JP3853082B2 - 送信装置とこれを利用したやぐらこたつ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、専用の送信アンテナを必要としない小型・薄型の送信装置と、これを利用したやぐらこたつに関する。
【０００２】
【従来の技術】
天板に設けたリモコン送信部から発した制御信号を、天板を支える台となる本体内に設けたヒーター、ファン等にこたつ布団を介して伝えて、ヒーター、ファン等を操作する、やぐらこたつが知られている。
そのリモコン操作は、微弱電磁波を利用する方式であるが、リモコン式やぐらこたつにおいては、家庭電化製品から放射される不要電磁界の影響を避けるために、３GHｚ以上のマイクロ波のような高い周波数の電磁波を使用している。
【０００３】
このような構成のやぐらこたつにおいては、マイクロ波を制御信号で変調して送信するリモコン送信部を天板に内蔵するとともに、リモコン送信部から送信されたマイクロ波を受信し制御信号を復調して前記内蔵ヒーターを制御するリモコン受信部を本体に内蔵する必要があるが、前記リモコン送信部のアンテナとして専用の送信アンテナを設けた場合、天板におけるアンテナ内蔵部分が嵩高になる。
【０００４】
リモコン式やぐらこたつの場合、特に、天板が横方向にずれると、送受信アンテナ間のフェージング状態が変わるため、送信アンテナが１つだけでは通信できなくなることがあるので、マイクロ波を常に良好に送信できるようにするために、送信周波数波長の１／２波長程度の距離を取った位置に２個の送信アンテナを配置し、各送信アンテナにフェージング状態の違いを生じさせて、各送信アンテナを適宜に切り替えることで、天板に横方向のずれが起きて一方の送信アンテナに通信不良が生じても他方の送信アンテナがこれを補うようにさせる方式を採ることがあるが、このための送信アンテナをダイポールアンテナ等の専用アンテナを用いて構成すると、アンテナ自身の寸法が非常に大きくなる不都合がある。
【０００５】
そのため、天板の強度を確保しながら、その厚み内に専用アンテナを組み込むことは困難である場合が多い。しかも、アンテナ内蔵部に飛び出し部が出来て、外観が悪くなり、また、商品機能上の不都合の生じることも多い。
他方、専用アンテナは、アンテナを外力から保護する保護機構が必要になるため、送信部の構成をさらに大きくさせる傾向があり、送信部に複数の送信アンテナを設ける場合にはこれらをやぐらこたつ内に納めることが不可能となる場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、専用アンテナを必要とせず、アンテナ保護機構も必要としない送信装置を提供するとともに、この送信装置を利用したやぐらこたつを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明にかかる送信装置とこれを利用したやぐらこたつは、マイクロ波発振回路が配置された回路基板と、該回路基板を覆うように配置されて接地導体に接続されたシールドとを備え、前記マイクロ波発振回路が発するマイクロ波を制御信号で変調して送信する構成において、前記シールドにおけるマイクロ波発振用配線パターン近傍に形成された孔状のスロットが送信アンテナとなっていることを特徴とする。前記スロットは、シールドケース自体の覆壁や側壁などに形成するほか、シールドケースではないが遮蔽効果を有するシールドの一部となるプリント基板接地導体面などに形成することも可能である。
【０００８】
上記構成において、前記スロットが、偏波方向の異なる複数個のスロットであって、偏波方向の異なるマイクロ波を切り替えて発振する複数のアンテナとなっていることが好ましい。
上記構成において、前記スロットが２個であり、これら２個のスロットをそれぞれ主たる送信アンテナとするマイクロ波発振回路が発生するマイクロ波の主たる偏波方向を前記スロットに対して略直交させるために、該回路を流れる主たるマイクロ波電流の方向が略直交するようにして同一のシールドケース内に配置されていることが好ましい。
【０００９】
なお、余分な偏波方向の電界発生を抑制するために、信号発生回路の主たるマイクロ波電流の流れる方向と信号発生回路の近傍に位置するシールドケースの壁とは、平行または垂直な位置関係であることがより望ましい。また、スロット同士を直交する位置関係におき、スロットと信号発生回路を互いの近傍に設けることがより好ましい。このようにすることにより、同一シールド内に複数の信号発生回路があっても、信号発生回路とスロットアンテナの偏波方向による選択性で、動作させた信号発生回路に対応するスロットアンテナからのみの信号出力が行われ、信号発生回路の切り替えにより、スロットアンテナの偏波方向を切り替えての送信が可能となるからである。
