JP4235149B2 - ノートブック型コンピュータ - Google Patents

Description

本発明は、ノートブック型パーソナルコンピュータをはじめとする各種電子機器などに係り、より詳しくは、無線通信用のアンテナを内蔵した電子機器などに関する。

携帯電話機に代表されるモバイル型の電子機器は、日本のみならず諸外国において非常な速度で普及するとともに、その送受信品質が大きく向上してきている。また、ノートブック型パーソナルコンピュータ(ノートブック型ＰＣ)などの電子機器では、近年、無線ＬＡＮやBluetooth(登録商標)などの無線通信機能を備えたものが急速に普及してきている。これらの無線通信には、例えば２.４〜２.５ＧＨｚ帯で１１Ｍｂｐｓの伝速速度を実現するＩＥＥＥ８０２.１１ｂや、５ＧＨｚ帯(５.１５〜５.８２５ＧＨｚ)を使ったＩＥＥＥ８０２.１１ａなどの規格仕様が存在する。無線通信機能を備えた電子機器では、これらの帯域にある無線波(電波)を送受信するためのワイヤレスアンテナが用いられている。かかる電子機器に用いられるアンテナとしては、無指向性アンテナとしてどの方向に対しても均等な感度を持つホイップ(ロッド)アンテナ、ワイヤーアンテナ(線状アンテナ)として２本のアンテナエレメントを直線状に配置したダイポールアンテナ、平面アンテナの一種である逆Ｆ型アンテナなどがある。

公報記載の従来技術として、例えば、この逆Ｆ型アンテナにて所望の方向に対して高い利得を得るために、アンテナ用地板とＬ型状の板状型Ｆ型アンテナ放射素子との間に周波数調整用の金属体、または誘電体を設置できる構造とし、この金属体や誘電体などの位置を調整することで、所望の方向に対する高い利得を得る技術が存在する(例えば、特許文献１参照。)。また、ノートブック型ＰＣにアンテナを実装する際、表示部ケースの誘電率がアンテナに与える影響の度合いを調整し、アンテナの共振周波数を目的の中心周波数に一致させるために、アンテナとケースとの間隙を調整する技術が開示されている(例えば、特許文献２参照。)。

特開平８−２０４４３８号公報(第３頁、図１) 特開２００３−３７４１６号公報(第３〜４頁、図４)

現在のワイヤレスアンテナは、ノートブック型ＰＣのシステムへ実装する際に、組み立て公差やアンテナ自身が持つ公差により、周波数のシフトが発生する。アンテナ素子の回りには、誘電体となる液晶表示装置(ＬＣＤ)のカバーやＬＣＤを囲んでいるフレームなどが存在するために、このような周波数シフトが発生してしまう。この周波数のシフトが発生すると、例えば２.４〜２.５ＧＨｚの中心周波数である２.４５Ｈｚに対して共振周波数が大きくずれてしまい、必要とする電波の取り込みおよび/または電波の放射を行うことができなくなる。例えば、空間に余裕があり周波数シフト(ずれ)を吸収できるほどの帯域の広いアンテナを配置できる場合や、アンテナ自身の帯域が広い場合には大きな問題とはならない。しかしながら、帯域が狭いアンテナを用いる場合には、かかる周波数のずれが機能に大きく影響してしまう。また、周波数のずれがアンテナの仕様を大きく下回る場合もあり、かかる周波数の調整に多くの費用を費やしてしまう場合もある。

また、特許文献１に記載の技術では、放射素子と金属シールドケースとの間の静電容量の変更により共振周波数を変更している。即ち、特許文献１に記載の技術では、周波数調整板の調整によって静電容量が変わってしまい、仮に共振点を合わせても利得が減る問題があることから、利得に対する影響を受け易い状況でアンテナが使用される場合には好ましいものとは言えない。

更に、特許文献２では、アンテナを表示部ケースに密着して固定した場合の、表示部ケースの誘電率がアンテナに与える影響の度合いを調整している。この特許文献２に記載の技術では、１種類のアンテナを複数の機種について共有化することは可能であるが、同一の機種における取り付け誤差などに対応することはできない。即ち、同一機種であっても取り付け誤差などによって共振点が微妙に異なっており、特許文献２に記載の技術では、この取り付け誤差や機種ごとの寸法公差などに起因する共振点のずれについて対応することが困難である。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、アンテナを用いた電子機器において生じる周波数シフトを有効に補正可能とすることにある。
また他の目的は、アンテナの周波数シフトの調整を電子機器の最終組み立て後に実施可能とすることにある。
更に他の目的は、アンテナを用いた電子機器において、電気容量に著しい変化を与えることなく、利得に対する影響を抑えた状態で、共振点の移動を実現することにある。

