは凹状の湾曲面となっている。
【００２４】
これにより、電波をより広範囲に放射することができ、また広範囲からの電波をより良好な感度で受信することができる。
【００２５】
本発明のさらに好ましい形態において、前記反射手段の反射面は多数の突起が形成されている。
【００２６】
これにより、反射手段で電波が乱反射され、広く拡散した放射パターンを得ることが可能になる。
【００２７】
本発明のさらに好ましい形態において、前記アンテナは、前記突出部の実装基板に配置され、前記無線回路が実装された回路実装領域よりも高い位置に形成されている。
【００２８】
これにより、アンテナと反射手段との間隔がより広くなって感度調整が一層容易になるとともにコンピュータ装置からのノイズの影響を緩和することが可能になる。
【００２９】
本発明のさらに好ましい形態において、前記反射手段は前記筐体に対して着脱可能に取り付けられている。
【００３０】
これにより、反射手段の装着されていない無線通信用電子装置であっても、後付けでこれを取り付けることが可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【００３２】
図１は本発明のＰＣカードとこのＰＣカードが挿入される拡張スロットを備えたパーソナルコンピュータとを示す斜視図、図２は本発明の一実施の形態であるＰＣカードについて一部を破断して示す斜視図、図３は図２のＰＣカードを異なる方向から示す斜視図、図４は図２のＰＣカードにおける放射パターンを示す説明図、図５は本発明の他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図、図６は本発明のさらに他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図、図７は図６のＰＣカードにおいてリフレクタの角度を変化させた状態を示す斜視図、図８は図６のＰＣカードにおいてリフレクタの角度をさらに変化させた状態を示す斜視図、図９は本発明の他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図、図１０は本発明の他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図である。
【００３３】
図１に示すように、携帯型のパーソナルコンピュータ（コンピュータ装置）１１は、種々の電子部品（図示せず）が格納されるとともにキーボード１２ａなどの入力部を備えた本体部１２と、液晶パネルからなる表示部１３とからなる。本体部１２の側面には、無線通信用のＰＣカード（無線通信用電子装置）２１が着脱可能に挿入されるＰＣカードスロット（拡張スロット）１４が設けられている。なお、コンピュータ装置としては、パーソナルコンピュータ以外にも携帯情報端末など種々のものを適用することができる。
【００３４】
パーソナルコンピュータ１１に無線通信機能を付与するＰＣカード２１は、図２に示すように、種々の電子部品からなる無線回路（図示せず）が実装されるとともに、先端部には動作状態等を示すＬＥＤ２２および無線回路と電気的に接続された信号の受発信手段であるチップアンテナ（アンテナ）２３が配置された実装基板２４を備えている。
【００３５】
実装基板２４の電子部品が実装された位置は、例えばＳＵＳなど金属製のシールドカバー２５ａ，２５ｂで両面が覆われてシールドされている。また、チップアンテナ２３が配置されている一方端である先端部（突出領域）は、電波の送受信を妨げない例えばＰＢＴ（ポリブチレン−テレフタレート）など樹脂製カバー２６で覆われ、ＰＣカード２１がＰＣカードスロット１４に挿入された状態でＰＣカードスロット１４から突出して外部に位置する突出部（エクステンデッド部）を構成している。そして、実装基板２４を覆うシールドカバー２５ａ，２５ｂおよび樹脂製カバー２６で筐体が構成されている。なお、本実施の形態では、金属製のシールドカバー２５ａ，２５ｂで両面が覆われてシールドされている部分から突出部までを一枚の実装基板２４で構成しているが、本発明はこれに限定されることなく、例えば突出部の実装基板を別基板とし、フレキシブルプリント基板で接続させるなど、複数の実装基板を用いても良い。
【００３６】
エクステンデッド部の対向側には、ＰＣカードスロット１４に挿入されたときにＰＣカード２１をパーソナルコンピュータ１１と電気的に接続するための接続用コネクタ部２７が設けられている。そして、実装基板２４にＬＥＤ２２、チップアンテナ２３および接続用コネクタ部２７が実装された状態でシールドカバー２５ａ，２５ｂおよび樹脂製カバー２６が固着され、一体的にＰＣカード２１が形成されている。
【００３７】
