JPWO2012039210A1

JPWO2012039210A1 - 電子機器

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Publication number: JPWO2012039210A1
Application number: JP2012534964A
Authority: JP
Inventors: 友貴鈴木; 希李; 佐藤　亮; 亮佐藤; 秀晴大竹
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2031-08-10
Also published as: JP5496347B2; US20130189936A1; WO2012039210A1; US8903335B2

Abstract

【課題】アンテナの取付作業やアンテナ給電部からケーブルを引き回す作業が不要で、コストダウンならびに小型化が促進しやすい無線通信機能付きの電子機器を提供する。【解決手段】操作体１０を有する電子部品（エンコーダ）１を回路基板２に実装し、操作体１０の入力操作に応じた処理を制御部４にて行う電子機器において、電子部品１の取付板１６に、無線通信処理部５と高周波的に接続される給電用脚片１６ｂと、切欠き部１６ｈを介して給電用脚片１６ｂと隣接する第１の短絡脚片１６ｃと、給電用脚片１６ｂからやや離れて位置する第２の短絡脚片１６ｅとを設ける。短絡脚片１６ｃ，１６ｅはグランド部と接続され、切欠き部１６ｈの幅や深さを適宜選択してインピーダンスの調整を行い、短絡脚片１６ｅの大きさや形成位置を適宜選択して共振周波数の調整を行う。これにより、取付板１６が給電用脚片１６ｂを給電部とする逆Ｆ型アンテナとして動作する。【選択図】図１

Description

本発明は、操作部材による入力操作が可能であると共に無線通信が可能な電子機器に係り、特に、車載用等として好適な無線通信機能付きの電子機器に関するものである。

近年、カーナビゲーションシステムなどの車載用電子機器において、アンテナや送受信回路（無線通信処理部）を付設することにより、例えば運転者の保持する携帯電話機等と車内無線ＬＡＮを構築して、外部の基地局等との無線通信が行えるようにした無線通信機能付きの電子機器が実用化されている。

この種の電子機器としては、従来、運転席やその近傍に存する携帯電話機等との無線通信が良好な感度で行えるようにするために、運転席の正面に配設されているハザードスイッチの操作釦にアンテナを組み込むという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、この種の電子機器の他の従来例として、インストルメントパネルに配設された電子機器内の回路基板の一端部に、この電子機器のメディア挿入口を臨むようにアンテナを配置させることによって、運転席やその近傍に存する携帯電話機等との無線通信が良好な感度で行えるようにすると共に、アンテナの給電部と回路基板に設けられた送受信回路とをケーブルを用いて接続する必要をなくした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１８７４８９号公報特開２００６−２７２９９８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術では、アンテナをハザードスイッチの操作釦に組み込む作業や、このアンテナの給電部からケーブルを送受信回路まで引き回す作業が煩雑となるため、組立コストが増大してしまうという問題があった。また、特許文献２に開示されている従来技術では、アンテナの給電部と送受信回路とをケーブルを用いて接続する必要はないものの、メディア挿入口との位置関係を考慮してアンテナの取付位置を選定する必要があるため、電子機器の回路基板の特定領域がアンテナの取付領域に限定されることになってしまい、結果的に回路基板の小型化が促進しにくいという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、アンテナの取付作業やアンテナ給電部からケーブルを引き回す作業が不要で、コストダウンならびに小型化が促進しやすい無線通信機能付きの電子機器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、少なくとも操作部材と外部接続端子および導電性の取付板を有する電子部品と、この電子部品が実装された回路基板と、前記操作部材の入力操作に応じた処理を行う制御部と、無線信号の処理を行う無線通信処理部とを備えた無線通信機能付きの電子機器において、前記取付板に、給電用脚片と、この給電用脚片と切欠き部を介して隣接するインピーダンス調整用の第１の短絡脚片と、前記給電用脚片からの離反距離を前記第１の短絡脚片よりも大きくした共振周波数調整用の第２の短絡脚片とを設け、前記給電用脚片を前記無線通信処理部と高周波的に接続すると共に、前記第１の短絡脚片と前記第２の短絡脚片をそれぞれグランド部と接続することにより、前記取付板を前記給電用脚片を給電部とするアンテナとして動作させるように構成した。