かかる目的のもと、本発明は、装置本体にアンテナが実装される、ノートブックＰＣや携帯電話などの電子機器であって、装置本体と、この装置本体に実装されるアンテナとして電波の取り込みおよび/または電波の放射を行う放射素子と、この装置本体の内部で放射素子の近傍にまたは接触して配置され、装置本体の外側から動かされることでアンテナの共振周波数をシフトさせる誘電体とを備えている。

ここで、このアンテナは逆Ｆ型アンテナであり、放射素子は端部を有し、誘電体は、この放射素子の端部の近傍に配置され、誘電体の少なくとも一部と端部との距離を調整可能であることを特徴とすることができる。また、この放射素子に対して所定の間隙を形成して配置されるグラウンドを更に備え、誘電体は、このグラウンドに取り付けられることを特徴とすることができる。更に、この誘電体はネジ部材を用いて取り付けられ、ネジ部材を中心として回転可能に構成されることを特徴とし、また更に、装置本体の外壁に調整用の穴が空けられ、誘電体は、この調整用の穴から誘電体の少なくとも一部を、調整用治具などを用いて動かすことを特徴とすることができる。このように構成することで、アンテナを装置本体に実装した後に、アンテナなどの各構造物の寸法誤差、各構造物の取り付け誤差などに起因する周波数のずれを補正することが可能となる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される電子機器は、装置本体と、この装置本体に取り付けられる逆Ｆ型アンテナと、この逆Ｆ型アンテナの放射素子の端部の近傍に設けられ、この端部との距離を調整することで逆Ｆ型アンテナの誘電率を変化させることが可能な状態で取り付けられる誘電体とを含む。

ここで、この誘電体は樹脂部材で形成されることを特徴とすることができる。また、この誘電体を固定するネジ部材を更に備え、誘電体は、このネジ部材を回転させることにより端部との距離を調整可能であることを特徴とすることができる。また、画像の表示面およびこの表示面に隣接する外周側面を有する表示パネルを更に備え、逆Ｆ型アンテナは、表示パネルの外周側面に取り付けられ、誘電体は、表示パネルの外周側面を覆うカバーの外側から調整可能であることを特徴とすることができる。

一方、本発明は、電子機器の内部に取り付けられるアンテナ構造であって、電波の取り込みおよび/または電波の放射を行う放射素子と、この放射素子の近傍にまたは接触して配置され、放射素子が電子機器の内部に実装された後に電子機器の外側から少なくとも一部を動かすことが可能である誘電体とを含む。ここで、この放射素子は端部を有し、誘電体は、この放射素子の端部の近傍に配置され、端部との距離を調整可能であることを特徴とすることができる。

ここで、この放射素子に対して所定の間隙を形成して配置されるグラウンドと、誘電体をグラウンドに取り付けるネジ部材とを更に備え、この誘電体は、ネジ部材を回転させることで少なくとも一部を動かすことが可能であることを特徴とすることができる。

更に、本発明を方法のカテゴリから捉えると、本発明は、電子機器に実装されたアンテナを調整する電子機器のアンテナ調整方法であって、アンテナにおける電波の取り込みおよび/または電波の放射を行う放射素子の近傍に誘電体を配置し、アンテナが電子機器に実装された後に電子機器の外側から誘電体の少なくとも一部と放射素子との距離を調整してアンテナの誘電率を変化させ、電子機器に実装されるアンテナの共振周波数を、目的とする中心周波数にシフトさせることを特徴とすることができる。

ここで、この誘電体は、回動可能な状態で配置され、電子機器の外部から誘電体を回動させ、誘電体の少なくとも一部と放射素子との距離を調整することを特徴とすれば、アンテナの共振周波数を、組み立てが終了した装置ごとに規格の中心周波数に合わせ込むことができる点で好ましい。

