JP7096451B1 - 無線通信モジュールの評価装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1および図2に示すように、評価装置100は、被検体である無線通信モジュール1を評価するための装置である。評価装置100の説明に先だって、無線通信モジュール1について説明する。
図4に示すように、無線通信モジュール1は、アンテナ基板2と、RFIC3とを備える。
アンテナ基板2は、矩形板状の基材4と、アンテナパターン5(図5参照)とを備える。基材4は、例えば、誘電正接が小さく(すなわち、高周波信号の損失が小さく)、高周波信号の伝送特性の良い材料で形成されている。アンテナパターン5は、基材4の一方の面4a(-X方向の面)または基材4の内部に形成されている。
図1に示すように、評価装置100は、被検体保持ユニット10と、第1温度調整機構20と、収容ケース30と、気体供給部40と、移動機構50と、測定用アンテナユニット60と、第2温度調整機構70と、位置確認機構80と、チャンバ90と、を備える。
被検体保持ユニット10は、基台11と、背板12と、支持板13と、複数の支持柱14(図2参照)と、押さえ板15と、を備える。
背板12は、基台11の上部から上方に延出する。支持板13は、背板12の前面(-X方向の面)に重ねられている。本実施形態では、背板12および支持板13は、X方向に垂直である。
押さえ板15が樹脂で形成されていると、無線通信モジュール1で送受信される電波に対する影響を小さくできる。よって、無線通信モジュール1の特性を精度よく評価することができる。
図3および図4に示すように、第1温度調整機構20は、無線通信モジュール1の温度を調整する。
第1温度調整機構20は、温度調整器21と、ヒートスプレッダ22と、調整用温度センサ23と、伝熱シート24と、モニタ用温度センサ25と、ヒートシンク26と、電源27と、制御部28と、露点計29(図2参照)と、を備える。
本実施形態では、第2部分22BのY方向の寸法は、第1部分22AのY方向の寸法より小さい。第2部分22BのZ方向の寸法は、第1部分22AのZ方向の寸法より小さい。
ヒートシンク26は、温度調整器21および無線通信モジュール1の温度を短時間で上昇または降下させることができる。
制御部28は、調整用温度センサ23の検出値に基づいて、電源27から温度調整器21に流れる電流を制御することにより、温度調整器21の温度を調整する。
露点計29(図2参照)は、収容ケース30内の露点を測定する。
図2および図5に示すように、収容ケース30は、被検体となる無線通信モジュール1および温度調整器21を収容する。収容ケース30は、ケース本体31と、閉止板32とを備える。
発泡倍率3倍の発泡ポリプロピレン(厚さ5mm、比誘電率1.3)で形成された閉止板32を用いて電波の透過に関するシミュレーションを行ったところ、周波数57GHz~71GHzの電波の透過損失は最大で約0.1dBとなった。発泡ポリプロピレンの発泡倍率が2倍である閉止板32(比誘電率1.5)を用いること以外は同様のシミュレーションを行ったところ、透過損失は最大で約0.2dBとなった。発泡ポリプロピレンの発泡倍率が5倍である閉止板32(比誘電率1.2)を用いること以外は同様のシミュレーションを行ったところ、透過損失は最大で約0.04Bとなった。このように、閉止板32を構成する発泡体の発泡倍率を3倍以上とすることによって、透過損失を低くする(例えば、0.1dB以下とする)ことができるという結果が得られた。なお、周波数57GHz~71GHzは、60GHz帯で用いられる無線通信モジュールの適用周波数範囲の例である。
発泡体の発泡倍率は、50倍以下とすることができる。これにより、閉止板32の機械的強度を確保できる。
例えば、閉止板32は、収容ケース30内の気圧が所定値未満のとき、ケース本体31の開口端31aに、全周にわたって当接する。これにより、閉止板32はケース本体31の前面開口を塞ぎ、収容ケース30内は閉空間となる。
収容ケース30の内圧が所定値以上となると、閉止板32の少なくとも一部はケース本体31の開口端31aから離れる。例えば、閉止板32の周縁部は、隣り合う固定具36の間において、ケース本体31の開口端31aから離れる。これにより、収容ケース30内の気体は、閉止板32と、ケース本体31の開口端31aとの隙間から外部に放出(排出)可能となる。そのため、収容ケース30は、閉止板32の少なくとも一部が開口端31aから離間して気体を排出可能である。
