JP5606973B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電子機器に関する。

基板と基板との間の通信を無線化する構成が知られている。例えば、筐体の内部に設けた基板間での通信を無線によって行う技術が知られている。基板間の通信を有線通信としていた場合には、通信される信号は線上を伝わって基板間で送受信される。従って、筐体を開けて配線を直接観測するなどしなければ信号を傍受することは難しかった。

特開２００７−２３５４５１号公報

しかしながら、基板間での通信を無線通信とした場合、基板間で送受信される信号は無線信号として空間を伝搬する。空間を伝搬した無線信号は、筐体の外部にも漏えいする場合がある。筐体の外部に漏えいした信号は、筐体を開けることなく観測することができる。このため、有線の場合と比べて信号を傍受されやすい場合があるという問題があった。

実施形態の電子機器は、筐体と、基板と、第１通信部と、を備える。基板は、筐体内に収容される。第１通信部は、無線通信用のアンテナを有し、基板上に設けられる。また、第１通信部は、アンテナからアンテナの近傍界と遠方界との境界までの距離以上、筐体の内壁から離れている。

第１の実施形態の電子機器の構成例を示す図。 第２の実施形態の電子機器の構成例を示す図。 第３の実施形態の電子機器の構成例を示す図。 第４の実施形態の電子機器の構成例を示す図。 第５の実施形態の電子機器の構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。 アンテナの構成例を示す図。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電子機器の好適な実施形態を詳細に説明する。電子機器としては、無線通信機能を有する無線通信部を筐体内の基板上に備える機器であればあらゆる機器を適用できる。例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ノートＰＣ、タブレット端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、および、携帯電話などの機器を適用できる。

（第１の実施形態）
図１を用いて、第１の実施形態の電子機器１０について説明する。図１は、第１の実施形態の電子機器１０の構成例を示す図である。図１に示すように、電子機器１０は、筐体１００と、基板１０３と、無線通信部１０２と、を備えている。

電子機器１０は、筐体１００内部に基板１０３を１つ含む。無線通信部１０２は、図示しない無線通信用のアンテナを備える通信部（第１通信部）である。無線通信部１０２は、基板１０３上に設けられ、かつ、筐体１００の内壁からλ／（２π）以上の距離である距離１０１だけ離れて設けられる。なお、λは無線信号の通信に用いる無線電波の波長を表す。距離１０１は、アンテナからアンテナの近傍界（後述）までの距離以上の距離として定められる。

このように構成された電子機器１０では、無線通信部１０２で無線通信を行った場合に、筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができる。これにより、信号が筐体１００の外部で傍受される可能性を低減することができる。

第１の実施形態による効果の一例についてさらに詳細に説明する。無線信号は一般に、無線電波の放射源（例えばアンテナ）から距離が離れるほど信号電力が減衰することが知られている。またその減衰は、ある程度の距離までは急激であり、それ以降は緩やかになることが知られている。このように減衰が急激な範囲を近傍界、緩やかな範囲を遠方界と呼ぶ。一般に、近傍界と遠方界との境界は、λ／（２π）となることが知られている。すなわち、距離がλ／（２π）までの間は無線信号の電力は急激に減衰し、距離がλ／（２π）よりも大きいところでは電力は緩やかに減衰する傾向がある。この性質を考慮し、本実施形態の電子機器１０では、無線通信部１０２をλ／（２π）よりも筐体１００の内壁から離して設置するため、無線信号の電力が急激に減衰し、効率的に筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができる。

上述したように、無線信号の電力は距離が離れるほど減衰する。従って、λ／（２π）よりもさらに筐体１００の内壁から離せば、さらに筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができる。しかし、筐体１００の内壁からの距離を離そうとすると、その分、無線通信部１０２を設置可能な範囲が限定され、筐体１００の中の空間を有効に利用できないという問題が発生する場合がある。すなわち距離を離すほど筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができるが、空間を有効に利用できなくなるというトレードオフが存在する場合がある。本実施形態のように、少なくともλ／（２π）以上離して設置するようにすれば、電力が急激に減衰するために、空間を有効に利用でき、かつ高い効率で筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができる。

