JP5945703B2 - 情報処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、アンテナを有する情報処理装置に関する。

特許文献１は、それぞれ異なる通信帯域において２つ以上の異なるアンテナモードで動作するアンテナを開示する。このアンテナは、第１の動作モ−ドで逆Ｆ形アンテナとして動作し、第２の動作モ−ドでスロットアンテナとして動作するように構成される。これにより、複数のアンテナモードをサポートできる。

特開２０１２−２４９２８１号公報

本開示は、２つ以上の通信帯域で動作するアンテナを省スペースで配置された情報処理装置を提供する。

本開示における情報処理装置は、複数の周波数帯で通信する信号の処理を行うネットワークインターフェースと、画像を表示する主面と主面の裏面と主面と裏面との厚みを規定する側面とを有する表示パネルと、ネットワークインターフェースに接続され、導電性のアンテナ素子を有するアンテナと、アンテナ素子と導通し、表示パネルの側面との間に所定の間隔を生じさせてアンテナを保持する導電性のリブと、を備え、ネットワークインターフェースは、アンテナ素子の一部とリブの一部が共振することで信号の処理を行う。

本開示における情報処理装置は、２つ以上の通信帯域で動作するアンテナを省スペースで実現できる。

図１は、実施の形態における情報処理装置の構成図である。 図２は、実施の形態における情報処理装置のブロック図である。 図３Ａは、実施の形態における情報処理装置のアンテナの構成の一例を表示パネルの主面側から示す図である。 図３Ｂは、実施の形態における情報処理装置のアンテナの構成の一例を表示パネルの裏面側から示す図である。 図４は、実施の形態における情報処理装置のアンテナと第１のリブの接続を詳細に示す図である。 図５Ａは、実施の形態における情報処理装置のアンテナの上面図である。 図５Ｂは、実施の形態における情報処理装置のアンテナの下面図である。 図６は、実施の形態におけるアンテナの２．４５ＧＨｚ帯の電波に対する電流分布を示す図である。 図７は、実施の形態におけるアンテナの５．５０ＧＨｚ帯の電波に対する電流分布を示す図である。 図８は、実施の形態におけるアンテナの各周波数帯域における電圧定在波比特性を示す図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態）
以下、図１〜８を用いて、実施の形態を説明する。

［１−１．情報処理装置の構成］
図１は、実施の形態における情報処理装置１００の構成図である。本実施の形態では、情報処理装置１００の一例としてノートパソコンを用いて説明する。本開示の情報処理装置１００は、ノートパソコンに限られない。情報処理装置１００として、ラップトップＰＣやタブレットＰＣ、スマートフォン等に適用可能である。

情報処理装置１００は、上筐体１１０と下筐体１２０で構成されている。上筐体１１０は、表示パネル１３０とフロントカバー１４０を有する。下筐体１２０は、キーボード、タッチパッド等の入力装置１５０を有する。

情報処理装置１００はＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に基づいて所定の情報処理を行う。

表示パネル１３０は、画像や映像を表示する。表示パネル１３０は、典型的には液晶ディスプレイが用いられる。表示パネル１３０は、フロントカバー１４０と、フロントカバー１４０の裏面に配置された図示しないリアカバーに挟まれて保持されている。上筐体１１０のフロントカバー１４０側を主面とし、リアカバー側を裏面とする。

入力装置１５０は、入力を受け付ける。入力装置１５０は、典型的にはタッチパネル、キーボード、タッチパッド、ボタンなどが用いられる。

図２は、実施の形態における情報処理装置１００のブロック図である。

プロセッサ２１０は、記憶装置２２０に保存されたプログラムを実行する。プロセッサ２１０は、プログラムを実行することで情報処理装置１００のほかの構成を制御する。例えば、記憶装置２２０に保存されている画像情報を表示パネル１３０に表示する。

記憶装置２２０は、情報処理装置１００の処理に必要なデータを一時的、または恒久的に保存する。例えば、記憶装置２２０にはＯＳ２２５やプログラム、データベースなどが保存される。記憶装置２２０には揮発性メモリや不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などが用いられる。

バス２３０は、情報処理装置１００の他の構成が送受信する電気信号が通る箇所である。バス２３０を介して制御信号やデータが情報処理装置１００の各構成の間で送受信される。

ネットワークインターフェース２４０は、ネットワークへの接続／切断、ネットワークに関する情報の取得を行う。ネットワークインターフェース２４０は、プロセッサ２１０に制御される。ネットワークインターフェース２４０は所定の周波数帯での通信に用いる信号の処理を行う。本実施の形態においては、ネットワークインターフェース２４０が所定の周波数帯として、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格の８０２．１１ｂ／ｇ／ｎにおいて使用される２．４ＧＨｚ帯および無線ＬＡＮ規格の８０２．１１ａｃ／ａ／ｎにおいて使用される５ＧＨｚ帯で通信を行う場合を例に説明する。ネットワークインターフェース２４０は、アンテナ２５０と接続されている。