操作部材を有する電子部品の取付板は、構成部材の保持や回路基板に対する取付強度確保のために用いられるものであるため、折曲加工しやすい導電性の金属板からなるのが一般的であり、外部に突出する操作部材の近傍に配置されることが多い。したがって、取付板の所定位置に給電すれば、この取付板を特定の周波数帯域で共振するアンテナとして動作させることが可能となる。そして、接地される第１の短絡脚片と給電用脚片（給電部）との間に存する切欠き部の幅や深さを適宜選択することによってインピーダンスが調整できるため、給電部におけるリターンロスを大幅に低減させるインピーダンスのマッチングが可能となる。その結果、この取付板（アンテナ）と無線通信処理部との間に整合回路を挿入する必要がなくなる。しかも、この取付板は、接地される第２の短絡脚片の大きさや形成位置を適宜選択することによって共振周波数が調整できるため、所望の周波数帯域で共振するアンテナとして動作させることが可能である。それゆえ、このようにアンテナ機能を兼ね備えた電子部品を採用することによって、専用のアンテナや整合回路が不要でありながら、所望の周波数帯域で無線通信の感度が良好な無線通信機能付きの電子機器が得られる。なお、アンテナ兼用の電子部品の構成部材に、例えば金属製の外殻部材などのように取付板と接触する導電性部材が含まれる場合には、この導電性部材もアンテナの一部として動作させることができる。

上記の構成において、第１の短絡脚片の数は特に限定されないが、一対の第１の短絡脚片が給電用脚片を中心とする略線対称な位置関係で設けられていると、インピーダンスの調整が容易に行えるようになって好ましい。

また、上記の構成において、第２の短絡脚片の数も特に限定されないが、一対の第２の短絡脚片が給電用脚片を中心とする略線対称な位置関係で設けられていると、共振周波数の調整が容易に行えるようになって好ましい。

また、上記の構成において、取付板の平面視形状が略方形であり、その略平行な一方の辺で回路基板側へ折曲された部分に給電用脚片と第１の短絡脚片が形成されていると共に、他方の辺で回路基板側へ折曲された部分に第２の短絡脚片が形成されていると、取付板の形状を単純化できて設計や加工が容易になって好ましい。

本発明は、操作部材を有する電子部品に導電性の取付板が多用されていることに着目し、この取付板の所定位置に給電用脚片を設けて給電すると共に、インピーダンス調整用の第１の短絡脚片と共振周波数調整用の第２の短絡脚片をそれぞれ取付板の適宜位置に設けて接地させることによって、この取付板をアンテナとして動作させるようにした。このようにアンテナ機能を兼ね備えた電子部品を採用することによって、専用のアンテナや整合回路が不要でありながら、所望の周波数帯域で無線通信の感度が良好な無線通信機能付きの電子機器が得られる。その結果、アンテナ取付作業や給電部からのケーブル引き回し作業を行う必要がなくなると共に、アンテナや整合回路の取付スペースを省略できるため、無線通信機能付き電子機器のコストダウンならびに小型化を促進できる。

本発明の第１実施形態例に係る電子機器に用いられたアンテナ兼用エンコーダの断面図である。第１実施形態例に係る電子機器の本体側と該エンコーダとの接続関係を説明するためのブロック図である。図１に示すエンコーダを一方向から見た斜視図である。図１に示すエンコーダを他方向から見た斜視図である。図１に示すエンコーダの側面図である。本発明の第２実施形態例に係る電子機器に用いられたアンテナ兼用エンコーダの斜視図である。図６に示すエンコーダの側面図である。図６に示すエンコーダの断面図である。