このように、第１の実施形態にかかる電子機器では、筐体１００内部に設けられた基板１０３上の無線通信部１０２で無線通信を行うように構成した場合であっても、筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができる。これにより、信号が筐体１００の外部で傍受される可能性を効率よく低減することができる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態の電子機器２０の構成例を示す図である。図２に示すように、電子機器２０は、筐体１００と、基板１０３と、無線通信部２０２Ａ、２０２Ｂと、を備えている。第２の実施形態の電子機器２０は、基板１０３上に複数の無線通信部２０２Ａ、２０２Ｂを備えた点が、第１の実施形態の電子機器１０と異なっている。

図２のように、基板１０３上に設けられた複数の無線通信部２０２Ａ、２０２Ｂは、それぞれ筐体１００の内壁から距離２０１Ａ、２０１Ｂ以上離して設置される。距離２０１Ａは、無線通信部２０２Ａの無線電波の波長をλ＿Ａとした場合にλ＿Ａ／（２π）となる。距離２０１Ｂは、無線通信部２０２Ｂの無線電波の波長をλ＿Ｂとした場合にλ＿Ｂ／（２π）となる。無線通信部２０２Ａと無線通信部２０２Ｂとが無線通信する場合には、無線電波が同じであるので、距離２０１Ａと距離２０１Ｂは等しくなる。

なお、図２では、２つの無線通信部２０２Ａ、２０２Ｂを備える例を説明したが、無線通信部の個数は２に限られるものではない。３以上の無線通信部を備える場合も、各無線通信部を、筐体１００の内壁からλ／（２π）（λは各無線通信部が用いる無線電波の波長）以上離して設置すればよい。

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態の電子機器３０の構成例を示す図である。図３に示すように、電子機器３０は、筐体１００と、基板３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄと、無線通信部３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄと、を備えている。第３の実施形態の電子機器３０は、複数の基板３０３Ａ〜３０３Ｄを備えた点が、上述の実施形態と異なっている。

図３のように、筐体１００内部に設けられた複数の基板３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄのそれぞれに設けられた無線通信部３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄは、それぞれの無線電波の波長に対してλ／（２π）だけ筐体１００の内壁から離して設置される。例えば、図３では、無線通信部３０１Ａは、筐体１００の内壁から距離３０５離して設置される。距離３０５は、λ／（２π）（λは無線通信部３０１Ａが用いる無線電波の波長）以上の距離である。

また、本実施形態では、ある基板上の無線通信部を、他の基板からλ／（２π）以上離して配置する。すなわち、第３の実施形態の電子機器３０は、筐体１００の内壁および筐体１００の内部に設けられた他の基板からλ／（２π）以上離して設けられた無線通信部を備える。

このように構成された電子機器３０では、筐体１００内部に設けられた基板３０３Ａ〜３０３Ｄ上の無線通信部３０１Ａ〜３０１Ｄで無線通信を行うように構成した場合であっても、筐体１００の外部に漏えいする信号を低減できる。これにより、信号が筐体１００の外部で傍受される可能性を低減することができる。さらに、他の基板に与えるＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を効率的に低減できる。

第３の実施形態の効果の一例についてさらに詳細に説明する。筐体１００内に複数の基板３０３Ａ〜３０３Ｄが備えられる場合、ある基板から放射される無線信号が、別の基板に混入し、干渉信号としてその基板の動作を阻害する場合があることが知られている。一般的にこのような干渉信号をＥＭＩと呼ぶ。無線通信部３０１Ａ〜３０１Ｄから通信の信号として放射された信号も、他の基板にとってはＥＭＩとなる場合がある。その場合には他の基板の動作を阻害する場合があった。本実施形態のように、他の基板からの距離をλ／（２π）以上離すことにより、他の基板に混入するＥＭＩを効率的に低減できる。またその結果として、他の基板の動作を阻害する可能性を低減できる。