アンテナ２５０は、後述する導電性のアンテナ素子を備える。ネットワークインターフェース２４０が処理する信号は、アンテナ素子の一部が共振することによって通信する。

［１−２．アンテナの構成］
図３Ａは、実施の形態における情報処理装置１００のアンテナ２５０の構成の一例を表示パネル１３０の主面側から示す図である。図３Ｂは、実施の形態における情報処理装置１００のアンテナ２５０の構成の一例を表示パネル１３０の裏面側から示す図である。

図３Ａにおいて、フロントカバー１４０およびリアカバーを図示していない。図３Ｂにおいて、フロントカバー１４０と表示パネル１３０を図示してない。

表示パネル１３０の上部には第１のリブ３１０と第２のリブ３２０が配置されている。第１のリブ３１０と第２のリブ３２０は、リアカバー３３０と一体形成されている。リアカバー３３０と第１のリブ３１０と、第２のリブ３２０は導電体であるマグネシウムで形成されている。リアカバー３３０と第１のリブ３１０と第２のリブ３２０は鋳造で一体形成されている。

なお、第１のリブ３１０、第２のリブ３２０は、リアカバー３３０と必ずしも一体形成されていなくてもよいし、フロントカバー１４０に一体形成されていても良いし、表示パネル１３０のフレーム等に一体形成されてもよい。

アンテナ２５０の一端は、第１のリブ３１０に保持され、アンテナ２５０の他端は、第２のリブ３２０に保持されている。アンテナ２５０と第１のリブ３１０は、導電性の固定部材であるビスで固定されている。

リアカバー３３０は、情報処理装置１００を駆動する電圧におけるグラウンド電位を有する図示しない端子と接続されている。

図４は、実施の形態における情報処理装置１００のアンテナ２５０と第１のリブ３１０の接続を詳細に示す図である。図５Ａは、実施の形態における情報処理装置１００のアンテナ２５０の上面図である。図５Ｂは、実施の形態における情報処理装置１００のアンテナ２５０の下面図である。

アンテナ２５０は、誘電体部４１０と第１のアンテナ素子４２０と第２のアンテナ素子４３０と第３のアンテナ素子４４０と少なくとも１つ以上のスルーホール導体５１０を有する。誘電体部４１０は、エポキシ基板である。

第１のアンテナ素子４２０は、アンテナ２５０の下面の誘電体部４１０に印刷された銅製の放射素子である。第１のアンテナ素子４２０は、同軸ケーブル４６０の内部導体４６１が接続することで給電点５２０が形成される。同軸ケーブル４６０の内部導体４６１には、電圧が印加される。同軸ケーブル４６０の外部導体４６２は、情報処理装置１００のグラウンドに接続される。図４において、同軸ケーブル４６０の外部導体４６２側は、破断線で省略している。

第２のアンテナ素子４３０は、誘電体部４１０の裏面に印刷された銅製の接地導体である。第２のアンテナ素子４３０には、同軸ケーブル４６０の外部導体４６２が電気的に接続されることでグラウンド点５３０が形成される。アンテナ２５０が、同軸ケーブル４６０と接続されることで、アンテナ２５０への電力供給が可能になる。

第３のアンテナ素子４４０は、誘電体部４１０の上面に印刷された銅製の接地導体である。第３のアンテナ素子４４０は、スルーホール導体５１０を介して第２のアンテナ素子４３０と互いに電気的に接続される。

アンテナ２５０は、導電性の固定部材であるビス４５０を介して第１のリブ３１０に固定されている。ビス４５０は、第３のアンテナ素子４４０と接触する。第２のアンテナ素子４３０は、第１のリブ３１０に接触する。よって、ビス４５０と第３のアンテナ素子４４０と第２のアンテナ素子４３０とは電気的に接続されている。第１のリブ３１０は、情報処理装置１００のグラウンド電位と接続される。

図４において図示を省略した第２のリブ３２０とアンテナ２５０は電気的に接続されておらず、アンテナ２５０の位置を保持するために形成されている。

表示パネル１３０は、画像を表示する主面４７０と、主面４７０の裏面と、表示パネル１３０の厚みを規定する側面４８０とを有する。図４では裏面は図示していない。

アンテナ２５０は、表示パネル１３０の側面４８０の上に配置された第１のリブ３１０および第２のリブ３２０に保持されているので、表示パネル１３０の側面４８０と所定の間隔が生じている。第１のアンテナ素子４２０、第２のアンテナ素子４３０、第３のアンテナ素子４４０はそれぞれ側面４８０と略平行に対向して配置する。

