JP6763739B2

JP6763739B2 - コネクタ構造および電子機器

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Publication number: JP6763739B2
Application number: JP2016202074A
Authority: JP
Inventors: 洸一青木; 伸之大木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2020-09-30
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Also published as: JP2018063889A

Description

本発明は、プラグが挿入される導電性の受け部を備えたコネクタ構造、および該コネクタ構造を備えた電子機器に関する。

近年、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に使用されるケーブルのプラグが挿入されるコネクタを備えた電子機器が普及している。特許文献１には、このようなコネクタを備えた電子機器が開示されている。この電子機器が備えるコネクタは、電源端子と、グランド端子と、コネクタの外殻を形成する導電性の外殻部（受け部：レセプタクルシェル）とを有している。また、この電子機器は、外殻部とグランド電極との間に過電流保護素子を設けることで外殻部と電源端子との間における短絡異常による過電流から電子機器を保護している。

特開２０１５−２３６９９号公報（２０１５年２月２日公開）

近年、ＷｉＦｉ（登録商標）環境が整備されてきたことに伴い、無線機能を有する携帯型電子機器が多くなってきている。こういった携帯型電子機器では携帯性を良くするために小型化が望まれる場合が多く、ＵＳＢ端子の近くに無線通信用のアンテナが配置される場合が多い。

しかしながら、上記従来技術では、ＵＳＢコネクタにおける電源端子と外殻部間の短絡防止は考慮されているが、ＵＳＢコネクタを介した有線通信品質や無線通信におけるアンテナ利得の向上については考慮されていない。例えば、ＵＳＢコネクタの外殻部によるノイズ遮断効果が不十分な場合にはＵＳＢ端子などの有線通信端子（プラグ）から放射されるノイズや外部ノイズが有線通信品質に影響を及ぼしたり、逆にグランドに接続されたＵＳＢコネクタの外殻部から不要な電波がグランドに侵入したりすることによって無線通信におけるアンテナ利得に影響を与え、無線通信品質を悪化させるという問題がある。しかし、上記特許文献１には、これら問題に対する対策について何ら記載されていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、有線通信品質やアンテナ利得の向上を図ることができるコネクタ構造などを実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るコネクタ構造は、プラグが挿入される導電性の受け部を備えたコネクタ構造であって、上記受け部に上記プラグが挿入されている場合に、上記受け部と端末基板のグランド電極との間を短絡するか、または、上記受け部と上記グランド電極との間を直流成分カット素子で繋ぐ経路、もしくは、上記受け部と上記グランド電極との間を高周波遮断素子で繋ぐ経路を選択し、上記受け部に上記プラグが挿入されていない場合に、上記受け部と上記グランド電極との間を非短絡とするか、または、上記受け部と上記グランド電極との間を上記高周波遮断素子と同一または別の高周波遮断素子で繋ぐ経路を選択する、切替部を備えていることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、有線通信品質やアンテナ利得の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る電子機器の全体構造を示すブロック図である。本発明の実施形態１に係るコネクタ部の動作を示すフローチャート、ならびに上記コネクタ部およびその変形例の構造の変化を示す図である。本発明の実施形態２に係るコネクタ部の動作を示すフローチャート、ならびに上記コネクタ部の構造の変化を示す図である。本発明の実施形態２に係るコネクタ部の変形例の動作を示すフローチャート、ならびに上記コネクタ部の構造の変化を示す図である。本発明の実施形態３に係るコネクタ部の動作を示すフローチャート、ならびに上記コネクタ部の構造を示す図である。本発明の実施形態４に係るコネクタ部の動作を示すフローチャート、ならびに上記コネクタ部の構造の変化および上記コネクタ部の変形例の構造を示す図である。本発明の実施形態５に係るコネクタ部の動作を示すフローチャート、ならびに上記コネクタ部の構造を示す図である。本発明の実施形態５に係るコネクタ部の変形例の動作を示すフローチャート、ならびに上記コネクタ部の構造の変化を示す図である。

〔本発明の一実施形態に係る電子機器の構造の概要〕
まず、本発明の一実施形態に係る電子機器１０００の全体構成の概要について説明する。図１は、電子機器１０００の全体構造を示すブロック図である。電子機器１０００の例としては、スマートフォン、携帯電話、タブレットＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）およびＰＣ等を例示することができるがこれらに限定されない。

