JP7038305B2

JP7038305B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP7038305B2
Application number: JP2018051363A
Authority: JP
Inventors: 肇島田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: DE102019106759A8; US20190288385A1; US10797386B2; CN209626407U; JP2019165314A; DE102019106759A1

Description

本発明は、電子機器に関し、特にアンテナモジュールを備える電子機器に関する。

カーナビゲーション装置のような車載の電子機器が、乗員が所持する携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の携帯機との間の無線通信を実行するようになってきている。その際、電子機器と携帯機との間の通信感度を高める必要がある。そのために、電子機器の画面の裏側にアンテナが配置されるとともに、アンテナの向く方向が画面の法線の方向に対して上下方向に傾斜される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－８３７５号公報

画面が配置された面以外の面側にアンテナを配置することが要請されることもある。その際、電子機器が金属筐体を使用している場合、アンテナは金属筐体の影響を受ける。アンテナにおける金属筐体の影響を低減することが求められる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属筐体の影響を低減する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電子機器は、１つの面に開口部が設けられる金属筐体と、金属筐体の内部に配置され、通信回路とグランド部が設けられる基板と、上段面と下段面がずれて配置される土台と、上段面に設けられるアンテナパターンと、下段面に設けられるグランドパターンとを有するアンテナモジュールとを備える。アンテナモジュールにおいて、上段面に設けられるアンテナパターンが、金属筐体の１つの面の開口部から露出するとともに、下段面に設けられるグランドパターンが、金属筐体の１つの面の裏側に対向し、下段面に設けられるグランドパターンは、金属筐体の１つの面の裏側に電気的に接続されるとともに、基板に設けられるグランド部にケーブルによって電気的に接続され、基板に設けられるグランド部は、金属筐体に電気的に接続される。

本発明によれば、金属筐体の影響を低減できる。

実施例に係る電子機器の構造を示す斜視図である。図１の電子機器の構造を示す部分断面図である。図３（ａ）－（ｂ）は、図１のアンテナモジュールの構造を示す図である。図１の電子機器の構造を示す部分断面図である。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本実施例は、車両等に搭載可能な電子機器であって、かつ金属筐体で覆われるとともに、無線通信のためのアンテナを備える電子機器に関する。無線通信には、例えば、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が使用される。このようなアンテナにおける金属筐体の影響を低減するために、例えば、アンテナは金属筐体の上に貼り付けられる。しかしながら、電子機器では、車両取付時の制約により金属筐体のサイズが規定されており、アンテナを金属筐体の上に貼り付ける場合、金属筐体のサイズを小さくしなければならない。一方、電子機器の高性能化のため、金属筐体のサイズを小さくすることは望まれない。また、アンテナを金属筐体の上に貼り付ける場合、アンテナ周囲の金属の影響で所望のアンテナ特性を確保できないおそれがある。

また、アンテナにおける金属筐体の影響を低減するために、例えば、アンテナは、金属部品の少ない別体の表示装置に搭載される。５ＧＨｚの無線ＬＡＮに対応する場合、屋外の使用において気象レーダを検知したときに異なるチャネルに遷移しなければならないという電波認証規定が定められている。電子機器から離れて配置される表示装置にアンテナを搭載した場合、電子機器と表示装置との間を接続するケーブルの挿入損失により、電波認証規定に適合できなくなるおそれがある。

本実施例に係る電子機器は、階段形状の上段面にアンテナパターンが設けられ、下段面にグランドパターンが設けられるアンテナモジュールを使用する。金属筐体の天板に相当する１つの面の一部には開口部が設けられており、開口部からアンテナパターンが露出するようにアンテナモジュールが金属筐体に取り付けられる。その際、金属筐体の１つの面の裏側とグランドパターンが対向する。また、金属筐体の内部には、通信回路とグランド部とを設けた基板が配置される。このような構造において、金属筐体の１つの面の裏側とグランドパターンが電気的に接続され、グランドパターンとグランド部が同軸ケーブルによって電気的に接続され、グランド部と金属筐体とが電気的に接続される。このように、アンテナパターンが露出されるとともに、アンテナモジュール、金属筐体、基板においてグランドレベルが共通化されるので、金属筐体の影響が低減される。

なお、以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行、直交からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。

図１は、電子機器１００の構造を示す斜視図である。図２は、電子機器１００の構造を示す部分断面図である。これは、図１のＡ－Ａ’線において切断した場合の部分斜視図でもある。図３（ａ）－（ｂ）は、アンテナモジュール２０の構造を示す。図３（ａ）は、アンテナモジュール２０の上面図であり、図３（ｂ）は、アンテナモジュール２０の下面図である。図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、電子機器１００の高さ方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。ここでは、ｘ軸の正方向を「前方」、「前側」、ｘ軸の負方向を「後方」、「後側」、ｙ軸の正方向を「右方」、「右側」、ｙ軸の負方向を「左方」、「左側」、ｚ軸の正方向を「上方」、「上側」、ｚ軸の負方向を「下方」、「下側」ということもある。そのため、ｘ軸は前後方向に延び、ｙ軸は左右方向に延び、ｚ軸は上下方向に延びるといえる。