チップアンテナ２３は、例えば比誘電率εが３７程度の高周波用セラミック誘電体材料などの誘電体で構成された基体の主面に放射電極が形成されており、その専有面積を抑制して実装効率を図るために実装基板２４の両面に搭載されている。一方面に実装された第１のチップアンテナ２３ａと他方面に実装された第２のチップアンテナ２３ｂとは放射電極の面積が異なって相互に異なる周波数帯域を有し、たとえば第１のチップアンテナ２３ａは２．４ＧＨｚ帯、第２のチップアンテナ２３ｂは５ＧＨｚ帯となっている。そして、このような実装形態により、第１のチップアンテナ２３ａの実装面を上に向けてＰＣカードスロット１４に挿入される本実施の形態のＰＣカード２１では、第１のチップアンテナ２３ａの放射パターンは上向きに、第２のチップアンテナ２３ｂの放射パターンは下向きになる（図４参照）。
【００３８】
図３に示すように、チップアンテナ２３の下側には、第２のチップアンテナ２３ｂから下方に向けて放射された電波、および第１のチップアンテナ２３ａから放射された一部の下向きの電波、つまりチップアンテナ２３から放射されて下方向に向かう電波を上方向へ反射するリフレクタ（反射手段）２８が配置されている。
【００３９】
リフレクタ２８は電波を反射することのできる部材、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、ＳＵＳなどの金属、あるいは樹脂材に金属メッキが表面や内層に施されたものからなり、ＰＣカード２１の両側に設けられた略水平方向に延びる２本の回動軸２９を介して筐体に取り付けられている。したがって、リフレクタ２８は回動軸２９を支点として回動可能になっている。
【００４０】
図示するように、リフレクタ２８は筐体の一部を構成しており、閉じられた状態、つまり最も水平に近い状態でも放射電極の形成されたアンテナ２３の基体主面に対して所定の角度で傾斜している。そして、回動させることで傾斜角が任意の角度に調整可能となっている。なお、リフレクタ２８を所望の角度で停止する手段としては、回動軸２９に負荷を加える形態でも、リフレクタ２８にラッチ部を設ける形態でもよい。また、リフレクタ２８は筐体とは独立した構成となっていてもよい。
【００４１】
図４において、符号Ｐ１は第１のチップアンテナ２３ａの放射方向を、符号Ｐ２は第２のチップアンテナ２３ｂから放射されてリフレクタ２８で反射されたときの放射方向を、符号Ｐ２’はリフレクタ２８が設けられていない場合における第２のチップアンテナ２３ｂの放射方向を、それぞれ示している。
【００４２】
図４に示すように、チップアンテナ２３の基体主面に対して傾斜したリフレクタ２８により、チップアンテナ２３から放射されて下方向に向かう電波が上方向へ反射される。これにより、チップアンテナ２３の実装位置が実装基板２４の何れの面であっても、チップアンテナ２３からの電波を上方向へ放射することが可能になる。
【００４３】
そして、前述のようにリフレクタ２８は回動可能となっていることから、リフレクタ２８とチップアンテナの基体主面とでなす角度を小さくすれば電波はより垂直に近い方向に反射され、反対に大きくすればより水平に近い方向に反射される。このように、リフレクタ２８の回動角を変えることによりチップアンテナ２３から放射されて下方向に向かう電波の反射角度を変化させることができるので、より良好な放射状態にリフレクタ２８の傾斜角を調整することができる。
【００４４】
さらに、リフレクタ２８が筐体の一部を構成していることから、閉じた状態ではリフレクタ２８が筐体と一体となるので、ＰＣカード２１の持ち運びが便利になるとともにリフレクタ２８の破損を未然に防止することができる。
【００４５】
なお、リフレクタ２８はチップアンテナ２３と所定の間隔をあけて設けられ、リフレクタ２８による放射波の打ち消し合いが防止されている。また、第２のチップアンテナ２３ｂから下方に向けて放射された電波をできる限り上方へ反射するために、リフレクタ２８は下側に位置する第２のチップアンテナ２３ｂに形成された放射電極の投影面積以上の広さとすることが望ましい。
【００４６】
図示する場合には、リフレクタ２８は回動可能となっているが、チップアンテナ２３の基体主面に対して所定の角度をつけて固定したものであってもよい。また、リフレクタ２８を回動可能とした場合では、閉じられた状態ではチップアンテナ２３の基体主面に対して平行とし、回動したときにこれと所定の角度をもつようにしてもよい。
【００４７】
ここで、リフレクタ２８には次のような構造を採用することができる。
【００４８】
