JP4639512B2 - 無線通信モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は白物家電機器等に組み込まれ、家庭内通信ネットワークを構築する無線通信モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の無線通信モジュールはアンテナ、電波を送受信する無線通信回路部、通信制御を行う通信制御部が、それぞれ独立のユニットとして構成されており、同一のプリント基板上に構成されているものは少なかった。前記３つのブロックを同一のプリント基板上に構成した場合であっても、プリント基板上に設けられるアンテナはループ状に構成されたものや、微小ダイポール構成のものや、図４に示すようなジグザグなパタ−ンで構成されたものが用いられていた。図４において、１はプリント基板、２はシールド板、３はプリント基板上に銅箔で構成されたアンテナ、４は通信制御回路部である。無線通信回路部はシールド板２に覆われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成の無線通信モジュールは、波長に比べアンテナサイズが小さい場合、充分なアンテナゲインを得ることができず、プリント基板上に設けたアンテナを用いる場合、通信距離が短くなってしまうという課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するもので、アンテナと、前記アンテナに接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部とを同一のプリント基板上に構成し、前記アンテナは、プリント基板上に一端が開放された線状の導体箔を設け、前記プリント基板の前記線状の導体箔面との反対面或いは前記線状の導体箔面と絶縁層を挟んだ面に一端がグランドに接続されたループ状の導体箔を設け、前記線状の導体箔の他端と前記ループ状の導体箔の他端とを電気的に接続し、前記電気的に接続した側の端を給電点とする構成である。
【０００５】
上記発明によれば、ループ状の導体箔と線状の導体箔の相乗効果により、小型で高性能のアンテナを実現でき、よって小型で、通信信頼性の高い無線通信モジュールを提供できるようになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる無線通信モジュールは、アンテナと、前記アンテナに接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部は、同一のプリント基板上に構成されており、前記プリント基板はグランドを有し、前記アンテナは、プリント基板上に線状アンテナとして動作する一端が開放された線状の導体箔を設け、前記プリント基板の反対面或いは前記線状の導体箔面と絶縁層を挟んだ面にループアンテナとして動作する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔を設け、前記線状の導体箔の他端と前記ループ状の導体箔の他端とを電気的に接続し、前記電気的に接続した側の端を給電点とする構成である。
【０００７】
そして、ループ状の導体箔と線状の導体箔の相乗効果により、小型で高性能のアンテナを実現でき、よって小型で通信信頼性の高い無線通信モジュールを得ることができるようになる。
【０００８】
本発明の請求項２にかかる無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端が開放された線状の導体箔をは、プリント基板の端面に沿って折れ曲がる形で配置されている。
【０００９】
そして、プリント基板面を有効に利用しているため、無線通信モジュールの小型化に貢献するとともに、良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１０】
本発明の請求項３にかかる無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔の一部は、一端が開放された線状の導体箔に平行に配置されている。
【００１１】
そして、より形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１２】
本発明の請求項４にかかる無線通信モジュールは、無線通信回路部及び通信制御回路部を覆う形でシールド板を設けている。
【００１３】
そして、回路部が一つの筐体に収められる形となるため、無線通信モジュールとしてより形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す無線通信モジュールの構成図である。図１で１１はプリント基板、１２はシールド板、１３及び１４はプリント基板上に銅箔で構成されたアンテナである。１５はスルホールである。シールド板１２はプリント基板１１上に固定され、回路グランド（以下ＧＮＤと呼ぶ）に接続されている。プリント基板１１上には銅箔でＧＮＤ及び回路パターンが構成され回路部品が実装されている。シールド板１２は前記回路部品を覆う形で取りつけられている。プリント基板１１上に構成されシールド板１２で覆われている回路パターンは、アンテナ１３に接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部である。通信制御回路部はマイコンで構成されている。アンテナ１３はシールド板１２内に実装されている無線通信回路部に銅箔で接続されている。アンテナ１３とアンテナ１４は銅箔で接続されている。アンテナ１３とアンテナ１４を銅箔で接続したことにより、プリント基板１１の端面に沿ってアンテナ１３からアンテナ１４にアンテナが折り曲がった形になっている。