以下、本発明の実施形態例に係る電子機器について図面を参照しながら説明する。まず、図１〜図５を参照しつつ第１実施形態例に係る電子機器について説明すると、この電子機器は、例えばカーナビゲーションシステム等のように各種の操作部材が車内のユーザによって操作可能な位置に配設されている車載用電子機器であり、これら複数の操作部材のうちの１つが、図１や図３〜図５に示すエンコーダ１の操作体１０である。

図１に示すように、エンコーダ１は回路基板２に実装されており、図２に示すように、この回路基板２側の対応する配線パターン３を介してエンコーダ１の複数の外部接続端子１１がそれぞれ制御部４と電気的に接続されている。この制御部４は回路基板２に配設されており、ユーザがエンコーダ１の操作体１０を手動操作すると、その入力操作に応じた処理が制御部４で行われるようになっている。また、車内無線ＬＡＮ用の無線通信が行えるようにするために、回路基板２には、送受信回路である無線通信処理部５が配設されている。

このエンコーダ１は、インサート成形によって複数の外部接続端子１１を保持する合成樹脂製の基台１２と、この基台１２上に載置固定された外殻ケース１３と、これら外殻ケース１３および基台１２を一体化している取付板１６とを備えている。また、図１に示すように、エンコーダ１の基台１２上で外殻ケース１３に覆われている内部空間には、操作体１０の回転位置変化を検出する第１の検出部１４と、操作体１０がプッシュ操作されたことを検出する第２の検出部１５とが組み込まれており、これら第１および第２の検出部１４，１５からそれぞれ外部接続端子１１が導出されている。

操作体１０は柱状に形成されており、図示せぬ操作つまみが操作体１０に外嵌されるようになっている。外殻ケース１３は、基台１２上に載置された鍔部１３ａと、鍔部１３ａ上に起立する円筒部１３ｂとを有している。そして、鍔部１３ａは取付板１６によって基台１２と共に抱持されており、円筒部１３ｂは操作体１０を回転操作可能かつプッシュ操作可能に支持している。

取付板１６は導電性金属板を折曲加工して形成されたものであり、その平面視形状は略長方形である。この取付板１６は、た略長方形の天板部１６ａと、天板部１６ａの一方の長辺で回路基板２側へ折曲された部分に設けられた給電用脚片１６ｂおよび２つの第１の短絡脚片１６ｃ（図３参照）と、天板部１６ａの他方の長辺で回路基板２側へ折曲された部分に設けられた取付脚片１６ｄおよび第２の短絡脚片１６ｅ（図４参照）と、給電用脚片１６ｂの幅方向両側と取付脚片１６ｄの幅方向両側に設けられた４つのかしめ片１６ｆとを有しており、各かしめ片１６ｆは基台１２にかしめ固定されている。また、天板部１６ａには逃げ孔１６ｇが設けられており、この逃げ孔１６ｇに外殻ケース１３の円筒部１３ｂを貫通させている。

取付板１６の給電用脚片１６ｂは２つの第１の短絡脚片１６ｃの中間に位置しており、図２に示すように、この給電用脚片１６ｂを伝送線路６を介して無線通信処理部５と高周波的に接続することにより、給電用脚片１６ｂに給電信号が供給されて取付板１６を特定の周波数帯域で共振するアンテナとして動作させることが可能となる。

また、取付板１６の第１の短絡脚片１６ｃと第２の短絡脚片１６ｅは、回路基板２に設けられた図示せぬ接地導体（グランド部）と接続される。図３に示すように、第１の短絡脚片１６ｃは切欠き部１６ｈを介して給電用脚片１６ｂと隣接しており、この切欠き部１６ｈの幅や深さを適宜選択することによってインピーダンスを調整できるため、給電部（給電用脚片１６ｂ）におけるリターンロスを大幅に低減させるインピーダンスのマッチングが行える。それゆえ、給電用脚片１６ｂと無線通信処理部５との間に整合回路を挿入する必要はない。一方、第２の短絡脚片１６ｅは、給電用脚片１６ｂから第１の短絡脚片１６ｃまでの距離よりも大きい所定距離だけ該給電用脚片１６ｂから離れて位置している。この第２の短絡脚片１６ｅの大きさや形成位置を適宜選択することによって共振周波数を調整できるため、取付板１６を所望の周波数帯域（例えば２．４ＧＨｚ帯）で共振するアンテナとして動作させることができる。