金属筐体１０は、中空の箱形形状を有する。金属筐体１０は、六面体であり、矩形状の第１面１２ａ、第２面１２ｂ、第３面１２ｃ等によって囲まれる。図１では省略されるが、第４面１２ｄから第６面１２ｆも含まれており、第１面１２ａから第６面１２ｆは面１２と総称される。ここで、第１面１２ａは天板に相当し、金属筐体１０の上側に配置される。第１面１２ａには、上下方向に貫通した開口部１４が設けられる。開口部１４のサイズについては後述する。

アンテナモジュール２０における土台２２は、階段形状を有し、上段面３０と下段面３２が左右方向にずれて配置される。具体的には、左側に上段面３０が配置され、右側に下段面３２が配置され、上段面３０と下段面３２との間にそれらを結ぶように右下がりの段差面３４が配置される。上段面３０、下段面３２、段差面３４は、樹脂等により一体的に形成される。上段面３０の左側部分にはアンテナパターン４０が設けられる。アンテナパターン４０は、蒸着、メッキ、板金のいずれかにより形成される。また、下段面３２から、段差面３４、上段面３０の右側部分にわたって連続的にグランドパターン４２が設けられる。グランドパターン４２も、蒸着、メッキ、板金のいずれかにより形成される。また、下段面３２におけるグランドパターン４２上には、導電クッション４４が貼り付けられる。

このようなアンテナモジュール２０の上段面３０と段差面３４は、第１面１２ａの下側から開口部１４を貫通して、開口部１４の上側に露出する。一方、アンテナモジュール２０の下段面３２は、開口部１４を貫通せず、第１面１２ａの裏側に対向する。そのため、開口部１４は、上段面３０と段差面３４とを貫通させ、下段面３２を貫通させないサイズを有する。このようにアンテナモジュール２０を金属筐体１０に取り付けることによって、上段面３０に設けられるアンテナパターン４０と、上段面３０および段差面３４に設けられるグランドパターン４２が、開口部１４から露出する。ここで、第１面１２ａの表側と、露出したアンテナパターン４０およびグランドパターン４２とが略同一の高さを有することによって、第１面１２ａとアンテナパターン４０とグランドパターン４２が略面一の構造となる。また、下段面３２に設けられるグランドパターン４２が、第１面１２ａの裏側に対向する。保護部２４は、上面が開口した箱形形状を有しており、土台２２の下側に嵌め込まれて固定される。保護部２４は、土台２２の下側を保護する。土台２２の下側の構造については後述する。

図４は、電子機器１００の構造を示す部分断面図である。これは、図１のＡ－Ａ’線における部分断面図に相当する。電子機器１００における金属筐体１０の第１面１２ａ、第２面１２ｂ、開口部１４と、アンテナモジュール２０、保護部２４は、前述の構造を有し、前述のごとく配置される。ここでは、第４面１２ｄが底地板として配置される。前述のごとく、金属筐体１０の内部は中空構造を有しており、ｘ－ｙ平面に広がる第１基板６０ａ、第２基板６０ｂ、第３基板６０ｃ、第４基板６０ｄが上から順に配置される。ここでは、第１基板６０ａから第４基板６０ｄは基板６０と総称されるので、複数の基板６０が上下方向に配置される。なお、金属筐体１０に収納される基板６０の数は「４」に限定されない。ここでは、複数の基板６０のうちの第２基板６０ｂに着目する。第２基板６０ｂの上側の面には通信回路６２が設けられ、第２基板６０ｂの下側の面にはグランド部６４が下側の面に広がるように設けられる。通信回路６２、グランド部６４には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。

以下では、電子機器１００におけるグランドの接続について説明する。前述のごとく、アンテナモジュール２０の下段面３２に配置されるグランドパターン４２は、第１面１２ａの裏側に対向する。また、当該グランドパターン４２上には導電クッション４４が貼り付けられるので、グランドパターン４２と第１面１２ａの裏側は、導電クッション４４を介して接触する。これにより、グランドパターン４２と金属筐体１０は第１ＧＮＤ接点Ｇ１において電気的に接続される。なお、グランドパターン４２と第１面１２ａの裏側は、ねじ等によって接続されてもよい。

図３（ｂ）のごとく、土台２２の下側には、裏側パターン４６が設けられる。裏側パターン４６は、グランドパターン４２と同様に形成される。また、土台２２の下段面３２には、上側の面と下側の面とを貫通するようにスルーホール（図示せず）が設けられており、スルーホールを介してグランドパターン４２と裏側パターン４６とが接続される。そのため、裏側パターン４６もグランドに相当する。この裏側パターン４６は第２ＧＮＤ接点Ｇ２において同軸ケーブル５０の一端側に接続される。ここでは、一例として２本の同軸ケーブル５０が示される。