【００１５】
図２は図１のプリント基板の裏面の図である。但し図２は裏面を表面から透かして見た図になっている。図２において、２１はプリント基板であり、プリント基板１１の裏面を示している。２２はプリント基板２１の裏面に配置されたシールド板である。２３及び２４はアンテナである。２５はスルホールであり、図１に示すスルホール１５と同一のスルホールである。２６はアンテナ２３のＧＮＤとの接続点である。２７はスルホールであり、図１に示すアンテナ１４とアンテナ２４を接続している。プリント基板２１上には銅箔でＧＮＤ及び回路パターンが構成されている。回路部品は図２に示す裏面には実装されていない。シールド板２２は前記回路パターンを覆う形で取りつけられている。アンテナ２３はスルホール２５を介して図１のアンテナ１３に接続される。アンテナ２３の別の端は２６でＧＮＤに接続されている。
【００１６】
アンテナ１３、アンテナ１４、アンテナ２３、アンテナ２４で一つのアンテナを構成している。ここで、アンテナ１３、アンテナ１４、アンテナ２４が線状アンテナであり、アンテナ２３がループ状のアンテナに相当する。アンテナ１３とアンテナ２３とは図１、図２に示すように基板の裏表で平行に配置されている。
【００１７】
以上のように本発明の無線通信モジュールは、アンテナと、前記アンテナに接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部は、同一のプリント基板上に構成されており、前記アンテナは、プリント基板上に一端が開放された線状の導体箔を設け、前記プリント基板の反対面或いは前記線状の導体箔面と絶縁層を挟んだ面に一端がグランドに接続されたループ状の導体箔を設け、前記線状の導体箔の他端と前記ループ状の導体箔の他端とを電気的に接続し、前記電気的に接続した側の端を給電点とする構成である。そして、小型で通信信頼性の高い無線通信モジュールを得ることができるようになる。
【００１８】
また本発明の無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端が開放された線状の導体箔をは、プリント基板の端面に沿って折れ曲がる形で配置されている。そして、プリント基板面を有効に利用しているため、無線通信モジュールの小型化に貢献するとともに、良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１９】
さらに本発明の無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔の一部は、一端が開放された線状の導体箔に平行に配置されている。そして、より形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００２０】
加えて本発明の無線通信モジュールは、無線通信回路部及び通信制御回路部を覆う形でシールド板を設けている。そして、回路部が一つの筐体に収められる形となるため、無線通信モジュールとしてより形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００２１】
図３に本実施例のアンテナの特性を示す。図３に示す特性は図１、図２に示す形状のアンテナを実際にプリント基板上に作成し、アンテナ特性を実測したものである。図３（Ａ）はアンテナ１３を地面に対して垂直に配置した場合の地面に平行な面における放射特性を示す。同図において４１は垂直偏波、４２は水平偏波の特性を示している。同図から明らかなように垂直偏波においてほぼ無指向性を示し、かつアンテナ利得−５ｄＢｄという良好な特性を実現している。図３（Ｂ）はアンテナ１４を地面に対して垂直に配置した場合の地面に平行な面における放射特性を示す。同図において４３が垂直偏波、４４が水平偏波の特性を示している。同図から明らかなように水平偏波においてダイポールアンテナと同様の八の字特性を示している。図３から明らかなように本実施例のアンテナは線状アンテナ１３及びループ状アンテナ２３がメインのアンテナとして作用し、アンテナ１３及びアンテナ２３からほとんどのエネルギーが放射されている。線状アンテナ１４及びアンテナ２４はアンテナ１３及びアンテナ２３からのエネルギーの放射を補助するサブアンテナとして作用している。
【００２２】
なお、図１及び図２に示す実施例において、アンテナ１４及びアンテナ２４をスルホール２７を用いて接続しているが、アンテナ２４及びスルホール２７を廃止することもできる。