取付板１６の取付脚片１６ｄは、回路基板２の電気的に孤立したランド（図示せず）に半田付けされる。つまり、この取付脚片１６ｄは、回路基板２上にエンコーダ１を安定した姿勢で強固に取り付けるために必要な脚片であるが、電気的にはオープンな状態に保たれている（図２参照）。本実施形態例において、取付脚片１６ｄは給電用脚片１６ｂと略同形で形成位置も略対称になっているが、これは、略対称な位置に一対設けられる取付脚片の一方を給電用脚片１６ｂとして流用したためである。取付板１６の４つのかしめ片１６ｆは、Ｌ字状に折曲されて基台１２の底面の四隅近傍にかしめ固定されている。つまり、積層状態の基台１２および鍔部１３ａを取付板１６の天板部１６ａと各かしめ片１６ｆとの間に挟み込んだ状態で抱持しており、これにより、基台１２と外殻ケース１３および取付板１６の三者が一体化されている。

このように構成された電子機器では、エンコーダ１の取付板１６の給電用脚片１６ｂを給電部となし、インピーダンス調整用の第１の短絡脚片１６ｃと共振周波数調整用の第２の短絡脚片１６ｅをそれぞれ取付板１６の適宜位置に設けることによって、この取付板１６が所定の周波数帯域で共振する逆Ｆ型アンテナとして動作するようになっている。具体的には、本実施形態例に係るエンコーダ１の取付板１６をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信に好適な２．４ＧＨｚ帯で共振させられることが確認できた。なお、取付板１６と接触する外殻ケース１３が導電性材料からなる場合には、この外殻ケース１３もアンテナの一部として動作させることができる。また、本実施形態例では、インピーダンス調整を容易に行えるようにするために、給電用脚片１６ｂを中心とする略線対称な位置関係で２つの第１の短絡脚片１６ｃを設けているが、第１の短絡脚片１６ｃが１つだけでもインピーダンス調整は可能である。

以上説明したように、本実施形態例に係る電子機器で用いられているエンコーダ１は、取付板１６の所定位置に給電用脚片１６ｂを設けて給電部となしているため、この取付板１６が特定の周波数帯域で共振するアンテナとして動作可能である。また、接地される第１の短絡脚片１６ｃと給電部（給電用脚片１６ｂ）との間に存する切欠き部１６ｈの幅や深さを適宜選択することによってインピーダンスを調整できるため、この給電部と無線通信処理部５との間に整合回路を挿入する必要がない。しかも、この取付板１６は、接地される第２の短絡脚片１６ｅの大きさや形成位置を適宜選択することによって共振周波数を調整できるため、所望の周波数帯域で共振するアンテナとして動作させることができる。それゆえ、かかるアンテナ兼用のエンコーダ１を採用することにより、専用のアンテナや整合回路が不要でありながら、所望の周波数帯域（例えば２．４ＧＨｚ帯）で無線通信の感度が良好な無線通信機能付きの電子機器が実現できる。その結果、アンテナ取付作業や給電部からのケーブル引き回し作業を行う必要がなくなると共に、アンテナや整合回路の取付スペースを省略できるため、無線通信機能付き電子機器のコストダウンならびに小型化を促進することができる。

なお、エンコーダ等の電子部品において、構成部材の保持や回路基板に対する取付強度確保のために金属板からなる取付板を用いることは一般的なので、本実施形態例ではエンコーダ１自体の構造を特に複雑化せずに、このエンコーダ１にアンテナ機能を付加することができる。

次に、図６〜図８を参照しつつ本発明の第２実施形態例について説明する。ただし、これらの図において、前述した第１実施形態例の説明に用いた図１〜図５と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。

