WO2012011465A1 - 無線通信機能付き電子機器 - Google Patents

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WO2012011465A1
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antenna
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希 李
友貴 鈴木
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アルプス電気株式会社
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    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device that can be input by an operation member and capable of wireless communication, and particularly relates to an electronic device with a wireless communication function suitable for in-vehicle use.
  • in-vehicle electronic devices such as a car navigation system, an antenna and a transmission / reception circuit (wireless communication processing unit) are provided to construct an in-vehicle wireless LAN with a mobile phone held by a driver, for example.
  • Electronic devices with a wireless communication function that can perform wireless communication with a station or the like have been put into practical use.
  • this type of electronic device is operated by operating a hazard switch arranged in front of the driver's seat in order to enable wireless communication with the driver's seat or a mobile phone in the vicinity thereof with good sensitivity.
  • a technique of incorporating an antenna into a button has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • an antenna is disposed at one end of a circuit board in the electronic device disposed on the instrument panel so as to face the media insertion port of the electronic device.
  • a circuit board in the electronic device disposed on the instrument panel so as to face the media insertion port of the electronic device.
  • the present invention has been made in view of the situation of the prior art as described above, and its purpose is a wireless communication function that can significantly reduce assembly costs without requiring an antenna mounting operation or a cable routing operation from an antenna power feeding unit. It is to provide an electronic device with attached.
  • the present invention provides an electronic component having at least an operation member, an external connection terminal, and a conductive attachment member, a circuit board on which the electronic component is mounted, and an input operation of the operation member.
  • an electronic device with a wireless communication function including a control unit that performs processing in accordance with a wireless communication processing unit that performs processing of a wireless signal, a matching circuit that is connected to the wireless communication processing unit at a high frequency is provided, and An attachment member is fixed to the circuit board in an electrically open state, and the matching circuit is connected to a predetermined position of the attachment member at a high frequency, thereby making the attachment member an antenna having the predetermined position as a power feeding unit. Configured to work.
  • a conductive metal material is used for a mounting member (for example, a mounting plate or an outer shell case) of an electronic component having an operating member, and the mounting member exists in the vicinity of the operating member protruding to the outside.
  • the mounting member By supplying power to a predetermined position of the mounting member that is not grounded, the mounting member can be operated as an antenna that resonates in a specific frequency band.
  • the impedance matching is performed by inserting a matching circuit between the power feeding unit of the mounting member and the wireless communication processing unit such as the transmission / reception circuit, the mounting member of the electronic component is not manufactured as an antenna.
  • the mounting member can be operated as an antenna that can withstand practical use, and an electronic device with a wireless communication function that does not require a dedicated antenna can be obtained.
  • the electronic component includes a mounting plate made of a metal plate having leg pieces fixed to the circuit board, and the mounting board is included in the mounting member that operates as an antenna.
  • the electronic component includes a metal outer case that supports the operation member and is fixed to the circuit board while being held by the mounting plate, and the outer case also operates as an antenna.
  • the outer case When included in the member, it is easy to increase the sensitivity of wireless communication. If the operation member made of a conductive metal material is operated as a part of the antenna in addition to the outer shell case, it is easy to further increase the sensitivity of wireless communication.
  • an in-vehicle wireless LAN can be constructed with a mobile phone or the like held by the driver. Therefore, it is preferable.
  • the electronic device with a wireless communication function of the present invention pays attention to the fact that conductive attachment members are frequently used for electronic parts such as an encoder having an operation member, and this attachment member is in an electrically open (non-grounded) state.
  • the mounting member In addition to being fixed to the circuit board and connecting the matching circuit at a high frequency to a predetermined position of the mounting member, the mounting member is operated as an antenna, so that a dedicated antenna is not required. This eliminates the need for an antenna mounting operation and an operation for routing the cable from the antenna power supply section, and can greatly reduce the assembly cost.
  • the electronic device is an in-vehicle electronic device in which various operation members are arranged at positions where the user can operate in the vehicle, such as a car navigation system, and the plurality of operation members.
  • One of them is the operating body 10 of the encoder 1 shown in FIGS.
  • the encoder 1 is mounted on a circuit board 2.
  • the plurality of external connection terminals 11 of the encoder 1 are electrically connected to the control unit 4 via a corresponding wiring pattern 3 on the circuit board 2 side. It is connected to the.
  • the control unit 4 is disposed on the circuit board 2, and when the user manually operates the operation body 10 of the encoder 1, processing corresponding to the input operation is performed by the control unit 4.
  • the circuit board 2 is provided with a wireless communication processing unit 5 that is a transmission / reception circuit and a matching circuit 6 that is an LC circuit (see FIG. 4). Has been.
  • the wireless communication processing unit 5 and the matching circuit 6 are connected at a high frequency by a transmission line 7.
  • the encoder 1 includes a synthetic resin base 12 that holds a plurality of external connection terminals 11 by insert molding, and an outer shell case 13 that is placed and fixed on the base 12. 13 supports the operating body 10 so that it can be rotated and pushed. As shown in FIG. 1, the encoder 1 includes a first detection unit 14 that detects a change in the rotational position of the operating body 10 in an internal space that is covered by the outer shell case 13 on the base 12, and an operation unit. A second detection unit 15 that detects that the body 10 has been pushed is incorporated, and external connection terminals 11 are led out from the first and second detection units 14 and 15, respectively.
  • the operating body 10 is a columnar body made of aluminum or the like.
  • the outer shell case 13 is made of zinc die cast or the like, and has an appearance in which the cylindrical portion 13b is erected on the flange portion 13a.
  • One end portion of the outer shell case 13 (the tip portion of the cylindrical portion 13b) is adjacent to the operating body 10, and the other end portion (the flange portion 13a) of the outer shell case 13 is attached to the base 12 by a mounting plate 16 made of a metal plate. It is held with.
  • the mounting plate 16 includes an escape hole 16 a that penetrates the cylindrical portion 13 b of the outer shell case 13, a plurality of mounting pieces 16 b that are caulked and fixed to the base 12, and a pair of leg pieces 16 c that are fixed to the circuit board 2.
  • the outer shell case 13 and the mounting plate 16 are fixed to the circuit board 2 while holding the operating body 10 and the base 12 as integrally stacked mounting members. Then, as shown in FIG. 3, one leg piece 16 c is connected to the matching circuit 6 via the transmission line 8 at a high frequency, whereby a power feeding signal is supplied to the leg piece 16 c from the wireless communication processing unit 5. Like that. However, the other leg piece 16c is in an electrically open state, and the mounting plate 16, the outer shell case 13, and the operating body 10 made of a conductive metal material are all ungrounded.
  • the predetermined leg piece 16c of the encoder 1 serves as a power feeding portion
  • the mounting plate 16 and the outer shell case 13, which are metal mounting members, and the metal operating body 10 are provided.
  • the voltage standing wave ratio (VSWR) of the antenna section of the encoder 1 changes as shown by a solid curve A shown in FIG. 5 according to the frequency.
  • the antenna unit can be resonated in a 2.4 GHz band suitable for distance wireless communication.
  • a matching circuit 6 as shown in FIG. 4 is used. However, when power is supplied to the antenna portion of the encoder 1 without the matching circuit 6 interposed, the matching circuit 6 shown in FIG. Desired antenna characteristics were not obtained as shown by the dashed curve B.
  • the electronic apparatus with a wireless communication function includes the metal mounting plate 16 and the outer shell case 13 that are mounting members of the encoder 1, and the metal operating body 10 that protrudes to the outside. Cooperate to operate as an antenna unit that resonates in a desired frequency band, so there is no need to provide a dedicated antenna. That is, not only in the present embodiment example, metal materials are often used for attachment members and operation members of electronic components such as encoders. Therefore, these attachment members are supplied by supplying power to predetermined positions via a matching circuit. It is possible to operate the operation member as one antenna.
  • the leg piece 16c formed on the attachment plate 16 of the encoder 1 is used as a power feeding portion. Therefore, when the attachment plate 16 is attached to the circuit board 2, the leg piece 16c is transmitted. If it connects with the track
  • the mounting plate 16 of the encoder 1 not only the mounting plate 16 of the encoder 1 but also the operating body 10 projecting outside and the outer shell case 13 adjacent to the operating body 10 operate as a part of the antenna. Therefore, it is easy to increase the sensitivity of wireless communication.
  • the L component and C component of the matching circuit 6 are used.
  • the value of may be changed as appropriate.
  • the LC circuit which is a matching circuit, is used even when an attachment member or an operation member of an electronic component other than the encoder (for example, a push switch or a variable resistor) is operated as an antenna or when the operating frequency band is not 2.4 GHz band.
  • the present invention can be applied with appropriate changes. Therefore, the present invention can be applied to electronic devices other than those mounted on the vehicle.
  • the operation member (operation body) is disposed at a position where it can be operated by a user in the vehicle.
  • the in-vehicle wireless LAN can be constructed with the mobile phone held by the driver, the practical value is increased.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