【００２３】
また、アンテナ１３とアンテナ２３はスルホール２５で接続され、アンテナ１４とアンテナ２４はスルホール２７で接続されているが、スルホール２５、スルホール２７の変わりに、他の方法で電気的に接続しても良い。例えばリード線を接続穴に通して両端でハンダ付けする方法等がある。
【００２４】
また、アンテナ１４及びアンテナ２４をプリント基板１１上に配置する代わりに、金属線（又は金属片）を用いてプリント基板の外周に配置しても同等の性能を得ることができる。この場合、前記金属線（又は金属片）をアンテナ１３にハンダ付け等の手段で接続する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明の構成を用いると、ダイポールアンテナと同様の放射特性を持ち、かつ良好なアンテナ利得を持ったアンテナと無線通信回路部と通信制御部を同一のプリント基板上にコンパクトに形成できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す無線通信モジュールの表面の構成図
【図２】本発明の実施形態を示す無線通信モジュールの裏面の構成図
【図３】（Ａ）本発明の実施例による無線通信モジュールのアンテナ１３の特性図
（Ｂ）本発明の実施例による無線通信モジュールのアンテナ１４の特性図
【図４】従来の無線通信モジュールの構成図
【符号の説明】
１１ プリント基板
１２ シールド板
１３ アンテナ
１４ アンテナ
１５ スルホール
２１ プリント基板
２２ シールド板
２３ アンテナ
２４ アンテナ
２５ スルーホール
２６ アンテナ２３とＧＮＤとの接続点
２７ スルーホール
４１、４３ 垂直偏波の特性図
４２、４４ 水平偏波の特性図
【発明の属する技術分野】
本発明は白物家電機器等に組み込まれ、家庭内通信ネットワークを構築する無線通信モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の無線通信モジュールはアンテナ、電波を送受信する無線通信回路部、通信制御を行う通信制御部が、それぞれ独立のユニットとして構成されており、同一のプリント基板上に構成されているものは少なかった。前記３つのブロックを同一のプリント基板上に構成した場合であっても、プリント基板上に設けられるアンテナはループ状に構成されたものや、微小ダイポール構成のものや、図４に示すようなジグザグなパタ−ンで構成されたものが用いられていた。図４において、１はプリント基板、２はシールド板、３はプリント基板上に銅箔で構成されたアンテナ、４は通信制御回路部である。無線通信回路部はシールド板２に覆われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成の無線通信モジュールは、波長に比べアンテナサイズが小さい場合、充分なアンテナゲインを得ることができず、プリント基板上に設けたアンテナを用いる場合、通信距離が短くなってしまうという課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するもので、アンテナと、前記アンテナに接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部とを同一のプリント基板上に構成し、前記アンテナは、プリント基板上に一端が開放された線状の導体箔を設け、前記プリント基板の前記線状の導体箔面との反対面或いは前記線状の導体箔面と絶縁層を挟んだ面に一端がグランドに接続されたループ状の導体箔を設け、前記線状の導体箔の他端と前記ループ状の導体箔の他端とを電気的に接続し、前記電気的に接続した側の端を給電点とする構成である。
【０００５】
上記発明によれば、ループ状の導体箔と線状の導体箔の相乗効果により、小型で高性能のアンテナを実現でき、よって小型で、通信信頼性の高い無線通信モジュールを提供できるようになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる無線通信モジュールは、アンテナと、前記アンテナに接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部は、同一のプリント基板上に構成されており、前記プリント基板はグランドを有し、前記アンテナは、プリント基板上に線状アンテナとして動作する一端が開放された線状の導体箔を設け、前記プリント基板の反対面或いは前記線状の導体箔面と絶縁層を挟んだ面にループアンテナとして動作する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔を設け、前記線状の導体箔の他端と前記ループ状の導体箔の他端とを電気的に接続し、前記電気的に接続した側の端を給電点とする構成である。
【０００７】
そして、ループ状の導体箔と線状の導体箔の相乗効果により、小型で高性能のアンテナを実現でき、よって小型で通信信頼性の高い無線通信モジュールを得ることができるようになる。
【０００８】