図5および図6に示すように、気体供給部40は、乾燥気体の供給源41と、複数の導入路42と、複数の放出部43と、を備える。
供給源41は、例えば、メンブレンフィルタによって気体から水分を除去することにより、乾燥気体を得る。供給源41は、シリカゲルなどの除湿剤によって気体から水分を除去することにより乾燥気体を得る構成であってもよい。供給源41は、このほか、気体を冷却することにより水分を除去して乾燥気体を得る構成であってもよい。気体としては、特に限定されないが、空気、窒素などが挙げられる。
放出部43は、筒状(詳しくは、円筒状)に形成されている。放出部43には、複数の放出孔44が形成されている。放出孔44は、例えば、放出部43の内周面から外周面にかけて放出部43を貫通して形成されている。放出孔44は、例えば円形状の貫通孔である。放出孔44は、放出部43内の乾燥気体を放出部43の外に放出させ、収容ケース30の内部に供給することができる。複数の放出孔44は、放出部43の長さ方向に並んで形成されている。複数の放出孔44は、放出部43の長さ方向に間隔をおいて形成されている。
2つの放出部43のうち一方を第1放出部43Aという(図6参照)。第1放出部43Aは、Y方向に沿う姿勢とされ、収容ケース30の内部空間の上部に設置されている。放出孔44は第1放出部43Aの下部に形成されているため、乾燥気体は下方に向けて放出される。
2つの放出部43のうち他方を第2放出部43Bという(図6参照)。第2放出部43Bは、Y方向に沿う姿勢とされ、収容ケース30の内部空間の下部に設置されている。放出孔44は第2放出部43Bの上部に形成されているため、乾燥気体は上方に向けて放出される。
図1に示すように、移動機構50は、スライドレール51と、スライダ52とを備える。
スライドレール51は、チャンバ90の底面に設けられている。スライドレール51は、X方向に沿って延在する直線状のレールである。
スライダ52は、被検体保持ユニット10の下部に設けられている。スライダ52は、スライドレール51に沿って移動可能である。被検体保持ユニット10は、スライダ52によって、スライドレール51に沿ってX方向に移動可能である。そのため、被検体保持ユニット10は、測定用アンテナユニット60に対する離間距離を任意に定めることができる。
測定用アンテナユニット60は、基台61と、支持板63と、複数の支持柱64と、押さえ板65と、測定用アンテナモジュール101(測定用アンテナ)と、を備える。
支持板63は、基台61から上方に延出する。支持柱64は、支持板63の前面から前方(+X方向)に延出する。押さえ板65は、測定用アンテナモジュール101を保持するホルダとして機能する。押さえ板65は、測定用アンテナモジュール101で送受信される電波に対する影響が少なく、熱伝導率が低い材料、例えばPEEK等の樹脂で構成される。押さえ板65は、測定用アンテナモジュール101をヒートスプレッダ72に向けて押さえ込んでいる。
第2温度調整機構70は、ヒートスプレッダ72と、ヒートシンク76とを備える。ヒートスプレッダ72は、被検体保持ユニット10のヒートスプレッダ22と同様の構造であってよい。ヒートスプレッダ72は、例えば、伝熱シートを介して測定用アンテナモジュール101のRFICに接している。ヒートシンク76は、例えば、空冷式のヒートシンクである。
位置確認機構80は、レーザ光源などの光源81と、受光部82とを備える。受光部82は、光源81からの光を受光する。光源81は、測定用アンテナユニット60の基台61の前面に設けられている。受光部82は、被検体保持ユニット10の支持板13の前面に設けられている。
チャンバ90は、被検体保持ユニット10、第1温度調整機構20、収容ケース30、気体供給部40、移動機構50、測定用アンテナユニット60、第2温度調整機構70および位置確認機構80を収容する。チャンバ90は、外部からの電磁波の影響を受けず、かつ外部への電磁波の漏洩を抑制できる。チャンバ90は、内部での電磁波の反射を抑制できる。
図1に示す評価装置100を用いて無線通信モジュール1を評価する方法の一例を説明する。