図１に示すように、電子機器１０００は、コネクタ部（コネクタ構造）１００および無線通信部に接続されるアンテナを備える。また、コネクタ部１００は、レセプタクルシェル（受け部）１１０、端末基板ＧＮＤ（グランド電極）１２０、および素子切替回路（切替部）１３０を備えている。レセプタクルシェル１１０は、コネクタの外殻を形成する導電性の外殻部である。レセプタクルシェル１１０の奥側には、複数の電極が配置されており、その一部が、有線通信部および充電回路と接続されている。なお、電子機器１０００は、コネクタ部１００およびアンテナ以外に、ディスプレイなどの他の構成要素を備えているが、これらの構成は本発明の本質とはあまり関係がないので、ここでは説明を省略する。

端末基板ＧＮＤ１２０は、電子機器１０００の端末側の基板上に形成されているグランド電極である。素子切替回路１３０は、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間に複数の経路Ａ〜Ｄなどを備えており、スイッチにてこれらの経路を切り替えることができるようになっている。経路Ａは、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を短絡（導通）させるための経路である。経路Ｂは、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間をチョークコイルなどの高周波遮断素子で繋ぐための経路（第１の経路）である。経路Ｃは、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を直流（ＤＣ）成分カット素子で繋ぐための経路（第２の経路）である。経路Ｄは、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を非短絡（非導通）とするための経路である。

上記のコネクタ部１００の構造によれば、データ通信または充電などの有線通信時に、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間の短絡により電気的なシールドが強化されるため、有線通信品質へ与える外部ノイズの影響を低減し、プラグ２００から放射されるノイズを低減させることができる。また、有線通信を使用しない時には、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を非短絡とするか、または高周波遮断素子が挿入された経路を選択することで、無線通信端末としてのアンテナ利得を向上させることができる。従来、有線端子のレセプタクルシェル１１０の存在は、有線通信品質とアンテナ利得の向上においてトレードオフの関係であったが、上記のコネクタ部１００の構造によれば、端末の使用状況に合わせて、互いに最適な通信品質を保つことができる。

〔実施形態１〕
次に、図２に基づき、本発明の実施形態１に係るコネクタ部１００の動作および構造の変化について説明する。図２の（ａ）は、実施形態１に係るコネクタ部１００の動作を示すフローチャートである。また、図２の（ｂ）〜（ｄ）は、実施形態１に係るコネクタ部１００の構造の変化を示す図である。

まず、動作の開始時は図２（ｂ）に示すようにコネクタ部１００にプラグ２００が挿入される前の状態（初期状態）にある。ここで、プラグ２００はケーブル２１０、有線端子２２０、および、有線のケーブルのシールド層２３０から構成されている。一方、コネクタ部１００はレセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０とから構成され、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間は非短絡（非導通）状態となっている。また、レセプタクルシェル１１０の第１開口１１０Ａに対向する面（レセプタクルシェル１１０の底面）の一部も開口状態となっており（第２開口１１０Ｂ）、第２開口１１０Ｂの一端からはバネ部（切替部）１１１が延在している。バネ部１１１は、図２の（ｄ）に示すように、第１開口１１０Ａ側に向かって突出する突出部１１２と、第１開口１１０Ａ側とは反対側に突出する突出部１１３（先端部）と、を備えたばね形状となっている。さらに突出部１１３は初期状態では端末基板ＧＮＤ１２０のいかなる箇所とも接触していない。このように、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０とが短絡（導通）されていないため、レセプタクルシェル１１０を介して不要な電波が端末基板ＧＮＤ１２０に侵入することによってグランドにアンテナとは逆相の電流が流れ、アンテナ通信を弱めるような電界が発生することを防ぐことができる。その結果、アンテナ利得を向上させることができ、無線通信部による無線通信品質の向上を図ることができる。

次に、図２の（ａ）のフローチャートに示すステップＳ（以下、「ステップ」は省略する）２００では、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入された場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ２０１に進む。一方、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入されていない場合は、元に戻る。Ｓ２０１では、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入された状態となる〔図２の（ｃ）〕。プラグ２００が挿入されることによってレセプタクルシェル１１０のバネ部１１１の突出部１１３は端末基板ＧＮＤ１２０側にばね変形することによって押し出され、端末基板ＧＮＤ１２０と接触し、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間が短絡状態（導通状態）となる。そのため、結果としてシールド効果が高まり、有線通信時のノイズを効果的に低減することができ、有線通信品質を向上させることができる。