図５Ｂにおいて、同軸ケーブル４６０の内部導体４６１及び外部導体４６２、並びに第１のリブ３１０は便宜上、構造的にではなく電気回路的に表現している。

本実施の形態において、第１のアンテナ素子４２０の長手方向の長さは１４ｍｍ、幅は４．３ｍｍ、第１のリブ３１０の高さ方向の長さは１０ｍｍ、幅は４ｍｍとした。

［１−３．動作］
図６は実施の形態におけるアンテナ２５０の２．４５ＧＨｚ帯の電波に対する電流分布を示す図である。図６は、図４に電流分布を追加している。図６の電流分布は、無線ＬＡＮ規格の８０２．１１ｂ／ｇ／ｎにおいて使用される２．４ＧＨｚ帯に対応する。電流が分布している状態を、共振と呼ぶ。

図６において、塗りつぶしが施されている箇所は５Ａ／ｍ以上の電流が流れた箇所であり、第１のアンテナ素子４２０と第１のリブ３１０に、５Ａ／ｍ以上の電流が流れている。第１のアンテナ素子４２０と第１のリブ３１０を合わせた全体長で２．４５ＧＨｚの共振で動作しているためである。一般に周波数λに対して、適するアンテナの長さはλ／２又はλ／４であることが知られている。２．４５ＧＨｚの周波数を有する電波を処理するために好ましいアンテナ長さの理論値は３０．６ｍｍである。第１のアンテナ素子４２０長手方向の長さ１４ｍｍと第１のリブ３１０の高さ方向の長さ１０ｍｍを足したアンテナ長は２４ｍｍであり、λ／４に略近い値である。理論値と、本実施の形態において適用したアンテナ長さの差は、波長短縮によって説明できる。波長短縮とは、電波が空気中を伝搬した時と、基板のパターン上で伝搬した時では、基板のパターン上で伝搬した時のほうが、波長が短くなる現象をいう。本実施の形態では、誘電体部４１０上を電波が伝搬される時に波長短縮が発生すると考えられる。従って、真に好ましいアンテナの長さは理論値より短くなる。

図７は、実施の形態におけるアンテナ２５０の５．５０ＧＨｚ帯の電波に対する電流分布を示す図である。図７は、図４に電流分布を追加している。図７の電流分布は、無線ＬＡＮ規格の８０２．１１ａｃ／ａ／ｎにおいて使用される５ＧＨｚ帯に対応する。

図７において、塗りつぶしが施されている箇所は５Ａ／ｍ以上の電流が流れた箇所であり、第１のリブ３１０に、５Ａ／ｍ以上の電流が流れている。２．４５Ｈｚ帯の際に比べて、第１のアンテナ素子４２０には、電流が多くは流れていない。第１のリブ３１０の長さが、５．５０ＧＨｚの共振で動作しているためである。

図８は、実施の形態におけるアンテナ２５０の各周波数帯域における電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）特性を示す図である。縦軸をＶＳＷＲ、横軸を周波数とする。ＶＳＷＲの値は小さいほどアンテナ特性が良い。一般的にＶＳＷＲの値は、３以下が好ましい。

図８に示すように、本実施の形態におけるアンテナは２．４ＧＨｚから６．０ＧＨｚに亘って良好な受信特性を示す。第１のアンテナ素子４２０と第１のリブ３１０が全体として共振することで、大きな放射素子として作用しており、広帯域の特性をカバーできている。

［１−４．効果等］
以上のように、本実施の形態において、情報処理装置１００は、複数の周波数帯で通信する信号の処理を行うネットワークインターフェース２４０と、画像を表示する主面と主面の裏面と主面と裏面との厚みを規定する側面とを有する表示パネル１３０と、ネットワークインターフェース２４０に接続され、導電性のアンテナ素子を有するアンテナ２５０と、アンテナ素子と導通し、表示パネル１３０の側面との間に所定の間隔を生じさせてアンテナ２５０を保持する導電性の第１のリブ３１０で構成される。さらに、ネットワークインターフェース２４０は、アンテナ素子の一部と第１のリブ３１０の一部が共振することで信号の処理を行う。

これにより、アンテナ２５０の性能を確保するために表示パネル１３０とアンテナ２５０の間の距離を保つ役割を持つ第１のリブ３１０を利用して、第１のリブ３１０にアンテナとしての特性を持たせることができる。また、広帯域での受信特性を確保するためには大きな放射素子が必要になるが、放射素子の機能の一部を第１のリブ３１０に担わせることが出来る。そのため、２つ以上の通信帯域で動作するアンテナが省スペースで配置された情報処理装置１００を構成することができる。