【００１０】
上記構成において、前記回路基板が略四角形状であって、その直交する２辺の各々に沿って２個のマイクロ波発振用配線パターンがそれぞれ配置されているとともに、前記回路基板における、前記マイクロ波発振用配線パターンが配置されていない２辺によって形成されるコーナーに当たる位置に前記マイクロ波発振回路の制御信号接続端子部が設けられており、前記回路基板を１個で覆うシールドケースの、前記コーナーに当たる部分が切り欠き部となっていることが好ましい。
【００１１】
【作用】
本発明においては、シールドに形成したスロットを送信アンテナとして利用する。マイクロ波のような高周波領域においては、ライン形状のマイクロストリップとスリット形状のスロット間での結合により、信号伝達が出来る。このような構成であれば、スリットは、マイクロ波発振回路に物理的に接続されなくても信号の授受を行い得るからである。本発明では、この現象を利用することによって、別途の送信アンテナを不要とした。
【００１２】
シールドに形成したスロットはそれ自体、場所をとらず、しかも、外力からの保護手段をも必要としない。
本発明の一形態では、スロットアンテナを、送信波の偏波方向が異なるように複数個設けている。これらのアンテナを切り換えることにより、送信されるマイクロ波の偏波方向を切り替えて送信することが出来るようになる。これら複数のアンテナ間においては送受信間のフェージング状態が異なるため、一偏波方向の送受信ではフェージングにより通信できなくなっても、同位置で、他の偏波方向を用いることができ、これにより、安定した通信が可能になる。
【００１３】
本発明の一形態では、マイクロ波発振回路の発生偏波方向が略直交するので、同一のシールド内に複数の信号発生回路が存在しても、各信号発生回路間における相互干渉は小さく、無視できる。そのため、信号発生回路同士での相互干渉を避けるためのシールドを各信号発生回路毎に設けると言う必要がなく、複数の信号発生回路を小さくまとめることが可能となる。
【００１４】
本発明の一形態では、２個のマイクロ波発振用配線パターンを回路基板の直交する２辺に沿って形成するようにしている。このようにしておくと、マイクロ波発振用配線パターンが配置されていない２辺が交わるコーナーではマイクロ波の反射による影響が小さくなる。そこで、このコーナーではシールドケースを切り欠いておくことが出来る。そのため、そこに、制御信号等の入出力部を形成することが出来るようになる。その結果、回路基板は、接続端子部までを含めた形状で、略四角形状にすることが可能となり、全体を小型にまとめることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる送信装置とこれを利用したやぐらこたつの実施の形態について、図１〜図１１を用いて説明する。
図１は本発明にかかるリモコン式やぐらこたつの一実施例を示している。図において、３は、リモコン送信部であり、マイクロ波を制御信号で変調して送信する送信アンテナを含んでいる。リモコン送信部３の操作部４は、天板１の隅部に内蔵されている。５はリモコン送信部３から送信されたマイクロ波を受信する受信アンテナであり、木枠本体２の略中央に取り付けた発熱体ユニット（ヒーター）６の略中央上部空隙に取り付けられている。７はマイクロ波受信アンテナ５で受信した制御信号を復調する信号処理部であり、８は発熱体ユニット６の発熱量を制御する制御部である。リモコン受信部は、前記受信アンテナ５と信号処理部７と制御部８とからなる。
【００１６】
図２は本発明にかかる送信装置の一実施例を示しており、図１のリモコン式やぐらこたつにおけるリモコン送信部３はこの図２の送信装置で構成されている。図３〜１０は図２の送信装置についての詳しい構成を示している。
図２〜７において、９は両面回路基板であり、１０はシールドケースである。両面回路基板９は、図３に見るように、高誘電体からなる基板１４の片面に信号発生回路１５を備え、反対面を接地導体面１３としている。図４〜６に見るようにして、シールドケース１０内に両面回路基板９を嵌め込むことにより、図７に見るように、両面回路基板９の信号発生回路１５をシールドケース１０で覆い、両者９、１０を半田１６で接合し、信号発生回路１５を遮蔽するシールドを形成する。図７において、１２はスリット状のスロットである。
【００１７】
