JP6225792B2 - Electronic device, circuit board unit, and noise reduction method - Google Patents
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Description
本発明は、ノイズ源のノイズを低減させる電子機器、回路基板ユニットおよびノイズ低減方法に関する。 The present invention relates to an electronic device, a circuit board unit, and a noise reduction method that reduce noise from a noise source.
電子機器のノイズ源のノイズや不要輻射を低減する方法としては、例えば、ノイズや不要輻射の発生源となる箇所を金属にて完全に覆い、シールドする方法や、ノイズや不要輻射の発生源となる箇所に電波吸収体を配置し、ノイズの強度を減少させる方法がある。 As a method of reducing noise and unwanted radiation of electronic equipment noise sources, for example, a method of completely covering and shielding a place that becomes a source of noise and unwanted radiation with metal, or a source of noise and unwanted radiation There is a method of reducing the intensity of noise by arranging a radio wave absorber at a certain place.
例えば、ノイズを発生させる回路の近傍にある周波数の波長の1/4の波長の長さを有する導電体を設けて回路から外部への不要波の漏洩を防止する伝送線路基板がある(例えば、下記特許文献1参照。)。また、3逓倍波を通過させ、基本波と高調波を抑圧するフィルタを有し、フィルタを4逓倍波と5逓倍波のそれぞれに対し1/4波長の長さを有する先端開放線路を設ける。そして、各先端開放線路に、6逓倍波に対し1/4波長の長さを有する先端開放の結合線路を並列接続させて不要波を除去する3逓倍器がある(例えば、下記特許文献2参照。)。
For example, there is a transmission line substrate for preventing leakage of unnecessary waves from the circuit to the outside by providing a conductor having a length of ¼ of the wavelength of the frequency in the vicinity of the circuit that generates noise (for example, (See
また、第1アンテナ導体の一端を給電部に接続し、他端に第2アンテナ導体と第3アンテナ導体を分岐接続させる。そして、第1アンテナ導体と第2アンテナ導体の長さの和が第1周波数帯の波長の(1/4+n/2)倍とし、第2アンテナ導体と第3アンテナ導体の長さの和が第2周波数帯の波長の(1/2+m/2)倍としている(n,m:整数)。これにより、第2周波数帯の受信電力を減衰させ、第1アンテナの受信品質を向上できるアンテナ装置がある(例えば、下記特許文献3参照。)。
Further, one end of the first antenna conductor is connected to the power feeding unit, and the second antenna conductor and the third antenna conductor are branched and connected to the other end. The sum of the lengths of the first antenna conductor and the second antenna conductor is (1/4 + n / 2) times the wavelength of the first frequency band, and the sum of the lengths of the second antenna conductor and the third antenna conductor is the first. (1/2 + m / 2) times the wavelength of the two frequency bands (n, m: integer). As a result, there is an antenna device that can attenuate the reception power in the second frequency band and improve the reception quality of the first antenna (see, for example,
しかしながら、昨今における携帯電話機などの無線通信を行う装置では、搭載されるチップの演算処理高速化に伴い高周波ノイズが増加している。また、装置の小型化に伴いノイズ源とアンテナが近接し、アンテナの信号に不要ノイズが加わる傾向がある。 However, in recent devices that perform wireless communication, such as mobile phones, high-frequency noise has increased as the processing speed of mounted chips has increased. In addition, with the miniaturization of the apparatus, the noise source and the antenna are close to each other, and unnecessary noise tends to be added to the antenna signal.
例えば、携帯電話機に内蔵されるカメラユニットはレンズ部分が開口しておりレンズ駆動IC等のノイズがレンズ部分から漏洩する恐れがある。また、メモリスロットはメモリカードの脱着のために開口部に樹脂材や弾性体等を設けると、金属以外の部材で開口されることとなり、メモリカードのノイズが開口部から漏洩する恐れがある。ここで、メモリスロットの開口部を金属の部材で覆った場合に、装置の小型化により携帯電話機のアンテナにメモリスロットが近接配置されると、金属の部材がアンテナに不要な共振を生じさせ、アンテナ特性(アンテナ放射効率等)を劣化させる。 For example, a camera unit built in a mobile phone has a lens portion that is open, and there is a risk that noise such as a lens driving IC leaks from the lens portion. Further, if a resin material or an elastic body is provided in the opening for detaching the memory card, the memory slot is opened by a member other than metal, and noise of the memory card may leak from the opening. Here, when the opening of the memory slot is covered with a metal member, if the memory slot is disposed close to the antenna of the mobile phone due to the downsizing of the device, the metal member causes unnecessary resonance in the antenna, Deteriorate antenna characteristics (antenna radiation efficiency, etc.).
また、携帯電話機などの電子機器は、薄型化や小型化に伴って電波吸収帯を配置できる箇所を確保することが困難になってきている。アンテナの通信周波数を1GHzとしたとき不要波除去のための電波吸収体は1/4波長として7.5cmの長さが必要となる。このような大きさの電波吸収帯を小型化された携帯電話機に設置することは困難である。 In addition, as electronic devices such as mobile phones become thinner and smaller, it has become difficult to secure locations where radio wave absorption bands can be placed. When the communication frequency of the antenna is 1 GHz, the radio wave absorber for removing unnecessary waves requires a length of 7.5 cm as a quarter wavelength. It is difficult to install a radio wave absorption band of such a size in a miniaturized mobile phone.
一つの側面では、本発明は、ノイズ源のノイズを簡単な構成で低減できることを目的とする。 In one aspect, an object of the present invention is to reduce noise of a noise source with a simple configuration.
一つの案では、回路基板上に空間を有して設けられるノイズ源と、前記ノイズ源をシールドし、一部に開口部を有するシールドケースと、前記回路基板と前記ノイズ源との間の前記ノイズ源に近接した所定位置に設けられ、前記ノイズ源の面積よりも小さな面積とし、接地接続された面状の導電体と、を有することを要件とする。 In one plan, a noise source provided with a space on a circuit board, a shield case that shields the noise source and has an opening in a part thereof, and the circuit board and the noise source between the circuit board and the noise source. And a planar conductor which is provided at a predetermined position near the noise source, has an area smaller than the area of the noise source, and is grounded.