このように、第３の実施形態にかかる電子機器では、無線通信部と、当該無線通信部が設置される基板と異なる他の基板との距離も、筐体の内壁からの距離と同様に離すようにする。これにより、筐体１００の外部への信号の漏えいの低減と同時に、他の基板へのＥＭＩも低減することができる。

（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態の電子機器４０の構成例を示す図である。図４に示すように、電子機器４０は、筐体１００と、基板４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄと、無線通信部４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄと、信号転送部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄと、基板４０６と、を備えている。第４の実施形態の電子機器４０は、基板４０６と、信号転送部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄとをさらに備えた点が、上述の実施形態と異なっている。

信号転送部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄは、相互に有線通信できるように信号線で接続され、基板４０６上に設置される。信号転送部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄは、それぞれ、無線通信部４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄと無線通信する機能を備えている。従って、図４のように、無線通信部４０１Ａ〜４０１Ｄだけでなく、信号転送部４０２Ａ〜４０２Ｄも、λ／（２π）（λは各信号転送部４０２が用いる無線電波の波長）だけ筐体１００の内壁から離して設置する。例えば、図４では、信号転送部４０２Ａは、筐体１００の内壁から距離４０４離して設置される。また、無線通信部４０１Ａは、筐体１００の内壁から距離４０５離して設置される。

（第５の実施形態）
図５は、第５の実施形態の電子機器５０の構成例を示す図である。図５に示すように、電子機器５０は、筐体１００と、基板５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄと、無線通信部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄと、信号転送部５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄと、基板５０６Ａ、５０６Ｂ、５０６Ｃ、５０６Ｄと、を備えている。第５の実施形態の電子機器５０は、基板４０６の代わりに、複数の基板５０６Ａ、５０６Ｂ、５０６Ｃ、５０６Ｄを備える点が、第４の実施形態と異なっている。

このような構成の場合も、信号転送部５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄを、λ／（２π）（λは各信号転送部５０２が用いる無線電波の波長）だけ筐体１００の内壁から離して設置する。例えば、図５では、信号転送部５０２Ａは、筐体１００の内壁から距離５０４離して設置される。また、無線通信部５０１Ａは、筐体１００の内壁から距離５０５離して設置される。

（第６の実施形態）
第１〜第５の実施形態では、無線電波の放射源（アンテナ）から放射源の近傍界と遠方界との境界までの距離として、λ／（２π）を用いた。本実施形態では、λ／（２π）の代わりに、（２Ｄ＾２）／λを用いる。ここで、Ｄはアンテナの大きさ（サイズ）を表す。

アンテナのサイズとは、アンテナの中で最も距離が長くなる２点間の距離を表す。図６〜図１３は、アンテナの構成例を示す図である。なお、図６〜図１３の無線送受信部６０２は、アンテナ６１０−１〜６１０−８を経て入出力される無線信号を送受信する無線送受信部である。各アンテナと無線送受信部６０２が、上述の無線通信部に相当する。

例えば、図６のように単純な板状の構造のアンテナ６１０−１の場合は、アンテナ６１０−１の対角線の長さがアンテナのサイズＤとなる。

図７および図８のように複雑な構成のアンテナ６１０−２およびアンテナ６１０−３の場合は、アンテナ６１０−２またはアンテナ６１０−３を構成する部分の中で最も距離が長くなる２点間の距離が、アンテナ６１０−２およびアンテナ６１０−３のサイズＤである。図示していないが、アンテナの厚みがある場合には３次元空間のなかで最も距離が長くなる２点間の距離がアンテナのサイズである。

図９〜図１１のように、基板６０３上のメタルのパターンによってアンテナ６１０−４〜６１０−６を形成する場合も同様である。また、図１２および図１３のように、アンテナ（アンテナ６１０−７、６１０−８）への入力が差動信号である場合、すなわち２つの入力線が接続される場合も同様である。