図６〜図８に示すエンコーダ２１は、給電用脚片１６ｂや第１および第２の短絡脚片１６ｃ，１６ｅの形成位置等が第１実施形態例のエンコーダ１と大きく異なっている。すなわち、この第２実施形態例では、取付板１６の天板部１６ａの一方の短辺から垂下する折曲片として給電用脚片１６ｂと第１の短絡脚片１６ｃが形成されていると共に、他方の短辺から垂下する折曲片として２つの第２の短絡脚片１６ｅが形成されている。また、天板部１６ａの各長辺で折曲された部分には、取付脚片１６ｄと２つのかしめ片１６ｆがそれぞれ形成されている。このように給電用脚片１６ｂの形成位置は取付板１６への給電に好適な所望位置に設定することができ、それに伴って第１の短絡脚片１６ｃや第２の短絡脚片１６ｅの形成位置を適宜設定することができる。また、この第２実施形態例では、インピーダンス調整用の第１の短絡脚片１６ｃは１つしか設けていないが、共振周波数の調整を容易に行えるようにするために、給電用脚片１６ｂを中心とする略線対称な位置関係で２つの第２の短絡脚片１６ｅを設けている。このように第１の短絡脚片１６ｃや第２の短絡脚片１６ｅの数も任意に選択可能である。

なお、上記の各実施形態例では、アンテナ兼用の電子部品がエンコーダである場合について説明したが、エンコーダ以外の電子部品（例えばプッシュスイッチや可変抵抗器）の取付板をアンテナとして動作させる場合も、基本的な構造はこれら各実施形態例と同様でよい。また、使用周波数帯域が２．４ＧＨｚ帯でない場合も、第２の短絡脚片１６ｅの大きさや形成位置を変更したり、切欠き部１６ｈの幅や深さを変更することによって対応可能である。したがって、本発明は車載用以外の電子機器にも適用可能であるが、第１実施形態例で説明したように、操作体１０が車内のユーザによって操作可能な位置に配設されていると、ユーザの保持する携帯電話機等と車内無線ＬＡＮを構築することができるため実用的価値が高まる。

１，２１エンコーダ（電子部品）
２回路基板
３配線パターン
４制御部
５無線通信処理部
６伝送線路
１０操作体（操作部材）
１１外部接続端子
１２基台
１３外殻ケース
１４，１５検出部
１６取付板
１６ｂ給電用脚片
１６ｃ第１の短絡脚片
１６ｄ取付脚片
１６ｅ第２の短絡脚片
１６ｈ切欠き部

Claims

少なくとも操作部材と外部接続端子および導電性の取付板を有する電子部品と、この電子部品が実装された回路基板と、前記操作部材の入力操作に応じた処理を行う制御部と、無線信号の処理を行う無線通信処理部とを備えた無線通信機能付きの電子機器において、
前記取付板に、給電用脚片と、この給電用脚片と切欠き部を介して隣接するインピーダンス調整用の第１の短絡脚片と、前記給電用脚片からの離反距離を前記第１の短絡脚片よりも大きくした共振周波数調整用の第２の短絡脚片とを設け、
前記給電用脚片を前記無線通信処理部と高周波的に接続すると共に、前記第１の短絡脚片と前記第２の短絡脚片をそれぞれグランド部と接続することにより、前記取付板を前記給電用脚片を給電部とするアンテナとして動作させるようにしたことを特徴とする電子機器。
請求項１の記載において、一対の前記第１の短絡脚片が前記給電用脚片を中心とする略線対称な位置関係で設けられていることを特徴とする電子機器。
請求項１または２の記載において、一対の前記第２の短絡脚片が前記給電用脚片を中心とする略線対称な位置関係で設けられていることを特徴とする電子機器。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記取付板の平面視形状が略方形であり、その略平行な一方の辺で前記回路基板側へ折曲された部分に前記給電用脚片と前記第１の短絡脚片が形成されていると共に、他方の辺で前記回路基板側へ折曲された部分に前記第２の短絡脚片が形成されていることを特徴とする電子機器。