一つの実施形態によれば、ノイズ源のノイズを簡単な構成で低減できる。 According to one embodiment, noise from a noise source can be reduced with a simple configuration.
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the disclosed technology will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態)
図1は、実施の形態にかかる回路基板ユニットを示す斜視図である。この回路基板ユニット100には、ノイズを発生させる回路等のノイズ源110が設けられる。図示の構成では、ノイズ源110は、回路基板ユニット100に挿抜可能なカード状の構成としているが、ノイズ源110は回路基板ユニット100に搭載される回路等であってもよい。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view illustrating a circuit board unit according to an embodiment. The
回路基板ユニット100は、回路基板101の表面側101aにノイズ源110が設けられる。回路基板101の裏面側101bには、GNDに接地された接地面(グランド面)102が全面に形成されている。表面側101aには、内部にノイズ源110を収容する所定高さを有する金属製の導電性を有するシールドケース104が設けられ、ノイズ源110全体を覆い、GNDに接地されてノイズ源110から放射されるノイズをシールドする。
In the
ノイズ源110は、例えば後述するメモリカードであり、このノイズ源110は、シールドケース104と回路基板101により、形成される空間(カードスロット)に挿抜可能である。
The
シールドケース104は、回路基板101上でノイズ源110の側部および上面を覆うように金属製の板体を加工形成してなり、このシールドケース104は1カ所に開口部101cが開口され、開口部101cを介してカード状の媒体であるノイズ源110が挿抜可能である。
The
また、シールドケース104は、ノイズ源110を含み回路基板101全体を覆う構成としてもよい。このほか、開口部101cに金属製の蓋等を設けてノイズ源110の6方向全体を覆いシールドする構成としてもよい。但し、後述するように、開口部101cにノイズの影響を受ける対象、例えばアンテナを設ける場合には、開口部101c部分に金属製の部材を設けることはできない。
Further, the
図1に記載した回路基板101は、ノイズ源110の大きさ程度としたが、ノイズ源110の大きさに限らない。回路基板101は、電子機器が有する他の回路と配線パターンを有して図1に記載した大きさよりも大きく(例えば電子機器の大きさ程度に)形成してもよい。
The
そして、回路基板101上には、ノイズ源110と面対向する所定位置に所定の大きさ(サイズ)の面状の導電体103を配置する。この導電体103の大きさは、ノイズ源110の面積より小さいサイズ(面積)とする。また、導電体103は、後述するように、ノイズ源110が設けられる位置(回路基板101上での装着固定時の位置)に対応した所定の位置に設ける。
On the
この導電体103の面は、ノイズ源110の面と同一の方向を向いて形成され、導電体103の面とノイズ源110とは、互いに面が重合する形となり、また、厚さも薄く形成できる。
The surface of the
導電体103は、回路基板101上(表層)に金属板等の導電部材を設けるほかに、回路基板101上にエッチング等で導電膜を形成することにより設けてもよい。このほか、回路基板101に多層基板を用いる場合、導電体103として、回路基板101の表面(ノイズ源110)に近い内層配線を用い、信号配線を避けた位置に設けてもよい。このように、導電体103は、特別な部材を用いる必要がなく簡単に設けることができる。
In addition to providing a conductive member such as a metal plate on the circuit board 101 (surface layer), the
ここで、挿抜可能なノイズ源(メモリカード等)110と回路基板101とは、互いの対向面の間に微小な空間が形成される。ノイズ源110が回路基板101上に直接搭載される場合、ノイズ源110は、回路基板101との間に微小な空間(隙間)を形成しておく。
Here, a minute space is formed between the opposing surfaces of the noise source (memory card or the like) 110 and the
この導電体103は、回路基板101上に下記の各設定条件(1)〜(3)を有して設けることによりノイズ低減効果を有する。
(1)導電体103は、ノイズ源110にできる限り近い位置に配置する。
(2)導電体103の中心位置は、ノイズ源110の中心位置と同じ位置に配置する。
(3)導電体103のサイズ(大きさ)は、ノイズ源110の大きさの1/3〜1/4とする。例えば、後述するように、このサイズはノイズ源110および導電体103の長さ方向の大きさである。
The
(1) The
(2) The center position of the
(3) The size (size) of the
この導電体103は、導電性の接続路105を介して接地される。この際、回路基板101に多層基板を用いた場合、接続路105として内層配線を用いてもよい。さらには、接続路105の途中に周波数調整回路106を設けてもよい。周波数調整回路106は、コンデンサ(容量)C、インダクタL、抵抗R等を用いて構成でき、インピーダンス可変により、共振周波数を変更可能である。
The
図2は、実施の形態にかかる回路基板ユニットを示す側断面図である。図2に示すように、周波数調整回路106は、シールドケース104が配置される領域内の回路基板101上の空間に設ける構成としてもよい。なお、111は、ノイズ源110が接続されるコネクタであり、コネクタ111は、ノイズ源110の信号線およびGNDを回路基板101上の配線を介して他の回路に電気接続する。
FIG. 2 is a side sectional view showing the circuit board unit according to the embodiment. As shown in FIG. 2, the
(回路が発生させるノイズとノイズ低減化の構成について)
上記のノイズ源110は、高周波ノイズを発生させる小さい個体として存在し、そのノイズ源110は、回路基板101上に設けられた端子によって回路基板101のGNDも含め電子回路などに接続され動作する。そして、このノイズ源110のGNDは、1、2点程度の限られた端子等を介して回路基板101の端子のGNDと接続される。ノイズ源110のGNDは、回路基板101のGND間に対して高周波インピーダンスが存在する。そのため、ノイズ源110のGND等に流れる高周波電流が電磁界のノイズとして放射される。
(Noise generated by the circuit and noise reduction configuration)
The
そして、上述したノイズ源110は、電子機器(回路基板101)から取り外し可能とするために、回路基板101上に設けたシールドケース104で全体を覆われることがない。すなわち、シールドケース104と回路基板101裏面の接地面102により、ノイズ源110は5面がシールドされているが、開口部101cの1方向が開口され、この開口部101cから電磁界ノイズが放射される。
The
ここで、図2に示したように、ノイズ源110と回路基板101間には微小な空間が存在する。このため、実施の形態では、回路基板101上には、ノイズ源110と対向する面(微小な空間)にノイズ源110に近接して導電体103を設けることで、ノイズ源110と導電体103との間に微小な静電容量Cを持たせる。これにより、ノイズ源110と導電体103を容量結合させてノイズを低減化できる。
Here, as shown in FIG. 2, a minute space exists between the
(電子機器構成例:アンテナにノイズ源が近接する例)
図3は、実施の形態の電子機器として、アンテナにノイズ源のメモリカードが近接配置される例を示す斜視図である。図3(a)は、電子機器としての携帯電話機の裏面斜視図、図3(b)は、図3(a)の内部拡大図である。
(Example of electronic equipment configuration: Example where noise source is close to antenna)
FIG. 3 is a perspective view illustrating an example in which a noise source memory card is disposed close to an antenna as the electronic apparatus according to the embodiment. 3A is a rear perspective view of a mobile phone as an electronic device, and FIG. 3B is an enlarged view of the inside of FIG.