次に、Ｓ２０２では、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０から抜き出された場合は、ＹＥＳとなりＳ２０３に進む。一方、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０から抜き出されていない場合、ＮＯとなりＳ２０１に戻る。

Ｓ２０３では、レセプタクルシェル１１０の突出部１１３に加わる応力がなくなるため、Ｓ２０１のときとは逆方向にばね変形し、Ｓ２００の前の初期状態と同じ状態に戻る。このとき、プラグ２００とレセプタクルシェル１１０との位置関係は図２の（ｂ）と同一となる。

なお、本実施形態では、単一のバネ部１１１をレセプタクルシェル１１０の１箇所に設けた形態について説明したが、複数のバネ部をレセプタクルシェル１１０の複数個所に設けても良い。この場合、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との接地点が増えることにより接地面積が増え、全体のインピーダンスが下がり、シールド強度がより高くなる。

上記構成によれば、レセプタクルシェル１１０にプラグ２００が挿入されているか否かに応じて、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間の短絡および非短絡を切り替える。レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を短絡した場合、シールド効果が強化され、有線通信時の有線通信品質に対するノイズの影響を低減させることができる。これは、グランド電極と短絡された導電性のレセプタクルシェル１１０が、プラグ２００から放射されるノイズおよび外部からのノイズに対するシールドとなるためである。以上により、上記構成によれば、プラグから放射されるノイズや外部からのノイズを低減させることができる。

〔変形例〕
次に、図２の（ｅ）〜（ｇ）に基づき、実施形態１に係るコネクタ部１００の変形例について説明する。これらの図に示すように、本変形例のコネクタ部１００では、レセプタクルシェル１１０の側面に第３開口１１０Ｃが形成されており、この第３開口１１０Ｃの一端からバネ部（切替部）１１１が延在している点で、上述した実施形態１のコネクタ部１００と異なっている。このように、バネ部１１１は、レセプタクルシェル１１０の底面に限定されず、レセプタクルシェル１１０の側面に設けることもできる。

〔実施形態２〕
次に、図３に基づき、本発明の実施形態２に係るコネクタ部１００の動作および構造の変化について説明する。図３の（ａ）は、実施形態２に係るコネクタ部１００の動作を示すフローチャートである。また、図３の（ｂ）および（ｃ）は、実施形態２に係るコネクタ部１００の構造の変化を示す図である。

プラグ２００の構成については、上述したとおりである。コネクタ部１００については、レセプタクルシェル１１０の底面側に素子切替回路（切替部）１３０が形成されており、素子切替回路１３０は、短絡用導線（導体）１３１、ＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）１３２ｓを備えており、レセプタクルシェル１１０、短絡用導線１３１、ＳＰＳＴ１３２ｓ、端末基板ＧＮＤ１２０のそれぞれがこの順で直列に接続されている。

図３の（ａ）に示すフローチャートにおける動作の開始時、ＳＰＳＴ１３２ｓはノーマリーオープンの状態で、コネクタ部１００とプラグ２００との関係は図３（ｂ）に示す状態にある。この状態では、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間は非短絡状態であり、実施形態１と同様にグランドにアンテナと逆相の電流が流れず、アンテナ利得を向上させることができ、無線通信品質の向上を図ることができる。

Ｓ３００では、レセプタクルシェル１１０にプラグ２００が挿入された場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ３１０に進む。一方、レセプタクルシェル１１０にプラグ２００が挿入されていない場合は、ＮＯとなり、Ｓ３０１に進む。なお、プラグ２００の挿入有無の判断は、例えばＵＳＢにおいて仕様上、プラグ挿入時にデータライン（D+/D-）に実装されるプルダウン抵抗値が変化することを利用することにより、プラグ２００の挿入有無の判断を行っている。この様に、本実施形態では、有線通信仕様におけるプラグの挿入有無の判断方法を利用している。

Ｓ３１０では、ＳＰＳＴ１３２ｓをＯＮとすることでレセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０とを電気的に導通させ（短絡させ）、コネクタ部１００とプラグ２００との関係は図３の（ｃ）に示す状態となる。結果として実施形態１でのプラグ２００の挿入時と同様にシールドのＧＮＤ強度を高めることができ、有線通信時の品質を向上させることができる。また、Ｓ３０１ではＳＰＳＴ１３２ｓをＯＦＦとすることで図３の（ｂ）に示す状態が維持される。