本発明の請求項２にかかる無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端が開放された線状の導体箔をは、プリント基板の端面に沿って折れ曲がる形で配置されている。
【０００９】
そして、プリント基板面を有効に利用しているため、無線通信モジュールの小型化に貢献するとともに、良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１０】
本発明の請求項３にかかる無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔の一部は、一端が開放された線状の導体箔に平行に配置されている。
【００１１】
そして、より形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１２】
本発明の請求項４にかかる無線通信モジュールは、無線通信回路部及び通信制御回路部を覆う形でシールド板を設けている。
【００１３】
そして、回路部が一つの筐体に収められる形となるため、無線通信モジュールとしてより形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す無線通信モジュールの構成図である。図１で１１はプリント基板、１２はシールド板、１３及び１４はプリント基板上に銅箔で構成されたアンテナである。１５はスルホールである。シールド板１２はプリント基板１１上に固定され、回路グランド（以下ＧＮＤと呼ぶ）に接続されている。プリント基板１１上には銅箔でＧＮＤ及び回路パターンが構成され回路部品が実装されている。シールド板１２は前記回路部品を覆う形で取りつけられている。プリント基板１１上に構成されシールド板１２で覆われている回路パターンは、アンテナ１３に接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部である。通信制御回路部はマイコンで構成されている。アンテナ１３はシールド板１２内に実装されている無線通信回路部に銅箔で接続されている。アンテナ１３とアンテナ１４は銅箔で接続されている。アンテナ１３とアンテナ１４を銅箔で接続したことにより、プリント基板１１の端面に沿ってアンテナ１３からアンテナ１４にアンテナが折り曲がった形になっている。
【００１５】
図２は図１のプリント基板の裏面の図である。但し図２は裏面を表面から透かして見た図になっている。図２において、２１はプリント基板であり、プリント基板１１の裏面を示している。２２はプリント基板２１の裏面に配置されたシールド板である。２３及び２４はアンテナである。２５はスルホールであり、図１に示すスルホール１５と同一のスルホールである。２６はアンテナ２３のＧＮＤとの接続点である。２７はスルホールであり、図１に示すアンテナ１４とアンテナ２４を接続している。プリント基板２１上には銅箔でＧＮＤ及び回路パターンが構成されている。回路部品は図２に示す裏面には実装されていない。シールド板２２は前記回路パターンを覆う形で取りつけられている。アンテナ２３はスルホール２５を介して図１のアンテナ１３に接続される。アンテナ２３の別の端は２６でＧＮＤに接続されている。
【００１６】
アンテナ１３、アンテナ１４、アンテナ２３、アンテナ２４で一つのアンテナを構成している。ここで、アンテナ１３、アンテナ１４、アンテナ２４が線状アンテナであり、アンテナ２３がループ状のアンテナに相当する。アンテナ１３とアンテナ２３とは図１、図２に示すように基板の裏表で平行に配置されている。
【００１７】
以上のように本発明の無線通信モジュールは、アンテナと、前記アンテナに接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部は、同一のプリント基板上に構成されており、前記アンテナは、プリント基板上に一端が開放された線状の導体箔を設け、前記プリント基板の反対面或いは前記線状の導体箔面と絶縁層を挟んだ面に一端がグランドに接続されたループ状の導体箔を設け、前記線状の導体箔の他端と前記ループ状の導体箔の他端とを電気的に接続し、前記電気的に接続した側の端を給電点とする構成である。そして、小型で通信信頼性の高い無線通信モジュールを得ることができるようになる。
【００１８】
また本発明の無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端が開放された線状の導体箔をは、プリント基板の端面に沿って折れ曲がる形で配置されている。そして、プリント基板面を有効に利用しているため、無線通信モジュールの小型化に貢献するとともに、良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００１９】
さらに本発明の無線通信モジュールは、アンテナを構成する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔の一部は、一端が開放された線状の導体箔に平行に配置されている。そして、より形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００２０】