スマートフォンなどの携帯電話機200の上部位置には、カードスロット201が設けられ、ノイズ源としてメモリカード110が着脱自在に設けられる。そして、携帯電話機200の小型化により、通信用のアンテナ202がカードスロット201に近接して設けられる。図3に示すカードスロット201は、上端が開口し(図1のシールドケース104の開口部101cに相当)、樹脂あるいは弾性体等、金属以外の材質の蓋205が設けられる。蓋205を開くことで開口部101cを介してカードスロット201にメモリカード110を挿抜自在である。
A
カードスロット201は、シールドケース104で覆われるが、上端に開口部101cの1方向が開口されている。メモリカード110から放射される電磁波のノイズは、開口部101cを介してアンテナ202に到達する。このノイズは、アンテナ202が受信すべき電波の妨害波となり、受信感度が悪くなる等、アンテナ特性を劣化させる。
The
ノイズ源としては、メモリカード110以外にも同様なカード状の媒体としてのSIMカードや、携帯電話機200等に内蔵されるカメラ(ノイズ源がレンズ駆動IC)、USBコネクタ(ノイズ源がコネクタ接続機器)等がある。
As a noise source, in addition to the
図4は、実施の形態にかかる導電体の最適配置およびサイズの設定を説明する図である。上述したメモリカード110をカードスロット201に挿入した状態において、導電体103の各部の高さおよび位置を可変させたときのノイズの変化をシミュレーションしてみた。
FIG. 4 is a diagram for explaining the optimal arrangement and size setting of the conductor according to the embodiment. In the state where the above-described
図4に示すノイズ源モデルであるメモリカード110の高さをZsとし、導電体103は、高さ(厚み)をZr、長さ(挿抜方向Yの長さ)をL、メモリカード110の中心から挿抜方向へのずれ量をdyとした。メモリカード110の長さ(挿抜方向Yの長さ)は12mmである。
The height of the
図5は、ノイズ源であるメモリカードと導電体との距離によるノイズ量の変化を示す図表である。横軸は、メモリカード110と導電体103との距離(Zs−Zr[mm])であり、縦軸は、アンテナ202が受信するノイズ量[dB]である。図5に示すように、メモリカード110と導電体103との距離(Zs−Zr)を可変させた場合、互いの距離が近くなるほど(例えば0.1mm)、アンテナ202が受信するノイズ量が小さい(上記設定条件(1)に該当)。
FIG. 5 is a chart showing changes in the amount of noise depending on the distance between the memory card as a noise source and the conductor. The horizontal axis is the distance (Zs−Zr [mm]) between the
図6は、ノイズ源であるメモリカードと導電体とのずれによるノイズ量の変化を示す図表である。横軸は、メモリカード110の中心に対する導電体103とのずれ量dy[mm]であり、縦軸は、アンテナ202が受信するノイズ量[dB]である。図6に示すように、メモリカード110と導電体103とのずれ量dyを可変させた場合、ずれ量が小さいほど(ずれ量なし、0mm)、アンテナ202が受信するノイズ量が小さい(上記設定条件(2)に該当)。
FIG. 6 is a chart showing a change in the amount of noise due to a shift between a memory card as a noise source and a conductor. The horizontal axis represents the amount of deviation dy [mm] from the
図7は、導電体の長さによるノイズ量の変化を示す図表である。横軸は、導電体103の長さ(挿抜方向Yの長さ)L[mm]であり、縦軸は、アンテナ202が受信するノイズ量[dB]である。図7に示すように、導電体103の長さを可変させた場合、メモリカード110の長さ(12mm)の1/3(4mm)〜1/4(3mm)でアンテナ202が受信するノイズ量が最も小さい(上記設定条件(3)に該当)。
FIG. 7 is a chart showing a change in the amount of noise depending on the length of the conductor. The horizontal axis is the length of the conductor 103 (length in the insertion / extraction direction Y) L [mm], and the vertical axis is the amount of noise [dB] received by the
(導電体の設定条件の算出例)
図8は、実施の形態にかかる導電体の設定条件の算出手順の例を示すフローチャートである。上述した導電体103の大きさと位置の設定の処理例を示す。この処理は、後述するコンピュータ装置が、メモリカード110および導電体103の大きさや位置などの各種値(パラメータ)を設定、および可変させたときのノイズ量に基づき、導電体103の大きさと位置を最適に設定することができる。ノイズ量は、測定値を取り込む構成とするほか、所定の計算式に基づき推定(シミュレーション)してもよい。以下の各処理は、コンピュータ装置が実行するものとして説明する。
(Calculation example of conductor setting conditions)
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a calculation procedure of the conductor setting conditions according to the embodiment. A processing example of setting the size and position of the
はじめに、コンピュータ装置は、導電体103の初期サイズとして所定のサイズを設定する(ステップS801)。次に、導電体103の回路基板101上の初期配置位置を設定する(ステップS802)。