本発明によれば、例えば無線通信機能を備えたノートブック型ＰＣなどの電子機器にて、個々の装置ごとのアンテナの取り付け誤差、各構造物の寸法の違いなどによって生じるアンテナの共振周波数のずれを、例えば規格の中心周波数に合わせ込むことが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、ノートブック型パーソナルコンピュータ(ノートブック型ＰＣ)などのコンピュータ装置１の外観を示した図である。本実施の形態はノートブック型ＰＣに代表される電子機器に対して適用されるが、必ずしもノートブック型ＰＣに限定されるものではなく、無線通信機能を備えたデスクトップ型のＰＣや携帯電話などの他の電子機器にも適用できる。図１に示すコンピュータ装置１は、システムボードや周辺機器類を収容し上面にキーボードが配設されたベース側筐体２と、内側の略中央部にＬＣＤ(液晶表示装置)４が埋設された表示パネル(表示パネル側筐体)３とを備えている。表示パネル３は、ＬＣＤ４によって画像を表示する画像の表示面３ａと、その表示面３ａに隣接する外周側面３ｂとを備え、この外周側面３ｂは、樹脂部材のカバーで覆われている。また、このベース側筐体２および表示パネル３は、後縁部にて回動可能にヒンジ結合されている。

表示パネル３の外周側面３ｂの両側には、所定の共振周波数で電波の取り込み/放射を行うアンテナ構造１０が各々配置されている。アンテナ構造１０は、表示パネル３の外周側面３ｂのフレーム部に対してネジ止めされており、ベース側筐体２に設けられる図示しない電波・信号変換回路やアンプ、および信号処理部にアンテナ線(後述)が接続されている。本実施の形態では、このアンテナ構造１０に設けられる調整用ネジ(後述)の位置に対応して、表示パネル３のカバーの両側に調整用穴５が空けられている。そして、マイナスドライバなどの調整用ツールをこの調整用穴５に挿入することにより、アンテナの実装後にアンテナの周波数シフト調整を実行することができる。尚、この調整用穴５は、コンピュータ装置１の最終組み立て後に調整を行った後に、塞がれることが望ましい。また、例えば、特殊レンチなどが必要となるタンパースクリューを用いることで、一般ユーザが勝手に変更できなくなるように構成することも可能である。尚、アンテナ構造１０は、表示パネル３の外周側面３ｂではなく、表示パネル３の外周の天面や、ベース側筐体２に実装されるように構成することもできる。但し、アンテナの感度を高めるためには、できるだけ高い位置が好ましく、表示パネル３の外周側面３ｂや天面等に設けることが優れている。

図２は、本実施の形態が適用されるアンテナ構造１０の構成を示した図である。アンテナ構造１０は、逆Ｆ型アンテナを例に挙げており、電波の取り込みや放射を行う放射素子１１と、表示パネル３のフレーム部に固定されて接地されるグラウンド(ＧＮＤ)１２とを備えている。また、ＧＮＤ１２の側には、表示パネル３のフレーム部に固定するための取り付け穴１４が設けられている。放射素子１１およびＧＮＤ１２は、厚さが０.４ｍｍ程度の金属板によって形成されている。図示する放射素子１１の一端部および他端部との距離(長さＬ)は、送受信を行う際の電波の波長λに対して、１/４λの長さとなるように設定されている。例えば２.４５ＧＨｚの周波数からなる電波を受信する場合には、１/４λ≒３０.６ｍｍとなる。またアンテナ構造１０は、アンテナ線１５によって、前述の電波・信号変換回路などに接続されている。このアンテナ線１５は、給電線１６とＧＮＤ線１７とを含み、給電線１６は放射素子１１に接続し、ＧＮＤ線１７はＧＮＤ１２に接続している。この給電線１６の接続箇所が放射素子１１の給電点１８となる。アンテナ構造１０は、この給電点１８におけるインピーダンスが、例えば５０Ωとなるように、これらの位置が設定されている。