第６の実施形態の効果の一例についてさらに詳細に説明する。上述のように、無線信号は近傍界では急激に電力が減衰し、遠方界では信号電力が緩やかに減衰する。近傍界と遠方界の境界は、一般的にはλ／（２π）である。しかし、アンテナのサイズが波長と比べて大きい場合には、近傍界と遠方界の境界が（２Ｄ＾２）／λ（Ｄはアンテナのサイズ）に広がる場合がある。すなわち（２Ｄ＾２）／λまでの距離の範囲では、その範囲が近傍界となり、電力が急激に減衰する場合がある。そこで本実施形態のように、無線通信部を筐体１００の内壁から（２Ｄ＾２）／λ以上離して設置する。これにより、さらに効率的に筐体１００の外部に漏えいする信号を低減できる場合がある。

なお、本実施形態は、上述の第１〜第５の実施形態の構成例である図１〜図５のいずれにも適用できる。すなわち、筐体１００の内壁等から離す距離として、λ／（２π）の代わりに、（２Ｄ＾２）／λを用いる以外は、各図と同様の構成を適用できる。例えば、第３の実施形態と同様の構成に適用する場合は、ある基板上の無線通信部を、筐体１００の内壁および他の基板から（２Ｄ＾２）／λ以上離して配置するように構成すればよい。また、第４および第５の実施形態と同様の構成に適用する場合は、信号転送部を、筐体１００の内壁から（２Ｄ＾２）／λ以上離して配置するように構成すればよい。

第１から第６の実施形態において、無線通信部および信号転送部は、電子機器内にある他の無線通信部または信号転送部と無線通信するように構成されていてもよい。例えば、事前に設定された認識情報を元に、同じ筐体１００の内部にあることが予め設定された無線通信部または信号転送部と無線通信するように構成されてもよい。また例えば、無線通信距離を短くして、筐体１００内部の機器と通信するように設定してもよい。この場合、例えば信号電力を小さくしてもよいし、無線電波にミリ波を用いてもよい。なお、ミリ波は無線信号の減衰が大きく、伝搬距離が短いことが知られている。したがって、ミリ波を用いれば、筐体１００の外部への漏えいを効率的に回避できる。

第１から第６の実施形態で、無線通信部から内壁等までの距離は、例えば無線通信部の端部から計測したものであってもよい。また例えば、無線通信部に備えられたアンテナの端部から計測したものであってもよい。また、筐体１００の内壁とは、筐体１００を形成する壁面の内側の面を表している。壁面が多重の構造である場合には、例えば、多重構造の壁面のうち最も内側の壁面からの距離としてもよい。筐体１００がその一部に開口部を設けている場合には、開口部からの距離を内壁からの距離と同様に離して設置してもよい。開口部とは例えば通気口などがある。

第１から第６の実施形態で、無線通信部を筐体１００の内壁から距離Ｘ（λ／（２π）または（２Ｄ＾２）／λ）以上離して設置する場合に、無線通信部のアンテナの指向性を考慮してもよい。すなわち、アンテナの指向性が向いていない方向、言い換えれば放射されている無線信号の電力が小さい方向については、筐体１００の内壁から距離Ｘ未満となるように設置してもよい。このようにすると、筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができるという効果を維持しつつ、筐体１００の中の基板１０３の設置自由度を向上できる。

例えば、図１（第１の実施形態）では、無線通信部１０２からの無線信号は、基板１０３が電波を遮蔽するために、基板１０３の無線通信部１０２が設けられた面と反対側の面には到達しにくい。したがって、無線通信部１０２は、筐体１００の内壁のうち、この反対側の面と対向する内壁からの距離を距離Ｘ未満となるように構成できる。言い換えると、無線通信部１０２は、筐体１００の内壁のうち、この反対側の面と対向する内壁以外の内壁からの距離が距離Ｘとなるように構成されていればよい。

同様に、第３の実施形態では、無線通信部３０１Ａ〜３０１Ｄをアンテナの指向性を考慮して設置してもよい。すなわち、アンテナの指向性が向いていない方向、言い換えれば放射されている無線信号の電力が小さい方向については、他の基板１０３から距離Ｘ未満となるように設置してもよい。このようにすると、他の基板１０３に混入するＥＭＩを低減できるという効果を維持しつつ、筐体１００の中の基板１０３の設置自由度を向上できる。