First, the computer apparatus sets a predetermined size as the initial size of the conductor 103 (step S801). Next, an initial arrangement position of the
次に、アンテナ202が受信するノイズ量を計算し(ステップS803)、ノイズ量として最小値が得られたかを判断する(ステップS804)。この際、導電体103を挿抜方向Yと直交するX方向に所定量ずつ移動させる毎に(ステップS805)、ノイズ量の最小値を探索する(ステップS804:Noのループ)。そして、ノイズ量の最小値が得られれば(ステップS804:Yes)、そのときの導電体103のX方向の配置位置が最適と判断し、X方向の配置位置を決定する(ステップS806)。
Next, the amount of noise received by the
次に、アンテナ202が受信するノイズ量を計算し(ステップS807)、ノイズ量として最小値が得られたかを判断する(ステップS808)。この際、導電体103を挿抜方向Yに所定量ずつ移動させる毎に(ステップS809)、ノイズ量の最小値を探索する(ステップS808:Noのループ)。そして、ノイズ量の最小値が得られれば(ステップS808:Yes)、そのときの導電体103のY方向の配置位置が最適と判断し、Y方向の配置位置を決定する(ステップS810)。
Next, the amount of noise received by the
次に、アンテナ202が受信するノイズ量を計算し(ステップS811)、ノイズ量として最小値が得られたかを判断する(ステップS812)。この際、導電体103のX方向のサイズを所定量ずつ変更させる毎に(ステップS813)、ノイズ量の最小値を探索する(ステップS812:Noのループ)。そして、ノイズ量の最小値が得られれば(ステップS812:Yes)、そのときの導電体103のX方向のサイズが最適と判断し、X方向のサイズを決定する(ステップS814)。
Next, the amount of noise received by the
次に、アンテナ202が受信するノイズ量を計算し(ステップS815)、ノイズ量として最小値が得られたかを判断する(ステップS816)。この際、導電体103のY方向のサイズを所定量ずつ移動させる毎に(ステップS817)、ノイズ量の最小値を探索する(ステップS816:Noのループ)。そして、ノイズ量の最小値が得られれば(ステップS816:Yes)、そのときの導電体103のY方向のサイズが最適と判断し、Y方向のサイズを決定する(ステップS818)。
Next, the amount of noise received by the
次に、導電体103の配置をノイズ源(メモリカード)110に限りなく近づけたか判断する(ステップS819)。この判断では、上述したメモリカード110と導電体103との距離(Zs−Zr)が小さくなるように、導電体103をメモリカード110に限りなく近づける(ステップS819:NoとステップS820の処理)。導電体103の配置がノイズ源(メモリカード)110に限りなく近くなれば(ステップS819:Yes)、以上の一連の処理を終了する。
Next, it is determined whether the arrangement of the
図9は、実施の形態にかかるノイズ低減処理を実行するコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。図9において、コンピュータ装置900は、CPU901と、Read−Only Memory(ROM)902と、Random Access Memory(RAM)903と、を含む。また、半導体メモリやディスクドライブ等の記憶部904と、ディスプレイ908と、通信インターフェース(I/F)909と、キーボード910と、マウス911と、スキャナ912と、プリンタ913とを備えてもよい。これらCPU901〜プリンタ913はバス914によってそれぞれ接続されている。
FIG. 9 is a block diagram of a hardware configuration example of a computer that executes noise reduction processing according to the embodiment. In FIG. 9, the
CPU901は、コンピュータ装置900の全体の制御を司る演算処理装置である。ROM902は、コンピュータ装置900が行うノイズ低減処理を実行するプログラムを記憶する不揮発性メモリである。RAM903は、CPU901による演算処理実行時のワークエリアとして使用される揮発性メモリである。
The
通信インターフェース909は、ネットワーク915と内部のインターフェースを司り、外部装置からのデータの入出力を制御する。具体的に、通信インターフェース909は、通信回線を通じてネットワーク915となるLocal Area Network(LAN)、Wide Area Network(WAN)、インターネットなどに接続され、ネットワーク915を介して他の装置に接続される。通信インターフェース909には、例えば、モデムやLANアダプタなどを採用することができる。
A
ディスプレイ908は、競合テスト用タイミング調整処理のための設定画面やタイミング調整結果について、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などをデータ表示する装置である。ディスプレイ908には、例えば、Thin Film Transistor(TFT)液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイなどを採用することができる。 The display 908 is a device that displays data such as a cursor, an icon, or a tool box, a document, an image, function information, and the like regarding a setting screen for timing adjustment processing for competition test and a timing adjustment result. As the display 908, for example, a Thin Film Transistor (TFT) liquid crystal display, a plasma display, an organic EL display, or the like can be employed.