更に、本実施の形態が適用されるアンテナ構造１０には、放射素子１１の先端側近傍に、周波数の中心をシフトさせるための誘電体である周波数シフト誘電体２０が設けられている。即ち、周波数シフト誘電体２０の一部である側端部が、放射素子１１の先端に近接した状態で配置されている。この周波数シフト誘電体２０は、ＧＮＤ１２の所定箇所にて、ネジ部材である調整ネジ２１を用いて回動可能に締着されている。周波数シフト誘電体２０は、ＡＢＳなどの樹脂によって形成され、厚さ２〜３ｍｍ程度、５ｍｍ×６ｍｍ程度の外形を有している。周波数シフト誘電体２０は、調整ネジ２１によって所定圧力で締め付けられた状態でＧＮＤ１２に取り付けられている。実際には、樹脂のもつ弾性力によって、所定圧力による締め付けが可能となる。また、周波数シフト誘電体２０は、図２に示すような状態にて、放射素子１１の先端と周波数シフト誘電体２０の左側面(放射素子１１に近い側)との距離が５ｍｍ程度となるように設定される。この周波数シフト誘電体２０は、調整ネジ２１を回転させることで、図の矢印方向に回動させることができる。調整ネジ２１を左回り(反時計回り)に回転させることで周波数シフト誘電体２０(周波数シフト誘電体２０の一部)を放射素子１１に近付けることができ、調整ネジ２１を右回り(時計回り)に回転させることで周波数シフト誘電体２０(周波数シフト誘電体２０の一部)を放射素子１１から遠ざけることができる。本実施の形態では、図１に示すように、コンピュータ装置１の表示パネル３に調整用穴５が空けられており、この調整用穴５に調整用ツールを挿入することで、アンテナ構造１０を装置本体に装着した後に、コンピュータ装置１の外側から、この調整ネジ２１を回転させることができる。

図３は、アンテナの誘電体による影響の例を示した図である。図３に示す例では、アンテナ構造１０に代表される一般的なアンテナを用いた実験値が示されている。ここでは横軸にアンテナの取り付け位置をとり、表示パネル３に設けられる樹脂カバーとの距離(ずれ量：ｍｍ)が示されている。一方、縦軸は、周波数のシフト量(ＭＨｚ)を示している。図３に示す例では、誘電体である樹脂カバーにアンテナが近付き、ずれ量が小さくなると周波数のシフト量は小さくなり、誘電体である樹脂カバーにアンテナが遠ざかり、ずれ量が大きくなると、周波数のシフト量が大きくなることが理解できる。即ち、アンテナ構造１０のエレメントである放射素子１１に誘電体を近付けると、周波数を低い方向へシフトさせることができる。発明者等による鋭利検討により、この周波数シフト誘電体２０を放射素子１１に例えば１ｍｍ近付けることで、アンテナ構造１０による周波数の中心を１００数十ＭＨｚシフトさせることができることを実験的に検証できた。その結果、本実施の形態では、調整ネジ２１を左回り(反時計回り)に回転させて周波数シフト誘電体２０を放射素子１１に近付けることで周波数を低い方へ移動させ、調整ネジ２１を右回り(時計回り)に回転させて周波数シフト誘電体２０を放射素子１１から遠ざけることで、周波数を高い方へ移動させることとした。

図４(ａ),(ｂ)は、本実施の形態の適用例として、組み立て個体差による周波数ずれの調整例を説明するための図である。図４(ａ)は組み立てた状態を維持してずれの調整が施されていない状態を示し、図４(ｂ)は調整ネジ２１を回転させてずれの調整を施した状態を示している。それぞれ横軸に周波数(ＧＨｚ)、縦軸に電圧定在波比(ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio)をとっている。図４(ａ)に示す例では、周波数の中心が２.５５ＧＨｚ程度となっており、ＩＥＥＥ８０２.１１ｂの規定周波数である２.４〜２.５ＧＨｚから外れている。そこで、調整ネジ２１を回転させて周波数シフト誘電体２０を放射素子１１に徐々に近付けた。これによって、図４(ｂ)に示すように周波数の中心を、規定周波数の中心である２.４５ＧＨｚに調整することが可能となる。

以上、詳述したように、本実施の形態では、アンテナの周波数をシフトさせるために、樹脂の子部品を誘電体として使い、その誘電体を精密ドライバなどで回転させることにより、アンテナの誘電率を変化させ、周波数をシフトさせるように構成した。即ち、アンテナ素子の周囲に誘電体である小型の樹脂部品を設け、組み立てられた装置の外側からその樹脂部分を動かすことで、アンテナの周波数特性の共振周波数を、装置ごとに規格の中心周波数に合わせ込む。これによって、電子機器にアンテナを実装する際に、組み立て公差やアンテナ自身が持つ公差などにより発生する周波数のシフトを、電子機器の最終組み立て後に調整することが可能となる。また、本実施の形態によれば、利得に対する影響を抑えた状態で、放射素子１１とＧＮＤ１２との間の静電容量を変化させることなく、誘電率だけを変化させることが可能となる。