すなわち、図５に示すように、リフレクタ２８を筐体を構成する部材とは別体の独立したものとし、チップアンテナ２３から放射されて下方向に向かう電波を反射する第１の位置（図５において実線で示す位置）と、これを反射しない第２の位置（図５において二点鎖線で示す位置）とに変位する構成とすることができる。なお、第１の位置とは電波を反射する位置を、第２の位置とは電波を反射しない位置をそれぞれ意味するものであって、最大回動角を規定する２つの位置を指すものではない。
【００４９】
このような構成では、下方向に向かう電波を方向変換させる必要がない場合にはリフレクタ２８を第２の位置にして、電波の方向変換が必要な場合には、これを第２の位置から回動して第１の位置にして、使い分けることができる。そして、リフレクタ２８を筐体とは別体としたことで、メンテナンス時のリフレクタ２８の交換が容易になる。
【００５０】
また、図６〜図８に示すように、ベース部３０を筐体に取り付け、リフレクタ２８に設けられた球状突起部２８ａとベース部３０に設けられた球状穴部３０ａとが嵌合した支点を形成し、この支点を中心にしてリフレクタ２８を任意の方向に揺動可能な構成とすることができる。なお、球状突起部をベース部３０に形成し、球状穴部をリフレクタ２８に形成してもよい。
【００５１】
なお、図６〜図８に示すように、ベース部３０を介してリフレクタ２８を筐体に対して着脱可能とすることにより、リフレクタ２８のないＰＣカード２１であっても後付けでこれを取り付けることが可能になる。
【００５２】
さらに、図９に示すように、回動軸２９を支持する軸受け（図９では、樹脂製カバー２６が軸受けを兼用している。）に、回動軸２９を上下方向の複数位置（図示する場合には３段階）で回動可能に保持する長孔２６ａを形成してもよい。このようにすれば、リフレクタ２８の回動支点を上下方向に移動させることができるので、リフレクタ２８による電波放射方向の調整の自由度が一層大きくなる。
【００５３】
さらに、リフレクタ２８の反射面は、一般には平面に形成されるが、凸状あるいは凹状の湾曲面としてもよい。湾曲面にすれば、電波をより広範囲に放射することができ、また広範囲からの電波をより良好な感度で受信することができる。また、リフレクタ２８の反射面には多数の突起（球状突起、錐状突起）を形成してもよい。このようにすれば、リフレクタ２８で電波が乱反射されて広く拡散した放射パターンを得ることができる。
【００５４】
そして、図１０に示すように、チップアンテナ２３が配置された実装基板２４の突出領域に段差をつけ、無線回路が実装された回路実装領域よりも高い位置に形成してもよい。これにより、チップアンテナ２３とリフレクタ２８との間隔がより広くなって感度調整が一層容易になるとともにパーソナルコンピュータ１１からのノイズの影響を緩和することができる。
【００５５】
以上の説明において、上下の位置関係は、ＰＣカード２１をＰＣカードスロット１４に挿入してユーザがパーソナルコンピュータ１１を使用する状態において上下が規定される。そして、電波の放射方向である上方向とは、真上および斜め上を含む概念である。
【００５６】
また、本実施の形態では、図１に示すようにＰＣカードスロット１４がパーソナルコンピュータ（コンピュータ装置）１１の本体部１２の側面に設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば表示部１３の側面にカードスロットが設けられ、そこから突出部が突出している場合や、表示部１３の側面にパーソナルコンピュータ（コンピュータ装置）１１が内蔵しているアンテナを含む突出部が設けられている場合においても適応可能である。要するに、アンテナの下方に位置する机やアンテナの側方に位置する壁などといった電波が遮蔽される障害物を回避するために、本発明の無線通信用電子装置を用いていれば良い。したがって、リフレクタ２８はアンテナからの電波の放射方向を変更できればよく、下方向に向かう電波を上方向に反射することには限定されない。
【００５７】
さらに、本実施の形態では相互に異なる周波数のチップアンテナ２３が複数用いられているが、異なる周波数を有する１つのアンテナ、あるいは単一の周波数を有する１つのアンテナなどを用いることができる。
【００５８】
なお、アンテナにはチップアンテナ以外を適用することができるのはもちろんである。
【００５９】
さらにまた、以上の説明では本発明である無線通信用電子装置をＰＣカードに適用した場合が説明されているが、無線通信用電子装置としては、これ以外にもたとえばＣＦカード、ＳＤカード、ＵＳＢアダプタ等とした外付け型のもの、あるいはコンピュータ装置に内蔵した形態のものとすることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００６１】