実施形態２のコネクタ部１００によれば、実施形態１と同様の効果が得られる。また、レセプタクルシェル１１０の底面を一部加工してバネ部１１１を形成する必要がなく、加工の手間を省くことができるため、実施形態１より簡易的に同様の効果を得ることができる。

〔変形例〕
次に、図４に基づき、実施形態２に係るコネクタ部１００の変形例について説明する。コネクタ部１００については、レセプタクルシェル１１０の底面側に素子切替回路（切替部）１３０が形成されている。素子切替回路１３０中にはＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）１３２が設けられており、短絡用導線１３１と、高周波遮断素子１３４を備える経路との２つの経路の何れかを選択できるようになっている。

なお、ここでは高周波遮断素子１３４がチョークコイルであるものとして説明するが、高周波遮断素子１３４は、チョークコイルに限らず、インダクタ（コイルまたはビーズも含む）、キャパシタ、インダクタとキャパシタとの直列回路、ノッチフィルタ（インダクタとキャパシタとの並列回路）、およびノッチフィルタ（インダクタおよびキャパシタの並列回路とインダクタとの直列回路）であってもよく、所望の高周波を遮断できる素子であれば、どのような素子を用いても良い。

次に、図４の（ａ）は、実施形態２に係るコネクタ部１００の変形例の動作を示すフローチャートである。また、図４の（ｂ）および（ｃ）は、実施形態２に係るコネクタ部１００の変形例の構造の変化を示す図である。

図４の（ａ）に示すフローチャートにおける開始時には、コネクタ部１００とプラグ２００との関係は、図４の（ｂ）に示す状態にあり、ＳＰＤＴ１３２は高周波遮断素子１３４（チョークコイル）が配置された経路を選択している。ノイズ成分である周波数の高い電波信号がレセプタクルシェル１１０に流れることになったとしても、高周波遮断素子１３４により周波数の高い信号の電流ほど減衰されやすくなるため、端末基板ＧＮＤ１２０に周波数の高いノイズ信号が流入するのを防ぐことができる。

Ｓ４００では、レセプタクルシェル１１０にプラグ２００が挿入された場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ４１０に進む。一方、レセプタクルシェル１１０にプラグ２００が挿入されていない場合は、ＮＯとなり、Ｓ４０１に進む。

Ｓ４１０では、ＳＰＤＴ１３２にて短絡用導線１３１の経路を選択することでレセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０とを電気的に導通させ（短絡させ）、コネクタ部１００とプラグ２００との関係は図４の（ｃ）に示す状態となる。結果としてシールドのＧＮＤ強度を高めることができ、有線通信時の品質を向上させることができる。なお、ここで、「０Ω導通経路選択」とは、上記のように、短絡用導線１３１の経路を選択することである。また、Ｓ４０１ではＳＰＤＴ１３２にて高周波遮断素子１３４を備える経路を選択することで図４の（ｂ）に示す状態が維持される。

〔実施形態３〕
次に、図５に基づき、本発明の実施形態３に係るコネクタ部１００の動作について説明する。図５の（ａ）は、実施形態３に係るコネクタ部１００の動作を示すフローチャートである。また、図５の（ｂ）は、実施形態３に係るコネクタ部１００の構造を示す図である。

コネクタ部１００については、レセプタクルシェル１１０の底面側は素子切替回路（切替部）１３０が形成されている。素子切替回路１３０中にはＳＰｎＴ（Single Pole n Throw）１３３が設けられており、短絡用導線１３１の経路と、高周波遮断素子１３４、１３５、１３６のそれぞれが設けられた経路との何れかを選択できるようになっている。

本実施形態では、高周波遮断素子１３４、１３５、１３６の３つの高周波遮断素子が並列に配置された形態を示しているが、高周波遮断素子の数は、３つに限定されず、２以上であればよく、遮断させたい信号周波数の種類にあわせてそれに対応する素子を複数配置させれば良い。

図５の（ａ）に示すフローチャートにおける開始時は、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入されていない状態にある。このとき、電子機器１０００は無線通信を行っている状態にある場合、Ｓ５００で、無線通信部が、無線通信周波数帯の確認を行い、Ｓ５０１に進む。Ｓ５０１で、無線通信周波数帯（以下、「無線通信周波数帯」は省略する）ＢａｎｄＡにて通信している場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ５０２に進む。ＢａｎｄＡにて通信していない場合は、ＮＯとなりＳ５１１に進む。