尚、上記実施の形態では、図２に示すアンテナ構造１０として金属板を用いたものを例に挙げたが、基板アンテナにてアンテナ構造１０を形成することも可能である。この基板アンテナでは、例えば、厚さ１〜２ｍｍ程度の絶縁板(ベークライト、エポキシ樹脂など)に、図２に示したアンテナ構造１０の放射素子１１とグラウンド(ＧＮＤ)１２とに該当する構造の配線を銅箔で張り付けられる。この銅箔の厚さは、例えば３０〜４０μｍ程度である。この銅箔の配線で形成されるアンテナにて、放射素子の近傍(先端近傍)に回動可能な樹脂部材を配置し、基板(絶縁板)にネジ部材などを用いて取り付ける。この基板アンテナは、図１に示すようなコンピュータ装置１の調整用穴５の部分にネジ部材のネジ山が位置するように、装置本体に取り付けられる。このように、アンテナとしては、図２に示すようなアンテナ構造１０以外の他の構造を採用することもできる。また、逆Ｆ型アンテナの他に、ホイップ(ロッド)アンテナやダイポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、スロットアンテナ等に適用することも可能である。更に、上記実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２.１１ｂのアンテナを例に挙げたが、BluetoothやＩＥＥＥ８０２.１１ａ等の他のアンテナ実装時にも適用することが可能である。

また、図２に示す例では、周波数シフト誘電体２０の側端部が放射素子１１の端部に近接する位置に配置されているが、周波数シフト誘電体２０の回動等によって放射素子１１に当接した状態にあっても構わない。更に、予め接触させた状態から周波数シフト誘電体２０を移動させることによって周波数をシフトさせることも可能である。但し、周波数シフト誘電体２０が放射素子１１に接触する接触面積が大きくなることで、電気容量に対する変化が生じる場合があるので、エネルギの変化には注意をする必要がある。

本発明は、ノートブック型パーソナルコンピュータ(ノートブック型ＰＣ)や携帯電話機、携帯無線機器など、アンテナを有する各種電子機器に対して適用することができる。

ノートブック型パーソナルコンピュータ(ノートブック型ＰＣ)などのコンピュータ装置の外観を示した図である。 本実施の形態が適用されるアンテナ構造の構成を示した図である。 アンテナの誘電体による影響の例を示した図である。 (ａ),(ｂ)は、本実施の形態の適用例として、組み立て個体差による周波数ずれの調整例を説明するための図である。

符号の説明

１…コンピュータ装置、２…ベース側筐体、３…表示パネル(表示パネル側筐体)、４…ＬＣＤ(液晶表示装置)、５…調整用穴、１０…アンテナ構造、１１…放射素子、１２…グラウンド(ＧＮＤ)、１４…取り付け穴、１５…アンテナ線、１６…給電線、１７…ＧＮＤ線、１８…給電点、２０…周波数シフト誘電体、２１…調整ネジ

Claims (3)

1. 装置本体と、
   画像の表示面および当該表示面に隣接する外周側面を有する表示パネルと、
   前記表示パネルの前記外周側面に取り付けられ、先端部を備え、前記装置本体に実装される逆Ｆ型アンテナとして電波の取り込みおよび/または電波の放射を行う放射素子と、
   前記表示パネルの前記外周側面に取り付けられ、前記放射素子に対して所定の間隙を形成して配置されるグラウンドと、
   前記装置本体の内部で前記放射素子の前記先端部の前方の近傍において前記グラウンドに回動可能に取り付けられ、当該放射素子を前記装置本体の内部に実装した後に、前記表示パネルの外周側面を覆う前記装置本体のカバーの外側から回動させて前記放射素子の先端部との距離を調整することにより前記逆Ｆ型アンテナの共振周波数をシフトさせることが可能な誘電体と
   を備えたノートブック型コンピュータ。
2. 前記誘電体は前記グラウンドにネジ部材を用いて取り付けられ、当該ネジ部材を中心として回動可能に構成されることを特徴とする請求項１記載のノートブック型コンピュータ。
3. 前記誘電体は樹脂部材で形成されることを特徴とする請求項１記載のノートブック型コンピュータ。

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