加えて本発明の無線通信モジュールは、無線通信回路部及び通信制御回路部を覆う形でシールド板を設けている。そして、回路部が一つの筐体に収められる形となるため、無線通信モジュールとしてより形状を小さくでき、かつ良好なアンテナゲインを得ることができるようになる。
【００２１】
図３に本実施例のアンテナの特性を示す。図３に示す特性は図１、図２に示す形状のアンテナを実際にプリント基板上に作成し、アンテナ特性を実測したものである。図３（Ａ）はアンテナ１３を地面に対して垂直に配置した場合の地面に平行な面における放射特性を示す。同図において４１は垂直偏波、４２は水平偏波の特性を示している。同図から明らかなように垂直偏波においてほぼ無指向性を示し、かつアンテナ利得−５ｄＢｄという良好な特性を実現している。図３（Ｂ）はアンテナ１４を地面に対して垂直に配置した場合の地面に平行な面における放射特性を示す。同図において４３が垂直偏波、４４が水平偏波の特性を示している。同図から明らかなように水平偏波においてダイポールアンテナと同様の八の字特性を示している。図３から明らかなように本実施例のアンテナは線状アンテナ１３及びループ状アンテナ２３がメインのアンテナとして作用し、アンテナ１３及びアンテナ２３からほとんどのエネルギーが放射されている。線状アンテナ１４及びアンテナ２４はアンテナ１３及びアンテナ２３からのエネルギーの放射を補助するサブアンテナとして作用している。
【００２２】
なお、図１及び図２に示す実施例において、アンテナ１４及びアンテナ２４をスルホール２７を用いて接続しているが、アンテナ２４及びスルホール２７を廃止することもできる。
【００２３】
また、アンテナ１３とアンテナ２３はスルホール２５で接続され、アンテナ１４とアンテナ２４はスルホール２７で接続されているが、スルホール２５、スルホール２７の変わりに、他の方法で電気的に接続しても良い。例えばリード線を接続穴に通して両端でハンダ付けする方法等がある。
【００２４】
また、アンテナ１４及びアンテナ２４をプリント基板１１上に配置する代わりに、金属線（又は金属片）を用いてプリント基板の外周に配置しても同等の性能を得ることができる。この場合、前記金属線（又は金属片）をアンテナ１３にハンダ付け等の手段で接続する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明の構成を用いると、ダイポールアンテナと同様の放射特性を持ち、かつ良好なアンテナ利得を持ったアンテナと無線通信回路部と通信制御部を同一のプリント基板上にコンパクトに形成できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す無線通信モジュールの表面の構成図
【図２】本発明の実施形態を示す無線通信モジュールの裏面の構成図
【図３】（Ａ）本発明の実施例による無線通信モジュールのアンテナ１３の特性図
（Ｂ）本発明の実施例による無線通信モジュールのアンテナ１４の特性図
【図４】従来の無線通信モジュールの構成図
【符号の説明】
１１ プリント基板
１２ シールド板
１３ アンテナ
１４ アンテナ
１５ スルホール
２１ プリント基板
２２ シールド板
２３ アンテナ
２４ アンテナ
２５ スルーホール
２６ アンテナ２３とＧＮＤとの接続点
２７ スルーホール
４１、４３ 垂直偏波の特性図
４２、４４ 水平偏波の特性図
Claims (4)
- アンテナと、前記アンテナに接続され電波を送受信する無線通信回路部と、前記無線通信回路部の動作を制御するとともに通信相手との一連の通信手順を実行する通信制御回路部とを同一のプリント基板上に構成し、前記プリント基板はグランドを有し、前記アンテナは、前記プリント基板上に線状アンテナとして動作する一端が開放された線状の導体箔を設け、前記プリント基板の前記線状の導体箔面と反対面或いは前記線状の導体箔面と絶縁層を挟んだ面にループアンテナとして動作する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔を設け、前記線状の導体箔の他端と前記ループ状の導体箔の他端とを電気的に接続し、前記電気的に接続した側の端を給電点とする構成であることを特徴とする無線通信モジュール。
- アンテナを構成する一端が開放された線状の導体箔は、プリント基板の端面に沿って折れ曲がる形で配置されたことを特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
- アンテナを構成する一端がグランドに接続されたループ状の導体箔の一部は、一端が開放された線状の導体箔に平行に配置されたことを特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
- 無線通信回路部及び通信制御回路部を覆う形でシールド板を設けたことを特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
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