Ｓ５０２では、ＢａｎｄＡに係る信号がレセプタクルシェル１１０から端末基板ＧＮＤ１２０に流れることを低減させるため、ＢａｎｄＡの周波数帯を遮断する素子、またはＢａｎｄＡでの無線通信を劣化させない最適な素子を通る経路（１）を選択し、Ｓ５０３に進む。

Ｓ５１１で、ＢａｎｄＢにて通信している場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ５１２に進む。ＢａｎｄＢにて通信していない場合は、ＮＯとなりＳ５２１に進む。

Ｓ５１２では、ＢａｎｄＢに係る信号がレセプタクルシェル１１０から端末基板ＧＮＤ１２０に流れることを低減させるため、ＢａｎｄＢの周波数帯を遮断する素子、またはＢａｎｄＢでの無線通信を劣化させない最適な素子を通る経路（２）を選択し、Ｓ５０３に進む。

Ｓ５２１で、ＢａｎｄＮにて通信している場合は、Ｓ５２２に進む。Ｓ５２２では、ＢａｎｄＮに係る信号がレセプタクルシェル１１０から端末基板ＧＮＤ１２０に流れることを低減させるため、ＢａｎｄＮの周波数帯を遮断する素子、またはＢａｎｄＢでの無線通信を劣化させない最適な素子を通る経路（Ｎ）を選択し、Ｓ５０３に進む。

次に、Ｓ５０３で、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入された場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ５０４に進む。一方、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入されていない場合は、Ｓ５００に戻る。

次に、Ｓ５０４では、無線通信部が、無線通信周波数帯の確認を行い、Ｓ５０５に進む。Ｓ５０５で、ＢａｎｄＡにて通信している場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ５０６に進む。ＢａｎｄＡにて通信していない場合は、ＮＯとなりＳ５１５に進む。

Ｓ５０６では、ＢａｎｄＡに係る信号がレセプタクルシェル１１０から端末基板ＧＮＤ１２０に流れることを低減させるため、ＢａｎｄＡの周波数帯を遮断する素子、またはＢａｎｄＡでの無線通信を劣化させない最適な素子を通る経路（１）を選択する。但し、選択する経路は、プラグ２００の未挿入時と挿入時で同じになるとは限らない。例えば、有線通信によるノイズの影響など考慮すると、ＢａｎｄＡの周波数帯を遮断してシールド効果が大きく損なわれる場合、無線通信および有線通信の両方の品質を最低限保てる様な経路を選択することが好ましい。Ｓ５１５、Ｓ５１６、Ｓ５２５、Ｓ５２６のそれぞれの動作は、上述したＳ５１１、Ｓ５１２、Ｓ５２１、Ｓ５２２の動作とほぼ同じとなるが、選択する経路が、プラグ２００の未挿入時と挿入時で同じになるとは限らない点は、Ｓ５０６で説明したことと同様である。

次に、図５の（ｃ）は、ＢａｎｄＡ〜Ｄのそれぞれの通信時において、プラグ２００の未挿入時および挿入時のそれぞれにおいて選択する経路の例を示している。なお、同図において、ＢａｎｄＣの通信時、プラグ２００の未挿入時および挿入時のそれぞれにおいて選択する経路は同じになっていない。これは、プラグ２００の未挿入時は、無線通信品質のみを考慮して経路（３）を選択しているが、プラグ２００の挿入時は、経路（３）ではシールド効果が小さく、有線通信品質を保てないため、有線および無線通信の両方の品質を最低限保てる経路（４）を選択しているためである。一方で、高周波遮断素子を用いなくとも無線通信品質を保持できる場合は、より有線通信品質に有利な短絡経路の選択を選択肢に含める。

〔実施形態４〕
次に、図６に基づき、本発明の実施形態４に係るコネクタ部１００の動作について説明する。図６の（ａ）は、実施形態４に係るコネクタ部１００の動作を示すフローチャートである。また、図６の（ｂ）〜（ｄ）は、実施形態４に係るコネクタ部１００の構造の変化を示す図である。

コネクタ部１００については、レセプタクルシェル１１０の底面側には素子切替回路（切替部）１３０が形成されている。素子切替回路１３０中には、ＳＰＤＴ（Single Pole n Throw）１３２ａ、電流計（計測部）１３７、ＳＰＤＴ１３２ｂ、高周波遮断素子１３４、短絡用導線１３１、ＤＣカット素子（直流成分カット素子）１３８が設けられている。