図２、８〜１０において、１１ａ、１１ｂは信号発生回路における基準信号発振回路の主たるマイクロ波電流が流れる基準信号発振回路用（マイクロ波発振用）配線パターンであり、図８、１０に示されているように、それぞれの長さ方向が、両面回路基板９の直交する２辺にそれぞれ沿い、かつ、互いに直交するようにして、配置されている。図８の１７ａ、１７ｂはマイクロ波発振用配線パターン１１ａ、１１ｂにおいて主たるマイクロ波電流の流れる方向を示す。図２、９、１０において、１２ａ、１２ｂは、基準信号発振回路用配線パターン１１ａ、１１ｂの近傍においてシールドケース１０に設けられた送信用スロットアンテナであり、両スロットアンテナ１２ａ、１２ｂは、いずれも、スロットの縦横長さに十分な差を有していてそれぞれの長さ方向と直交する方向１８ａ、１８ｂ（図９参照）を偏波方向とする放射特性をもつ。スロットアンテナ１２ａ、１２ｂは、図２、１０に示されているように、それぞれの長さ方向が互いに直交する形で配置されており、かつ、それぞれに対応する基準信号発振回路用配線パターン１１ａ、１１ｂの各長さ方向とも直交する形となっている。
【００１８】
図２、９、１０に見るように、両面回路基板９の、基準信号発振回路用配線パターン１１ａ、１１ｂが配置されていない２辺によって形成されるコーナーに、制御信号用端子２０が設けられており、シールドケース１０の、このコーナーに対応する部分が切り欠き部となっている。すなわち、両面回路基板９は、このコーナー部分で露出しているのである。そして、ここで、制御信号入出力部１９、すなわち、制御信号のシールド内外の接続をするために設けられた制御信号入出力部１９が制御信号接続端子２０に接続されているのである。
【００１９】
図１１はリモコン式やぐらこたつにおける送受信信号の流れを示しており、操作部４の操作で作られた制御信号は、信号切替回路により選択された変調送信回路Ａ（又はＢ）に入力されてマイクロ波変調された送信信号となる。該変調送信信号は以下に述べるようにして選択送信アンテナＡ（又はＢ）から単一の偏波方向を持って発信され、受信アンテナに受信され、受信復調回路において元の制御信号に復調されて、ヒーターを制御する。
【００２０】
ところで、上述のように、制御信号が信号切替回路により選択されて変調送信回路ＡまたはＢの一方、例えば変調送信回路Ａに入力され変調されると、この信号に対応して、基準信号発振回路用配線パターン１１ａには主たるマイクロ波電流が１７ａの向きで流れる。そして、このマイクロ波電流により、基準信号発振回路用配線パターン１１ａからは、１７ａに沿う方向に偏った強い電界分布が発生する。この偏波方向を有する電界は、その偏波方向が、基準信号発振回路用配線パターン１１ａに対応するスロットアンテナ１２ａの偏波方向（方向１８ａ）と一致するため、スロットアンテナ１２ａからは偏波方向１８ａの強いマイクロ波が送信される。配線パターン１１ａから発せられた信号は、このとき、スロットアンテナ１２ｂにも入力されるが、スロットアンテナ１２ｂは方向１８ｂに偏波方向を持ち、他方、発生電界は、その偏波方向がスロットアンテナ１２ｂの偏波方向１８ｂと直交する方向１７ａであって、スロットアンテナ１２ｂの偏波方向に沿う成分を殆ど有しないことと、発信源である配線パターン１１ａとスロットアンテナ１２ｂの距離が配線パターン１１ａとスロットアンテナ１２ａの距離に比較して十分に大きいこととのため、スロットアンテナ１２ｂからは送信電力が殆ど発生しない。その結果、送信部３からは、実質的には、一つの偏波方向の信号のみが送信されることになる。信号切替回路により変調送信回路Ｂが選択された場合は、同様にして、スロットアンテナ１２ｂからは偏波方向１８ｂの強いマイクロ波が送信され、スロットアンテナ１２ａからは送信電力が殆ど発生しない。
【００２１】
以上の信号流れのとき、一方の偏波方向を有する送信信号において、送信アンテナと受信アンテナ間のフェージング状態により通信が行えない位置関係でも、他方の偏波方向を有する送信信号では、マイクロ波の反射条件や受信アンテナの偏波方向の違いによりフェージング状態も異なるため、通信確率を上げることが出来る。これにより、全体として、通信できない範囲を少なくし通信の信頼性をあげることが出来る。
【００２２】
本発明にかかる構成の送信部は、各変調送信回路を同一のシールド内に構成しても信号を選択分離可能であり、且つ、送信アンテナ同士の距離によりフェージング状態を変える方式でないため、送信アンテナ間の距離も近くてよく、また、送信アンテナとシールドが一体であり、結果として、全体の構成が簡単で小型・薄型化が容易となり、天板への組み込みがしやすくなる。
【００２３】
なお、本実施例ではスロットアンテナを信号生成パターンの直上のシールドケースに形成したが、要するに、発振回路上のマイクロ波電流の流れる主たるパターンの近傍であれば良く、送信回路基板の裏面シールドパターンに作り込んだり、シールドケース側面に作成することも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、シールドにおける発振回路の近傍にスロット形状のアンテナを形成することにより、専用アンテナが不要となり、しかも、アンテナの補強も不要となる。