CPU901は、ノイズ低減処理として、上述した導電体103のサイズや位置の設定、および周波数調整回路106の後述する共振周波数設定等を行う。
The
(周波数調整回路の共振周波数設定例)
上述した導電体103は、周波数調整回路106を介して接地することができ、周波数調整回路106の共振周波数(インピーダンス)を調整することで、単に導電体103を設けたときよりもさらにノイズ低減化を図ることができるようになる。導電体103は、回路基板101の接地面102に対し高周波インピーダンスが存在する。ノイズ源(メモリカード)110のGNDと、導電体103との間には微小な静電容量Cが存在するため、導電体103のインピーダンスの変化は、ノイズ源であるメモリカード110のGNDと、回路基板101間の高周波インピーダンスを変化させる。
(Resonance frequency setting example of frequency adjustment circuit)
The
ここで、メモリカード110のノイズが影響を与える対象が、図3に示したアンテナ202であるとして説明する。したがって、周波数調整回路106は、アンテナ202のリターンロスの変化に基づき、最適なリターンロスが得られるように周波数調整回路106のフィルタ特性(C,L,Rの値)を変化させる。リターンロスは、値が低いほどその周波数においてよく飛ぶアンテナ202となる。値が低いほど送った電力が戻ってこないため、アンテナ特性を向上できる。
Here, the description will be made assuming that the antenna affected by the noise of the
図10は、アンテナのリターンロスを示す図表である。横軸は周波数、縦軸はリターンロスである。アンテナ202の送受信周波数を1.58GHzとした場合、アンテナ202の理想的なアンテナ特性として1.58GHz部分で鋭く下に向く波形が得られる。
FIG. 10 is a chart showing the return loss of the antenna. The horizontal axis is frequency, and the vertical axis is return loss. When the transmission / reception frequency of the
図11は、ノイズ源−アンテナ間クロストークを示す図表である。横軸は周波数、縦軸はノイズ源−アンテナ間クロストークであり、アンテナ202がノイズ源(メモリカード)110から受けるノイズ量に相当する。このノイズ量の値が低いほど、アンテナ202が受けるノイズ量が低く、送受信周波数においてノイズ対策の効果がより出ていることを示す。
FIG. 11 is a chart showing noise source-antenna crosstalk. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents noise source-antenna crosstalk, which corresponds to the amount of noise that the
ここで、上述したように、導電体103をノイズ源110の近傍に配置することで、導電体103の共振周波数と、ノイズ源110の共振周波数は同じになる。すなわち、ノイズ源110のリターンロスと、導電体103のリターンロスの周波数特性が同等となる。そのため、導電体103の共振周波数を周波数調整回路106で調整すれば、ノイズ源110の共振周波数も調整することが可能となる。
Here, as described above, by arranging the
図11には、導電体103を設けなかった場合の特性A(図中点線)、導電体103を設けるが周波数調整回路106を使用せずに直接接地した場合の特性B(図中破線)、その他(1)〜(8)は導電体103を設け、かつ共振周波数をそれぞれ周波数調整回路106で調整した際の特性を示している。ここで、対策を行いたい周波数(1.58GHz)において、特性Bは特性Aに対してノイズを3dB減少でき、導電体103を設けただけでも効果があることが示されている。
FIG. 11 shows characteristic A when the
(5)〜(8)の特性は、導電体103を設けただけ(周波数調整回路106は不使用)の特性Bに比べて、ノイズ源−通信アンテナ間クロストークが低い。つまり、周波数調整回路106の調整により、ノイズ対策の効果を増すことが可能となる。このとき、共振周波数は、対策を行いたい周波数より高い周波数である。
The characteristics (5) to (8) have a low noise source-communication antenna crosstalk compared to the characteristic B in which only the
一方、(1)〜(4)の特性では、(5)〜(8)の特性と同様に共振周波数を、対策を行いたい周波数より高くしているが、導電体103を設けただけ(周波数調整回路106を不使用)の特性Bに比べて、ノイズ源−通信アンテナ間クロストークが高く、ノイズ対策の効果が得られなくなっている。
On the other hand, in the characteristics (1) to (4), like the characteristics (5) to (8), the resonance frequency is set higher than the frequency at which countermeasures are desired, but only the
図12は、ノイズ源のリターンロスを示す図表である。横軸は周波数、縦軸はリターンロスであり、ノイズ源110がどのようなノイズを発生させるかを示している。
FIG. 12 is a chart showing the return loss of the noise source. The horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents return loss, which indicates what kind of noise the
図12において、導電体103を設けなかった場合の特性A(図中点線)では、全周波数帯域において最もノイズ量が高い特性を有する。導電体103を設けただけの特性B(図中破線)では、特性Aに対してノイズ量を削減できている。ここで、図12に示すように、導電体103と周波数調整回路106を設けた場合の(1)〜(8)の特性は、いずれも共振周波数が対策を行いたい周波数より高い周波数となっている。周波数調整回路106を用い、共振周波数を調整することにより、図中Dに示す如く高い周波数方向にシフトさせることができる。
In FIG. 12, the characteristic A (dotted line in the figure) when the
ノイズ源110のリターンロスは、容量結合して導電体103の共振周波数に近くなる。したがって導電体103の共振周波数を周波数調整回路106で調整することにより、ノイズ源110のリターンロスも変化する。
The return loss of the
上記(1)、(2)の特性では、ノイズ源110の共振周波数が、ノイズ対策を行いたい周波数(1.58GHz)に近くなる。そのため、図12に示すように、ノイズ対策を行いたい周波数におけるリターンロスが、導電体103を設けただけ(周波数調整回路106を不使用)の(特性B)に比べて低くなり、アンテナ202にノイズが伝わりやすくなってしまうため、ノイズ源−通信アンテナ間クロストークが高くなってしまう(図11参照)。
In the characteristics (1) and (2), the resonance frequency of the
また、(3)、(4)の特性では、ノイズ源110の共振周波数が、ノイズ対策を行いたい周波数(1.58GHz)に比べてかなり高くなるように設定されており、ノイズ対策を行いたい周波数におけるリターンロスが、導電体103を設けない特性(特性A)と変わらなくなってしまう。この(3)、(4)の特性では、導電体103を設けた効果がなくなり、ノイズ源−通信アンテナ間クロストークが高くなってしまう(図11参照)。
In the characteristics (3) and (4), the resonance frequency of the
図12において、ノイズ対策を行いたい周波数におけるリターンロスが特性A,B間の範囲Cに含まれる範囲となるよう周波数調整回路106を調整することにより、周波数調整の効果を得ることができる。また、アンテナ202の本来のアンテナ特性を劣化させることなく、ノイズ削減を図ることができるようになる。
In FIG. 12, the frequency adjustment effect can be obtained by adjusting the
このように、ノイズ対策を行う周波数において、ノイズ源110のリターンロスが、周波数調整回路106を使用しないときを上回ること、が最低限の条件となる。これは、対策を行いたい周波数においては、周波数調整回路106を使用しないときよりノイズ源110が放射する量を減らすことを示す。
As described above, the minimum condition is that the return loss of the