ＳＰＤＴ１３２ａは、高周波遮断素子１３４を備える経路と、電流計１３７を備える経路との何れかを選択できるようになっている。ＳＰＤＴ１３２ｂは、電流計１３７を介して短絡用導線１３１と、ＤＣカット素子１３８を備える経路との何れかを選択できるようになっている。本実施形態では、ＤＣカット素子１３８としてコンデンサを用いているものとして説明するが、ＤＣカット素子１３８はこれに限定されず、バリスタ（非直線性抵抗素子）などを用いても良い。

図６の（ａ）に示すフローチャートにおいて、開始時はプラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入されていない状態にある〔図６の（ｂ）〕。この状態では無線通信時であり、この場合無線通信のノイズとなる特定の高周波数の電波を遮断するため、ＳＰＤＴ１３２ａにて高周波遮断素子１３４を備える経路を選択している。

Ｓ６００で、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入された場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ６１０に進む。一方、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入されていない場合は、ＮＯとなり、Ｓ６０１に進む。

Ｓ６１０では、ＳＰＤＴ１３２ａは電流計１３７を備える経路を選択し、電流計１３７にて電流を計測する。このとき、電流計１３７で計測された電流値が所定の閾値未満で正常な値であれば、Ｓ６１１に進む。一方、電流計１３７で計測された電流値が所定の閾値以上、つまり過電流がながれた際には、異常と検知し、Ｓ６２０に進む。

Ｓ６１１では、ＳＰＤＴ１３２ｂにて、短絡用導線１３１の経路を選択し、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を短絡する〔図６の（ｃ）〕。これにより、シールドのグランド強度が向上し、有線通信時の品質が保証される。

一方、Ｓ６２０では、ＳＰＤＴ１３２ｂにてＤＣカット素子１３８を備える経路を選択する〔図６の（ｄ）〕。これにより、プラグ２００を介して侵入した過電流をＤＣカット素子１３８によりカットすることができる。

〔変形例〕
次に、図６の（ｅ）に基づき、実施形態４に係るコネクタ部１００の変形例について説明する。上述した形態では、ＳＰＤＴ１３２ａ、１３２ｂの２つのＳＰＤＴを用いる形態について説明したが、以下で説明するように、単一のＳＰｎＴ１３３を用いる形態を採用することもできる。

同図に示す素子切替回路（切替部）１３０では、電流計１３７とＳＰｎＴ１３３とを直列に接続し、ＳＰｎＴ１３３によって、短絡用導線１３１の経路、高周波遮断素子１３４を備える経路、ＤＣカット素子１３８を備える経路の何れかを選択できるようにしている。

〔実施形態５〕
次に、図７に基づき、本発明の実施形態５に係るコネクタ部１００の動作について説明する。図７の（ａ）は、実施形態５に係るコネクタ部１００の動作を示すフローチャートである。また、図７の（ｂ）〜（ｄ）は、実施形態５に係るコネクタ部１００の構造の変化を示す図である。

なお、プラグ２０１、２０２については実施形態１〜４で説明したものとは異なり、プラグ２０１はＵＳＢ３．１仕様のプラグであり、プラグ２０２はＵＳＢ２．０仕様のプラグである。

コネクタ部１００については、レセプタクルシェル１１０の底面側には、素子切替回路（切替部）１３０が形成されている。素子切替回路１３０は、ケーブル挿入検知機構（検知部）１３９を備えており、レセプタクルシェル１１０の底面に設けられた検知電極１１０ＤおよびＳＰｎＴ１３３に接続されている。また、ＳＰｎＴ１３３は、短絡用導線１３１の経路、高周波遮断素子１３４を備える経路、高周波遮断素子１３５を備える経路の何れかを選択できるようになっている。ケーブル挿入検知機構１３９は、プラグの挿入の有無およびプラグの仕様の別（例えば、ＵＳＢ２．０かＵＳＢ３．１かの別）を検知する機能を有する。

図７の（ａ）に示すフローチャートにおいて、開始時は、図７の（ｂ）に示す状態となっており、プラグ２００が未挿入の状態であるため、ケーブル挿入検知機構１３９によって未検知の状態が検知され、遮断したい周波数特性に合わせて高周波遮断素子１３４（高周波遮断素子１）が選択されている。

Ｓ７００でプラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入された場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ７１０に進む。一方、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入されていない場合は、ＮＯとなり、Ｓ７０１に進む。