また、本実施の形態において、アンテナ素子は、給電点が電気的に接続される第１のアンテナ素子４２０と、グラウンド点が電気的に接続される第２のアンテナ素子４３０と、を含み、第１のリブ３１０は第２のアンテナ素子４３０と導通する。

これにより、グラウンド電位が接続する第２のアンテナ素子４３０が情報処理装置１００のグラウンド電位と接続されるので、アンテナ２５０のグラウンド電位と情報処理装置１００のグラウンド電位が電気的に等しくなり易くなる。つまり、アンテナ２５０のグラウンドが強化される。よってアンテナ２５０の特性が向上する。

また、本実施の形態において、第２のアンテナ素子４３０は、第１のリブ３１０と導電性の固定部材で固定されて保持される。これにより、アンテナ２５０を情報処理装置１００に物理的に強固に固定するだけでなく、アンテナ２５０のグラウンドをさらに強化することができる。

また、本実施の形態においてネットワークインターフェース２４０は、第１の周波数帯と、第１の周波数帯より高周波の第２の周波数帯との少なくとも２つの周波数帯における通信で用いる信号の処理を行い、第１のリブ３１０またはアンテナ素子の一方は、第２の周波数帯で通信を行う際は第１の周波数帯で通信を行う際よりも共振が小さい。これにより、第１のリブ３１０の高さとアンテナ素子の長さの合計を第１の周波数帯に対して調整し、第１のリブ３１０の高さとアンテナ素子の長さの一方を第２の周波数帯に対して調整することで複数の周波数帯に対して良好な受信特性を有する情報処理装置を提供することができる。よって、容易に良好な受信特性を有する情報処理装置を提供することができる。

また、本実施の形態においてアンテナ素子は、第２の周波数帯で通信を行う際は第１の周波数帯で通信を行う際よりも共振が小さい。これにより、人体に影響を与える可能性のある電磁波を扱う高周波帯域においては、アンテナ素子よりも人体に遠い箇所に配置された第１のリブ３１０が共振する。よって高周波帯域において人体に影響を与える電磁波が人体の近くで放射される可能性が低減する。

また、本実施の形態において、表示パネル１３０はフロントカバーと、リアカバーに挟まれて保持されており、第１のリブ３１０は、フロントカバーまたはリアカバーまたは表示パネルに一体に形成されている。これにより、第１のリブ３１０を別の部材で形成する必要がない。

本開示は、アンテナを有する情報処理装置に適用可能である。情報処理装置として、具体的には、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォンなどに適用可能である。

１００ 情報処理装置
１１０ 上筐体
１２０ 下筐体
１３０ 表示パネル
１４０ フロントカバー
１５０ 入力装置
２１０ プロセッサ
２２０ 記憶装置
２２５ ＯＳ
２３０ バス
２４０ ネットワークインターフェース
２５０ アンテナ
３１０ 第１のリブ
３２０ 第２のリブ
３３０ リアカバー
４１０ 誘電体部
４２０ 第１のアンテナ素子
４３０ 第２のアンテナ素子
４４０ 第３のアンテナ素子
４５０ ビス
４６０ 同軸ケーブル
４６１ 内部導体
４６２ 外部導体
４７０ 主面
４８０ 側面
５１０ スルーホール導体
５２０ 給電点
５３０ グラウンド点

Claims (4)

1. 複数の周波数帯で通信する信号の処理を行うネットワークインターフェースと、
   画像を表示する主面と前記主面の裏面と前記主面と前記裏面との厚みを規定する側面と
   を有する表示パネルと、
   前記ネットワークインターフェースに接続され、導電性のアンテナ素子を有するアンテナと、
   前記アンテナ素子と導通し、前記表示パネルの側面との間に所定の間隔を生じさせて前記アンテナを保持する導電性のリブと、
   を備え、
   前記ネットワークインターフェースは、前記アンテナ素子の一部と前記リブの一部が共振することで前記信号の処理を行う、
   情報処理装置。
2. 前記情報処理装置は、前記アンテナ素子に電力を供給する内部導体と、前記情報処理装置のグラウンドに接続される外部導体とを有する同軸ケーブルを有し、
   前記アンテナ素子は、
   前記内部導体と電気的に接続されることで給電点が形成される第１のアンテナ素子と、
   前記外部導体と電気的に接続されることでグラウンド点が形成される第２のアンテナ素子と、を含み、
   前記リブは前記第２のアンテナ素子と導通し、
   前記リブは前記第１のアンテナ素子と導通しない、
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記第２のアンテナ素子は、前記リブと導電性の固定部材で固定されて保持される、
   請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記表示パネルはフロントカバーと、リアカバーに挟まれて保持されており、
   前記リブは、前記フロントカバーまたはリアカバーまたは表示パネルに一体に形成された、請求項１に記載の情報処理装置。

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