また同様に、図４では、無線通信部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄからの無線信号は、基板４０６が電波を遮蔽するために、基板４０６の無線通信部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄが設けられた面と反対側の面には到達しにくい。したがって、無線通信部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄは、筐体１００の内壁のうち、この反対側の面と対向する内壁からの距離を距離Ｘ未満となるように構成できる。言い換えると、無線通信部４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄは、筐体１００の内壁のうち、この反対側の面と対向する内壁以外の内壁からの距離が距離Ｘとなるように構成されていればよい。

以上説明したとおり、第１から第６の実施形態によれば、筐体１００の外部に漏えいする信号を低減することができる。これにより、信号が筐体１００の外部で傍受される可能性を効率よく低減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０、２０、３０、４０、５０ 電子機器
１００ 筐体
１０２ 無線通信部
１０３ 基板
２０２Ａ、２０２Ｂ 無線通信部
３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄ 無線通信部
３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄ 基板
４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄ 無線通信部
４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄ 信号転送部
４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄ 基板
４０６ 基板
５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ 無線通信部
５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄ 信号転送部
５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄ 基板
５０６Ａ、５０６Ｂ、５０６Ｃ、５０６Ｄ 基板
６０２ 無線送受信部
６０３ 基板
６１０−１、６１０−２、６１０−３、６１０−４、６１０−５、６１０−６、６１０−７、６１０−８ アンテナ

Claims (10)

1. 電波吸収体が備え付けられていない筐体と、
   前記筐体内に収容される基板と、
   無線通信用のアンテナを有し、前記基板上に設けられた第１通信部と、
   前記筐体内に、無線通信する第２通信部と、を備え、
   前記第１通信部は、前記第２通信部との間で無線通信し、
   前記アンテナから前記筐体の内壁までの距離を表す第１距離は、前記アンテナから前記
   アンテナの近傍界と遠方界との境界までの距離を表す第２距離以上であること、
   を特徴とする電子機器。
2. 前記第２距離は、λ／（２π）（λは電波の波長）であること、
   を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第２距離は、（２Ｄ＾２）／λ（λは電波の波長、Ｄは前記アンテナの長さ）であ
   ること、
   を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
4. 前記基板は複数備えられ、
   複数の前記基板のうち、前記第１通信部が設けられた基板以外の基板から、前記第１通
   信部までの距離は、前記第２距離以上であること、
   を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
5. 前記第１通信部は、ミリ波を用いて無線通信すること、
   を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
6. 電波吸収体が備え付けられていない筐体と、
   前記筐体内に収容される基板と、
   無線通信用のアンテナを有し、前記基板上に設けられた第１通信部と、
   前記筐体内に、無線通信する第２通信部と、を備え、
   前記第１通信部は、前記第２通信部との間で無線通信し、
   前記アンテナから、前記筐体の内壁のうち前記基板の前記第１通信部が設けられた面の
   反対側の面と対向する内壁以外の内壁までの距離を表す第１距離は、前記アンテナから前
   記アンテナの近傍界と遠方界との境界までの距離を表す第２距離以上であること、
   を特徴とする電子機器。
7. 前記第２距離は、λ／（２π）（λは電波の波長）であること、
   を特徴とする請求項６に記載の電子機器。
8. 前記第２距離は、（２Ｄ＾２）／λ（λは電波の波長、Ｄは前記アンテナの長さ）ある
   こと、
   を特徴とする請求項７に記載の電子機器。
9. 前記基板は複数備えられ、
   複数の前記基板のうち、前記第１通信部が設けられた基板以外の基板から、前記第１通
   信部までの距離は、前記 第２距離以上であること、
   を特徴とする請求項６に記載の電子機器。
10. 前記第１通信部は、ミリ波を用いて無線通信すること、
    を特徴とする請求項６に記載の電子機器。

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