Ｓ７１０では、ケーブル挿入検知機構１３９によって、ＵＳＢ３．１仕様のプラグであるプラグ２０１がレセプタクルシェル１１０に挿入されたことが検知された場合、Ｓ７１１に進む。一方、ケーブル挿入検知機構１３９によって、ＵＳＢ２．０仕様のプラグであるプラグ２０２がレセプタクルシェル１１０に挿入されたことが検知された場合、Ｓ７２０に進む。

Ｓ７１１では、ＳＰｎＴ１３３にて短絡用導線１３１を選択し、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を短絡する〔図７の（ｃ）〕。ここでは、プラグ２０１での通信では、強大なノイズが予想されるため、シールド強度を優先させて短絡用導線１３１を選択している。

Ｓ７２０では、ＳＰｎＴ１３３にて高周波遮断素子１３５（高周波遮断素子２）を備える経路を選択する〔図７の（ｄ）〕。プラグ２０２は、プラグ２０１と比べて通信時にノイズによる影響を受けにくいため、有線通信時においても、高周波遮断素子１３５を選択し、アンテナ利得の向上を図っている。なお、ここで無線通信時での高周波遮断素子１３４を介した経路ではなく高周波遮断素子１３５の経路を選択しているのは、有線および無線通信の両方の品質を最低限保てる経路を選択しているためである。

〔変形例〕
次に、図８に基づき、実施形態５に係るコネクタ部１００の変形例について説明する。図８の（ａ）は、実施形態５に係るコネクタ部１００の変形例の動作を示すフローチャートである。また、図８の（ｂ）〜（ｄ）は、実施形態５に係るコネクタ部１００の変形例の構造の変化を示す図である。なお、上述したように、プラグ２０１はＵＳＢ３．１仕様のプラグであり、プラグ２０２はＵＳＢ２．０仕様のプラグである。

コネクタ部１００については、レセプタクルシェル１１０の底面側には、素子切替回路（切替部）１３０が形成されている。素子切替回路１３０は、ケーブル挿入検知機構１３９を備えており、レセプタクルシェル１１０の底面に設けられた検知電極１１０ＤおよびＳＰＤＴ１３２に接続されている。また、ＳＰＤＴ１３２は、短絡用導線１３１の経路、高周波遮断素子１３５を備える経路の何れかを選択できるようになっている。ケーブル挿入検知機構１３９の機能は上述したとおりである。

図８の（ａ）に示すフローチャートにおいて、開始時は、図８の（ｂ）に示す状態となっており、プラグ２００が未挿入の状態であるため、ケーブル挿入検知機構１３９によって未検知の状態が検知され、遮断したい周波数特性に合わせて高周波遮断素子１３５が選択されている。

Ｓ８００でプラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入された場合は、ＹＥＳとなり、Ｓ８１０に進む。一方、プラグ２００がレセプタクルシェル１１０に挿入されていない場合は、ＮＯとなり、Ｓ８０１に進む。

Ｓ８１０では、ケーブル挿入検知機構１３９によって、ＵＳＢ３．１仕様のプラグであるプラグ２０１がレセプタクルシェル１１０に挿入されたことが検知された場合、Ｓ８１１に進む。一方、ケーブル挿入検知機構１３９によって、ＵＳＢ２．０仕様のプラグであるプラグ２０２がレセプタクルシェル１１０に挿入されたことが検知された場合、Ｓ８０１に進む。

Ｓ８１１では、ＳＰＤＴ１３２にて短絡用導線１３１を選択し、レセプタクルシェル１１０と端末基板ＧＮＤ１２０との間を短絡する〔図８の（ｄ）〕。ここでは、プラグ２０１での通信では、強大なノイズが予想されるため、シールド強度を優先させて短絡用導線１３１を選択している。

Ｓ８０１では、ＳＰＤＴ１３２にて高周波遮断素子１３５を備える経路を選択する〔図８の（ｃ）〕。なお、高周波遮断素子が同一のものでもアンテナ利得として問題ない場合は、本変形例のように、プラグの未挿入および挿入状態のいずれにおいても同一の高周波遮断素子１３５を備える経路を選択するようにしても良い。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るコネクタ構造は、プラグが挿入される導電性の受け部を備えたコネクタ構造であって、上記受け部に上記プラグが挿入されている場合に、上記受け部と端末基板のグランド電極との間を短絡するか、または、上記受け部と上記グランド電極との間を直流成分カット素子で繋ぐ経路、もしくは、上記受け部と上記グランド電極との間を高周波遮断素子で繋ぐ経路を選択し、上記受け部に上記プラグが挿入されていない場合に、上記受け部と上記グランド電極との間を非短絡とするか、または、上記受け部と上記グランド電極との間を上記高周波遮断素子と同一または別の高周波遮断素子で繋ぐ経路を選択する、切替部を備えている構成である。