図４のごとく、同軸ケーブル５０の他端は、第２基板６０ｂの下側の面に設けられた接続部６６に接続される。特に、接続部６６はグランド部６４に設けられているので、同軸ケーブル５０の他端は、第３ＧＮＤ接点Ｇ３においてグランド部６４に接続される。その結果、グランドパターン４２は、同軸ケーブル５０を介してグランド部６４に電気的に接続される。さらに、第２基板６０ｂは金属筐体１０にねじ（図示せず）等によって固定されるので、第２基板６０ｂに設けられるグランド部６４は、第４ＧＮＤ接点Ｇ４において金属筐体１０に電気的に接続される。

このように、電子機器１００では、アンテナパターン４０が金属筐体１０の外部に露出する。また、グランドパターン４２と金属筐体１０が第１ＧＮＤ接点Ｇ１で電気的に接続され、グランドパターン４２とグランド部６４とが第２ＧＮＤ接点Ｇ２と第３ＧＮＤ接点Ｇ３を介して電気的に接続される。さらに、グランド部６４と金属筐体１０とが第４ＧＮＤ接点Ｇ４で電気的に接続される。その結果、金属筐体１０、アンテナモジュール２０、第２基板６０ｂのグランドが共通の電位となる。

本発明の実施例によれば、アンテナパターンを金属筐体から露出させるので、金属筐体の影響を低減できる。また、グランドパターンと第１面の裏側とを接続するので、アンテナモジュールと金属筐体とを電気的に接続できる。また、グランドパターンとグランド部とを同軸ケーブルを介して接続するので、アンテナモジュールと第２基板とを電気的に接続できる。また、グランド部と金属筐体とを接続するので、第２基板と金属筐体とを電気的に接続できる。また、アンテナモジュールと金属筐体と基板とが電気的に接続されるので、金属筐体の影響を低減できる。また、アンテナモジュールと金属筐体と基板とが電気的に接続されるので、アンテナ利得を向上できる。また、アンテナ利得が向上するので、伝送距離を長くできる。また、アンテナ利得が向上するので、車両内の設置位置の自由度を向上できる。また、上段面の一部にもグランドパターンが設けられるので、金属筐体の影響をさらに低減できる。

本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の電子機器は、１つの面に開口部が設けられる金属筐体と、金属筐体の内部に配置され、通信回路とグランド部が設けられる基板と、上段面と下段面がずれて配置される土台と、上段面に設けられるアンテナパターンと、下段面に設けられるグランドパターンとを有するアンテナモジュールとを備える。アンテナモジュールにおいて、上段面に設けられるアンテナパターンが、金属筐体の１つの面の開口部から露出するとともに、下段面に設けられるグランドパターンが、金属筐体の１つの面の裏側に対向し、下段面に設けられるグランドパターンは、金属筐体の１つの面の裏側に電気的に接続されるとともに、基板に設けられるグランド部にケーブルによって電気的に接続され、基板に設けられるグランド部は、金属筐体に電気的に接続される。

この態様によると、アンテナパターンが露出し、かつアンテナモジュールと金属筐体と基板とが電気的に接続されるので、金属筐体の影響を低減できる。

グランドパターンは、下段面から、上段面の一部にわたって連続的に設けられてもよい。この場合、上段面の一部にもグランドパターンが設けられるので、金属筐体の影響をさらに低減できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施例において、グランドパターン４２は、上段面３０の一部まで延びる形状を有する。しかしながらこれに限らず例えば、グランドパターン４２は、下段面３２だけに配置される形状を有してもよく、下段面３２から段差面３４に延びる形状を有してもよい。本変形例によれば、構造の自由度を向上できる。

１０金属筐体、１２面、１４開口部、１６取付部、２０アンテナモジュール、２２土台、２４保護部、３０上段面、３２下段面、３４段差面、４０アンテナパターン、４２グランドパターン、４４導電クッション、４６裏側パターン、５０同軸ケーブル、６０基板、６２通信回路、６４グランド部、６６接続部、１００電子機器。

Claims

１つの面に開口部が設けられる金属筐体と、
前記金属筐体の内部に配置され、通信回路とグランド部が設けられる基板と、
上段面と下段面がずれて配置される土台と、前記上段面に設けられるアンテナパターンと、前記下段面に設けられるグランドパターンとを有するアンテナモジュールとを備え、
前記アンテナモジュールにおいて、前記上段面に設けられる前記アンテナパターンが、前記金属筐体の１つの面の前記開口部から露出するとともに、前記下段面に設けられる前記グランドパターンが、前記金属筐体の１つの面の裏側に対向し、
前記下段面に設けられる前記グランドパターンは、前記金属筐体の１つの面の裏側に電気的に接続されるとともに、前記基板に設けられる前記グランド部にケーブルによって電気的に接続され、
前記基板に設けられる前記グランド部は、前記金属筐体に電気的に接続されることを特徴とする電子機器。
前記グランドパターンは、前記下段面から、前記上段面の一部にわたって連続的に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。