図13は、実施の形態にかかる周波数調整回路の設定手順の例を示すフローチャートである。上述した周波数調整回路106の設定の処理例を示す。この処理は、上記のコンピュータ装置900が設定することができる。以下の処理はコンピュータ装置900が実行するものとして説明する。なお、この図12の手順は、上述した導電体103の設定条件の算出手順(図8参照)の実行後に行う。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a setting procedure of the frequency adjustment circuit according to the embodiment. A processing example of the setting of the
はじめに、コンピュータ装置900は、周波数調整回路106を配置しないときの導電体103のリターンロスを計算する(ステップS1301)。この際、計算したリターンロスの値をAとする。
First, the
次に、周波数調整回路106のパラメータ(C,L,R)を調整し、導電体103の共振周波数を対策する周波数(例えば上記1.58GHz)より高く設定する(ステップS1302)。この状態で導電体103のリターンロスを計算する(ステップS1303)。この際、計算したリターンロスの値をBとする。
Next, the parameters (C, L, R) of the
次に、リターンロスの値Bが値Aを超えているか判断する(ステップS1304)。ここで、リターンロスの値BがA以下であれば(ステップS1304:No)、導電体103の共振周波数を上げ(ステップS1305)、ステップS1303に戻る。一方、リターンロスの値BがAを超えていれば(ステップS1304:Yes)、アンテナ202がノイズ源110から受信したノイズ量が最小値であるかを判断する(ステップS1306)。
Next, it is determined whether the return loss value B exceeds the value A (step S1304). If the return loss value B is equal to or less than A (step S1304: No), the resonance frequency of the
ノイズ量が最小値でなければ(ステップS1306:No)、周波数調整回路106の共振周波数(インピーダンス)を変更し(ステップS1307)、ステップS1303に戻る。ノイズ量が最小値となれば(ステップS1306:Yes)、以上の処理を終了する。
If the amount of noise is not the minimum value (step S1306: No), the resonance frequency (impedance) of the
上記のように、ノイズ源(メモリカード)110と、GND間の高周波インピーダンスのリターンロスが、ノイズの影響を受ける対象のアンテナ202で送受信する通信周波数に影響を与える。そして、メモリカード110が脱着自在で、かつアンテナ202に近接する構成の場合、脱着のための開口部101cが必要であり、メモリカード110全体をシールドケース104で覆うことができず、アンテナ202はノイズの影響を受ける。
As described above, the return loss of the high-frequency impedance between the noise source (memory card) 110 and the GND affects the communication frequency transmitted / received by the
実施の形態では、メモリカード110に面対向させてできるだけ近接させ、大きさと位置を最適に調整した導電体103を配置するようにした。これにより、メモリカード110と回路基板101上の導電体103との間の微小な空間で静電容量Cが形成され、GNDに導通させる。ノイズ源(メモリカード)110と導電体103とを容量結合することで、ノイズ源110の周波数特性を導電体103の共振周波数特性に一致させ、不要ノイズを低減できる。
In the embodiment, the
また、導電体103は、GNDに対し高周波インピーダンスが存在するため、このインピーダンスを導電体103とGND間に設けた周波数調整回路106によって可変させている。これにより、導電体103の高周波インピーダンスの変化は、ノイズ源(メモリカード)110のGNDと回路基板101の接地面(GND)102間の高周波インピーダンスを変化させる。
Further, since the
周波数調整回路106では、ノイズ源110と接地面(GND)102間の高周波インピーダンスのリターンロスを最適に調整している。具体的には、導電体103とGNDとの間に周波数調整回路106を設けずに短絡させたときの、ノイズ源110と接地面(GND)102間の高周波インピーダンスのリターンロス1を得る。また、導電体103を設けない場合のノイズ源110と接地面102(GND)間の高周波インピーダンスのリターンロス2を得る。
The
そして、ノイズ源110と接地面(GND)102間の高周波インピーダンスのリターンロスが上記リターンロス1とリターンロス2の間の値となるように周波数調整回路106でインピーダンス調整する。周波数調整回路106を設けることにより、アンテナ202とノイズ源110との間のアイソレーション(ノイズ源110からのノイズの受けにくさ)を、導電体103を設けない場合のとき、および導電体103を単に接地させたときよりも良好にできる。
Then, the
このように、周波数調整回路106によるインピーダンス調整によりノイズ発生の周波数特性を任意に変更することができ、アンテナ202の所望の通信周波数帯に適応してノイズを低減できるようになる。
In this manner, the frequency characteristics of noise generation can be arbitrarily changed by impedance adjustment by the
そして、上記実施の形態によれば、電子機器のアンテナ性能を劣化させることなく、アンテナ202に届くノイズ量を低減できるようになる。また、ノイズ減少量の周波数特性は、上述したように導電体103の形状(大きさ)やノイズ源110に対する位置、および周波数調整回路106によるインピーダンス(共振周波数)の調整によって任意に変更することができる。
According to the above embodiment, the amount of noise reaching the
上記の実施の形態では、ノイズ源(メモリカード)110のノイズが影響を与える対象としてアンテナ202を例に説明したが、ノイズの影響を受ける対象は、アンテナ202に限らない。実施の形態によれば、ノイズ源110に近接する他の対象であっても同様にノイズの影響を低減することができる。また、ノイズ源110そのものについても、メモリカードに限らず、高周波の電磁波を放射する回路等のノイズ源全般に同様に適用できる。
In the above-described embodiment, the
以上のように、実施の形態によれば、開口部を有するというシールド構造として不完全な場合であっても、ノイズ源のノイズの漏洩を低減化できる。また、開口部にノイズ影響を抑止したい対象(アンテナ等)を設けた場合でも、ノイズの影響を低減でき、対象の特性劣化を抑止できる。 As described above, according to the embodiment, it is possible to reduce noise leakage from a noise source even when the shield structure having an opening is incomplete. Further, even when a target (antenna or the like) for which the influence of noise is to be suppressed is provided in the opening, the influence of noise can be reduced, and the characteristic deterioration of the target can be suppressed.
さらに、ノイズ源をシールドケースで全面を覆うことができる場合でも、上述したように、シールドケース内部に導電体を設け接地する、あるいは導電体を周波数調整回路を介して接地することにより、さらにノイズ低減を図ることができるようになる。 Furthermore, even when the noise source can be entirely covered with the shield case, as described above, by providing a conductor inside the shield case and grounding, or by grounding the conductor via the frequency adjustment circuit, further noise can be obtained. Reduction can be achieved.