上記構成によれば、受け部にプラグが挿入されている場合に受け部と端末基板のグランド電極との間を短絡した場合、シールド効果が強化され、有線通信時の有線通信品質に対するノイズの影響を低減させることができる。これにより、有線通信品質を向上させることができる。また、上記構成によれば、受け部にプラグが挿入されていない場合に、受け部とグランド電極との間を非短絡とするか、または、受け部とグランド電極との間を特定の高周波遮断素子で繋ぐ経路を選択することにより、アンテナ利得を向上させることができる。よって、有線通信品質やアンテナ利得の向上を図ることができる。

本発明の態様２に係るコネクタ構造は、上記態様１において、上記受け部と上記グランド電極との間に流れる電流を計測する計測部を備え、上記切替部は、上記プラグが上記受け部に挿入されている場合であり、かつ上記計測部によって計測された電流が所定の閾値以上である場合に、上記受け部と上記グランド電極との間を直流成分カット素子で繋ぐ経路を選択しても良い。上記構成によれば、直流成分カット素子で直流成分をカットすることにより、基板側に過電流が流れることを阻止することができる。

本発明の態様３に係るコネクタ構造は、上記態様１または２において、上記受け部に挿入される上記プラグの種類を検知する検知部を備え、上記切替部は、上記受け部に上記プラグが挿入されている場合に、上記検知部が検知した上記プラグの種類に応じて、上記受け部と端末基板のグランド電極との間を短絡する経路、および、上記受け部と上記グランド電極との間を高周波遮断素子で繋ぐ経路、の何れかを選択しても良い。上記構成によれば、プラグの種類に応じて有線通信品質やアンテナ利得の向上を図ることができる。

本発明の態様４に係る電子機器は、上記態様１〜３の何れかのコネクタ構造を備えていることが好ましい。上記構成によれば、有線通信品質やアンテナ利得の向上を図ることができる電子機器を実現できる。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１３４、１３５高周波遮断素子
１００コネクタ部（コネクタ構造）
１１０レセプタクルシェル（受け部）
１１１バネ部（切替部）
１３０素子切替回路（切替部）
１３１短絡用導線
１３７電流計（計測部）
１３８ＤＣカット素子（直流成分カット素子）
１３９ケーブル挿入検知機構（検知部）
２００、２０１、２０２プラグ
１２０端末基板ＧＮＤ（グランド電極）
１０００電子機器

Claims

プラグが挿入される導電性の受け部を備えたコネクタ構造であって、
上記受け部に上記プラグが挿入されている場合に、
上記受け部と端末基板のグランド電極との間を短絡するか、または、上記受け部と上記グランド電極との間を直流成分カット素子で繋ぐ経路、もしくは、上記受け部と上記グランド電極との間を高周波遮断素子で繋ぐ経路を選択し、
上記受け部に上記プラグが挿入されていない場合に、
上記受け部と上記グランド電極との間を非短絡とするか、または、上記受け部と上記グランド電極との間を上記高周波遮断素子と同一または別の高周波遮断素子で繋ぐ経路を選択する、切替部を備えていることを特徴とするコネクタ構造。
上記受け部と上記グランド電極との間に流れる電流を計測する計測部を備え、
上記切替部は、
上記プラグが上記受け部に挿入されている場合であり、かつ上記計測部によって計測された電流が所定の閾値以上である場合に、上記受け部と上記グランド電極との間を直流成分カット素子で繋ぐ経路を選択することを特徴とする請求項１に記載のコネクタ構造。
上記受け部に挿入される上記プラグの種類を検知する検知部を備え、
上記切替部は、
上記受け部に上記プラグが挿入されている場合に、上記検知部が検知した上記プラグの種類に応じて、上記受け部と端末基板のグランド電極との間を短絡する経路、および、上記受け部と上記グランド電極との間を高周波遮断素子で繋ぐ経路、の何れかを選択することを特徴とする請求項１に記載のコネクタ構造。
請求項１から３までの何れか１項に記載のコネクタ構造を備えていることを特徴とする電子機器。