複数のスロットアンテナの電磁波の偏波方向を異ならせることにより送信アンテナ間の距離を近くすることができ、マイクロ波発振用配線パターンの電流方向を略直交させることによりシールドケースの部屋分割を不要とし、回路基板におけるマイクロ波発振回路の設置位置とシールドケースの形状の工夫によりマイクロ波発振回路の制御信号端子を回路基板内に納めることが出来るようになった。
【００２５】
そのため、本発明によれば、送信部の小型・薄型化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるやぐらこたつを分解して示す斜視図。
【図２】本発明にかかる送信装置（リモコン送信部）を示す斜視図。
【図３】図２のリモコン送信部における回路基板の側断面図。
【図４】リモコン送信部の組立図。
【図５】リモコン送信部の斜視図。
【図６】リモコン送信部の側断面図。
【図７】リモコン送信部におけるスロットアンテナ部分を示す拡大側断面図。
【図８】回路基板の配線パターンを示す平面図。
【図９】リモコン送信部を示す平面図。
【図１０】リモコン送信部の透視平面図。
【図１１】やぐらこたつの送受信信号の流れを示すブロック図。
【符号の説明】
１ 天板
２ 木枠本体
３ リモコン送信部
５ リモコン受信部の一部を構成する受信アンテナ
６ 発熱体ユニット（ヒーター）
７ リモコン受信部の一部を構成する信号処理部
８ リモコン受信部の一部を構成する制御部
９ 両面回路基板
１０ シールドケース
１１ａ マイクロ波発振用配線パターン
１１ｂ マイクロ波発振用配線パターン
１２ａ スロットアンテナ
１２ｂ スロットアンテナ
１５ 信号発生回路
１９ 制御信号入出力部
２０ 制御信号接続端子

Claims (6)

1. マイクロ波発振回路が配置された回路基板と、該回路基板を覆うように配置されて接地導体に接続されたシールドとを備え、前記マイクロ波発振回路が発するマイクロ波を制御信号で変調して送信するリモコン送信部となる送信装置において、前記シールドにおけるマイクロ波発振用配線パターン近傍に形成した孔状のスロットを送信アンテナとすることを特徴とする送信装置。
2. 前記シールドに２個のスロットが形成され、
   前記送信装置は、前記２個のスロットにそれぞれ設けられた第１と第２のマイクロ波発振回路を備え、
   前記第１と第２のマイクロ波発振回路は、前記第１と第２のマイクロ波発振回路をそれぞれ流れる各マイクロ波電流の方向が互いに略直交するように、同一のシールドケース内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記回路基板が略四角形状であって、その直交する２辺の各々に沿って２個のマイクロ波発振用配線パターンがそれぞれ配置されているとともに、前記回路基板における、前記マイクロ波発振用配線パターンが配置されていない２辺によって形成されるコーナーに当たる位置に前記マイクロ波発振回路の制御信号端子部が設けられており、前記回路基板を１個で覆うシールドケースの、前記コーナーに当たる部分が切り欠き部となっている請求項２に記載の送信装置。
4. 天板と、この天板を支える台であってヒーターを内蔵する本体とを備え、前記天板はマイクロ波を制御信号で変調して送信するリモコン送信部を内蔵し、前記本体は前記リモコン送信部から送信されたマイクロ波を受信し制御信号を復調して前記内蔵ヒーターを制御するリモコン受信部を内蔵するやぐらこたつにおいて、前記送信部が、マイクロ波発振回路が配置された回路基板と、該回路基板を覆うように配置されて接地導体に接続されたシールドとを備え、前記シールドにおけるマイクロ波発振用配線パターン近傍に形成した孔状のスロットを送信アンテナとすることを特徴とするやぐらこたつ。
5. 前記シールドに２個のスロットが形成され、
   前記送信部は、前記２個のスロットにそれぞれ設けられた第１と第２のマイクロ波発振回路を備え、
   前記第１と第２のマイクロ波発振回路は、前記第１と第２のマイクロ波発振回路をそれぞれ流れる各マイクロ波電流の方向が互いに略直交するように、同一のシールドケース内に設けられたことを特徴とする請求項４に記載のやぐらこたつ。
6. 前記回路基板が略四角形状であって、その直交する２辺の各々に沿って２個のマイクロ波発振用配線パターンがそれぞれ配置されているとともに、前記回路基板における、前記マイクロ波発振用配線パターンが配置されていない２辺によって形成されるコーナーに当たる位置に前記マイクロ波発振回路の制御信号接続端子部が設けられており、前記回路基板を１個で覆うシールドケースの、前記コーナーに当たる部分が切り欠き部となっている請求項５に記載のやぐらこたつ。

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