実装基板下面にアンテナを設けた場合の下方向への直接的な電波はもちろんのこと、例えばアンテナが上面に設けられた場合の下方向への漏れ電波などにおいても、反射手段により電波の放射方向が変更できるので、アンテナの実装位置が実装基板の何れの面であっても障害物により電波が遮蔽されることがなくなり、良好な通信状態を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＣカードとこのＰＣカードが挿入される拡張スロットを備えたパーソナルコンピュータとを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるＰＣカードについて一部を破断して示す斜視図である。
【図３】図２のＰＣカードを異なる方向から示す斜視図である。
【図４】図２のＰＣカードにおける放射方向を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図である。
【図７】図６のＰＣカードにおいてリフレクタの角度を変化させた状態を示す斜視図である。
【図８】図６のＰＣカードにおいてリフレクタの角度をさらに変化させた状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態であるＰＣカードの要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ パーソナルコンピュータ（コンピュータ装置）
１２ 本体部
１２ａ キーボード
１３ 表示部
１４ カードスロット
２１ カード
２３，２３ａ，２３ｂ チップアンテナ（アンテナ）
２４ 実装基板
２５ａ，２５ｂ シールドカバー
２６ 樹脂製カバー
２６ａ 長孔
２７ 接続用コネクタ部
２８ リフレクタ（反射手段）
２８ａ 球状突起部
２９ 回動軸
３０ ベース部
３０ａ 球状穴部

Claims (10)

1. コンピュータ装置に内蔵または着脱可能に装着され、前記コンピュータ装置に無線通信機能を付与する無線通信用電子装置であって、
   一方端が前記コンピュータ装置から突出して取り付けられた突出部と、
   実装基板の一方面および他方面にそれぞれ搭載されて前記突出部に配置されて無線回路と電気的に接続され、電波の放射方向が相互に異なる第１のアンテナおよび第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナから放射された漏れ電波および前記第２のアンテナから放射された直接的な電波の放射方向を変更する反射手段とを有することを特徴とする無線通信用電子装置。
2. 前記反射手段は回動軸を中心として回動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の無線通信用電子装置。
3. 前記反射手段は、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナから放射された電波を反射する第１の位置と、これを反射しない第２の位置とに変位することを特徴とする請求項２記載の無線通信用電子装置。
4. 前記回動軸を支持する軸受けは、前記回動軸を上下方向の複数位置で回動可能に保持する長孔が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の無線通信用電子装置。
5. 前記反射手段は前記実装基板を覆う筐体の一部を構成していることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の無線通信用電子装置。
6. 前記反射手段は、球状突起部と球状穴部とが嵌合して形成される支点を中心に任意の方向に揺動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の無線通信用電子装置。
7. 前記反射手段の反射面は、凸状あるいは凹状の湾曲面であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の無線通信用電子装置。
8. 前記反射手段の反射面は多数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の無線通信用電子装置。
9. 前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナは、前記突出部の実装基板に配置され、前記無線回路が実装された回路実装領域よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の無線通信用電子装置。
10. 前記反射手段は前記筐体に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の無線通信用電子装置。

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