そして、電子機器自体が携帯電話機等、小型化された構成であっても、導電体(さらには周波数調整回路)を設けるだけで簡単にノイズ低減化を図ることができる。従来、電子機器が扱う周波数が高周波となるにしたがい、シールドのための導電体の長さが大きくなるため、電子機器内部に設けることが困難となる。これに対し、実施の形態によれば、導電体の大きさはノイズ源より小さく、ノイズ源と同一の面方向に沿って薄く形成できるため、設置場所を取らず、電子機器の小型化に支障を与えない。また、小型化された電子機器であってもノイズ源から放射されるノイズ量を低減できるようになる。 Even if the electronic device itself has a miniaturized configuration such as a mobile phone, noise reduction can be easily achieved by simply providing a conductor (and also a frequency adjustment circuit). 2. Description of the Related Art Conventionally, as the frequency handled by an electronic device becomes higher, the length of the conductor for shielding increases, making it difficult to provide inside the electronic device. In contrast, according to the embodiment, the size of the conductor is smaller than that of the noise source, and can be formed thin along the same surface direction as the noise source. Not give. In addition, even in a downsized electronic device, the amount of noise radiated from the noise source can be reduced.
なお、本実施の形態で説明したノイズ低減にかかるプログラムは、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することにより実現することができる。また、このプログラムは、半導体メモリ、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。 The noise reduction program described in this embodiment can be realized by executing a program prepared in advance by a computer. The program is recorded on a computer-readable recording medium such as a semiconductor memory, a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. Further, this program may be distributed through a network such as the Internet.
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed with respect to the embodiment described above.
(付記1)回路基板上に空間を有して設けられるノイズ源と、
前記ノイズ源をシールドし、一部に開口部を有するシールドケースと、
前記回路基板と前記ノイズ源との間の前記ノイズ源に近接した所定位置に設けられ、前記ノイズ源の面積よりも小さな面積とし、接地接続された面状の導電体と、
を有することを特徴とする電子機器。
(Appendix 1) a noise source provided with a space on a circuit board;
A shield case that shields the noise source and has an opening in part;
A planar conductor provided at a predetermined position near the noise source between the circuit board and the noise source, having an area smaller than the area of the noise source, and grounded;
An electronic device comprising:
(付記2)一端が前記導電体に接続され、他端が接地接続され、インピーダンス調整により所定の周波数のノイズを低減させる周波数調整回路を有することを特徴とする付記1に記載の電子機器。
(Supplementary note 2) The electronic device according to
(付記3)前記開口部に近接して設けられ、前記所定の周波数で通信を行うアンテナを有することを特徴とする付記2に記載の電子機器。
(Supplementary note 3) The electronic apparatus according to
(付記4)前記導電体は、前記ノイズ源の中心位置に設けたことを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の電子機器。
(Supplementary note 4) The electronic device according to any one of
(付記5)前記導電体は、前記ノイズ源の大きさの1/3〜1/4を有して設けたことを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の電子機器。
(Supplementary note 5) The electronic device according to any one of
(付記6)前記導電体は、前記回路基板上で前記ノイズ源に近接して設けた導電膜あるいは導電部材であることを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載の電子機器。
(Appendix 6) The electronic device according to any one of
(付記7)前記回路基板は、多層基板であり、
前記導電体は、前記回路基板の内層のうち、前記ノイズ源に近接した層に設けられたことを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載の電子機器。
(Appendix 7) The circuit board is a multilayer board,
The electronic device according to any one of
(付記8)前記ノイズ源は、前記開口部を介して外部から前記回路基板に挿抜可能な媒体であることを特徴とする付記1〜7のいずれか一つに記載の電子機器。
(Supplementary note 8) The electronic device according to any one of
(付記9)前記ノイズ源は、メモリカード、あるいはSIMカードであることを特徴とする付記8に記載の電子機器。
(Supplementary note 9) The electronic device according to
(付記10)ノイズ源が基板面に空間を有して設けられる回路基板と、
前記ノイズ源をシールドし、一部に開口部を有するシールドケースと、
前記回路基板と前記ノイズ源との間の前記ノイズ源に近接した所定位置に設けられ、前記ノイズ源の面積よりも小さな面積とし、接地接続された面状の導電体と、
を有することを特徴とする回路基板ユニット。
(Appendix 10) a circuit board in which a noise source is provided with a space on the board surface;
A shield case that shields the noise source and has an opening in part;
A planar conductor provided at a predetermined position near the noise source between the circuit board and the noise source, having an area smaller than the area of the noise source, and grounded;
A circuit board unit comprising:
(付記11)一端が前記導電体に接続され、他端が接地接続され、インピーダンス調整により所定の周波数のノイズを低減させる周波数調整回路を有することを特徴とする付記10に記載の回路基板ユニット。
(Supplementary note 11) The circuit board unit according to
(付記12)前記回路基板は、裏面に接地面が形成され、
前記シールドケースは、前記開口部を有して前記回路基板上に形成されたことを特徴とする付記10または11に記載の回路基板ユニット。
(Appendix 12) The circuit board has a grounding surface formed on the back surface,
12. The circuit board unit according to
(付記13)回路基板と当該回路基板上に空間を有して設けられるノイズ源との間に、接地接続された面状の導電体を配置する場合に、
前記回路基板の前記ノイズ源の中心に対する前記導電体の位置を変更する第1工程と、
前記ノイズ源の面積よりも小さな面積とし、前記導電体の大きさを変更する第2工程と、
前記ノイズ源に対する前記導電体の距離を変更する第3工程と、をコンピュータに実行させるものであり、
前記第1工程乃至前記第3工程ではそれぞれ、前記ノイズ源から放射されるノイズ量が最小となるように前記変更の処理を行うことを特徴とするノイズ低減方法。
(Supplementary Note 13) When a planar conductor connected to the ground is disposed between a circuit board and a noise source provided with a space on the circuit board,
A first step of changing a position of the conductor with respect to a center of the noise source of the circuit board;
A second step of changing the size of the conductor to be smaller than the area of the noise source;
A third step of changing the distance of the conductor to the noise source;
In each of the first to third steps, the change process is performed so that the amount of noise emitted from the noise source is minimized.