この例では、無線通信モジュール1と測定用アンテナモジュール101との間の電波の送受信状態を確認することによって、無線通信モジュール1の温度特性を評価する評価試験を行う。
乾燥気体は、実施される評価試験の温度に応じて、収容ケース30内で結露が発生しない条件(または結露が少ない条件)を満足するように調整される。例えば、乾燥気体の湿度は、評価試験の温度範囲の下限値において結露が生じないように選択される。例えば、評価試験の温度範囲の下限値が-40℃である場合、-40℃で結露が起きないように、乾燥気体の湿度が設定される。
具体的には、例えば、無線通信モジュール1から送信された電波を、測定用アンテナモジュール101に受信させることで、無線通信モジュール1は適正な送信ができているか否かを評価することができる。測定用アンテナモジュール101から送信された電波を、無線通信モジュール1に受信させることで、無線通信モジュール1は適正な受信ができているか否かを評価することができる。
評価装置100では、気体供給部40は、チャンバ90の全体ではなく、収容ケース30内に乾燥気体を供給するため、収容ケース30の内部空間の全体に乾燥気体を行き渡らせ、無線通信モジュール1の結露を抑制することができる。
評価装置100では、収容ケース30内に供給された気体が、収容ケース30の内圧上昇とともに逐次排出されるため、収容ケース30において乾燥気体の循環が適切に行われ、収容ケース30内は、乾燥気体の雰囲気が維持される。よって、結露による無線通信モジュール1の不具合を抑制し、無線通信モジュール1の温度特性を適正に評価することができる。
図3に示すヒートスプレッダ22は、第1部分22Aと第2部分22Bとを有する二層構造であるが、ヒートスプレッダは、三層以上の構造であってもよい。ヒートスプレッダは、単層構造であってもよい。
図3および図4に示す温度調整器21としては、ペルチェ素子を例示したが、温度調整器は特に限定されない。温度調整器は、ニクロム線等の電熱線などのヒータであってもよい。温度調整器は、チラー(冷却水循環装置)などの冷却機構を備えていてもよい。
図5に示す気体供給部40における放出部43の数は2つであるが、放出部の数は1または複数(2以上の任意の数)であってよい。
Claims (5)
- 被検体となる無線通信モジュールの温度を調整する温度調整器と、
前記無線通信モジュールおよび前記温度調整器を収容する収容ケースと、
前記収容ケース内に乾燥気体を供給する気体供給部と、
前記無線通信モジュールに対向して設けられ、測定用の電波を送受信する測定用アンテナと、を備え、
前記収容ケースは、ケース本体と、前記ケース本体の開口を塞ぐ閉止板と、を有し、
前記閉止板は、発泡体である誘電体により形成され、前記ケース本体の開口端に対して当接および離間可能とされ、
前記収容ケースは、前記収容ケースの内圧が所定値以上となったときに、前記閉止板の少なくとも一部が前記ケース本体の開口端から離間して前記収容ケース内の気体を排出可能とされている、
無線通信モジュールの評価装置。 - 前記気体供給部は、前記乾燥気体を供給する供給源と、前記乾燥気体を放出する1または複数の放出孔が形成された筒状の放出部を備え、
少なくとも一つの前記放出部は、前記収容ケースの上部に、前記放出孔を下に向けて設置されるか、前記収容ケースの下部に、前記放出孔を上に向けて設置される、
請求項1記載の無線通信モジュールの評価装置。 - 複数の前記放出孔は、前記放出部の長さ方向に間隔をおいて形成されている、
請求項2記載の無線通信モジュールの評価装置。 - 前記放出部は複数設けられ、
複数の前記放出部は、前記収容ケースの上部に、前記放出孔を下に向けて設置された第1放出部と、前記収容ケースの下部に、前記放出孔を上に向けて設置された第2放出部と、を含む、
請求項2または3記載の無線通信モジュールの評価装置。 - 前記閉止板は、発泡体で形成され、前記発泡体の発泡倍率は3倍以上である、請求項1~4のうちいずれか1項に記載の無線通信モジュールの評価装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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