(付記14)前記ノイズ源に近接してノイズの影響を受けるアンテナと、
一端が前記導電体に接続され、他端が接地接続され、インピーダンス調整により所定の周波数のノイズを低減させる周波数調整回路と、を設ける場合に、
前記アンテナの通信周波数が受けるノイズ量が最小となるように前記周波数調整回路のインピーダンスの可変により前記導電体の共振周波数を前記アンテナの通信周波数に対してシフトさせるシフト工程を含む、ことを特徴とする付記13に記載のノイズ低減方法。
(Supplementary Note 14) An antenna affected by noise in the vicinity of the noise source;
When one end is connected to the conductor, the other end is connected to the ground, and a frequency adjustment circuit that reduces noise of a predetermined frequency by impedance adjustment is provided,
A shift step of shifting the resonance frequency of the conductor with respect to the communication frequency of the antenna by changing the impedance of the frequency adjustment circuit so that the amount of noise received by the communication frequency of the antenna is minimized. The noise reduction method according to
(付記15)前記シフト工程は、
前記周波数調整回路を設けずに前記導電体だけを設けた場合の前記導電体のリターンロスよりも、前記導電体の共振周波数を前記アンテナの通信周波数よりも高く設定したときの導電体のリターンロスが高くなるように、前記インピーダンスの可変により前記共振周波数を変更する工程を含む、ことを特徴とする付記14に記載のノイズ低減方法。
(Supplementary Note 15) The shift step includes
Return loss of the conductor when the resonance frequency of the conductor is set higher than the communication frequency of the antenna than the return loss of the conductor when only the conductor is provided without providing the frequency adjusting circuit. 15. The noise reduction method according to appendix 14, characterized by including a step of changing the resonance frequency by changing the impedance so that the impedance becomes high.
100 回路基板ユニット
101 回路基板
101c 開口部
102 接地面
103 導電体
104 シールドケース
106 周波数調整回路
110 ノイズ源(メモリカード)
111 コネクタ
200 携帯電話機
201 カードスロット
202 アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記ノイズ源をシールドし、一部に開口部を有するシールドケースと、
前記回路基板と前記ノイズ源との間の前記ノイズ源に近接した所定位置に設けられ、前記ノイズ源の面積よりも小さな面積とし、接地接続された面状の導電体と、
を有することを特徴とする電子機器。 A noise source provided with a space on the circuit board;
A shield case that shields the noise source and has an opening in part;
A planar conductor provided at a predetermined position near the noise source between the circuit board and the noise source, having an area smaller than the area of the noise source, and grounded;
An electronic device comprising:
前記導電体は、前記回路基板の内層のうち、前記ノイズ源に近接した層に設けられたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の電子機器。 The circuit board is a multilayer board,
The electronic device according to claim 1, wherein the conductor is provided in a layer adjacent to the noise source in an inner layer of the circuit board.
前記ノイズ源をシールドし、一部に開口部を有するシールドケースと、
前記回路基板と前記ノイズ源との間の前記ノイズ源に近接した所定位置に設けられ、前記ノイズ源の面積よりも小さな面積とし、接地接続された面状の導電体と、
を有することを特徴とする回路基板ユニット。 A circuit board in which a noise source is provided with a space on the board surface;
A shield case that shields the noise source and has an opening in part;
A planar conductor provided at a predetermined position near the noise source between the circuit board and the noise source, having an area smaller than the area of the noise source, and grounded;
A circuit board unit comprising:
前記シールドケースは、前記開口部を有して前記回路基板上に形成されたことを特徴とする請求項8または9に記載の回路基板ユニット。 The circuit board has a ground plane on the back surface,
The circuit board unit according to claim 8, wherein the shield case has the opening and is formed on the circuit board.
前記回路基板の前記ノイズ源の中心に対する前記導電体の位置を変更する第1工程と、
前記ノイズ源の面積よりも小さな面積とし、前記導電体の大きさを変更する第2工程と、
前記ノイズ源に対する前記導電体の距離を変更する第3工程と、をコンピュータに実行させるものであり、
前記第1工程乃至前記第3工程ではそれぞれ、前記ノイズ源から放射されるノイズ量が最小となるように前記変更の処理を行うことを特徴とするノイズ低減方法。 When arranging a planar conductor connected to the ground between a circuit board and a noise source provided with a space on the circuit board,
A first step of changing a position of the conductor with respect to a center of the noise source of the circuit board;
A second step of changing the size of the conductor to be smaller than the area of the noise source;
A third step of changing the distance of the conductor to the noise source;
In each of the first to third steps, the change process is performed so that the amount of noise emitted from the noise source is minimized.
一端が前記導電体に接続され、他端が接地接続され、インピーダンス調整により所定の周波数のノイズを低減させる周波数調整回路と、を設ける場合に、
前記アンテナの通信周波数が受けるノイズ量が最小となるように前記周波数調整回路のインピーダンスの可変により前記導電体の共振周波数を前記アンテナの通信周波数に対してシフトさせるシフト工程を含む、ことを特徴とする請求項11に記載のノイズ低減方法。 An antenna affected by noise in proximity to the noise source;
When one end is connected to the conductor, the other end is connected to the ground, and a frequency adjustment circuit that reduces noise of a predetermined frequency by impedance adjustment is provided,
A shift step of shifting the resonance frequency of the conductor with respect to the communication frequency of the antenna by changing the impedance of the frequency adjustment circuit so that the amount of noise received by the communication frequency of the antenna is minimized. The noise reduction method according to claim 11.
前記周波数調整回路を設けずに前記導電体だけを設けた場合の前記導電体のリターンロスよりも、前記導電体の共振周波数を前記アンテナの通信周波数よりも高く設定したときの導電体のリターンロスが高くなるように、前記インピーダンスの可変により前記共振周波数を変更する工程を含む、ことを特徴とする請求項12に記載のノイズ低減方法。 The shifting step includes
Return loss of the conductor when the resonance frequency of the conductor is set higher than the communication frequency of the antenna than the return loss of the conductor when only the conductor is provided without providing the frequency adjusting circuit. The noise reduction method according to claim 12, further comprising a step of changing the resonance frequency by changing the impedance so as to increase.
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