【課題】アンテナの取付作業やその給電部からケーブルを引き回す作業が不要で組立コストを大幅に低減できる無線通信機能付き電子機器を提供すること。 【解決手段】操作体１０を有する電子部品（例えばエンコーダ）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、回路基板２に設けた無線通信処理部５と整合回路６とを伝送線路７にて接続すると共に、電子部品１の金属製で接地されていない取付部材（取付板１６や外殻ケース１３）をアンテナとして動作させるために、取付板１６の所定位置（脚片１６ｃ）と整合回路６とを伝送線路８にて接続し、該所定位置を給電部となすことにより、専用のアンテナが不要な無線通信機能付き電子機器が得られる。

Description

無線通信機能付き電子機器
　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等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を電子機器の回路基板に取り付けなければならないため、やはり組立コストの増大を余儀なくされる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の給電部からケーブルを引き回す作業が不要で組立コストを大幅に低減できる無線通信機能付き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部材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電子機器において、前記無線通信処理部と高周波的に接続された整合回路を設けると共に、前記取付部材を電気的にオープンな状態で前記回路基板に固着し、この取付部材の所定位置に前記整合回路を高周波的に接続することにより、前記取付部材を前記所定位置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部材（例えば取付板や外殻ケース）には導電性の金属材料を用いることが多く、しかも該取付部材は外部に突出する操作部材の近傍に存するため、金属製で接地されていない取付部材の所定位置に給電することによって、この取付部材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。その際、取付部材の給電部と送受信回路等の無線通信処理部との間に整合回路を挿入してインピーダンスをマッチングさせているため、電子部品の取付部材がアンテナとして製造されたものでなくても、該取付部材を実用に耐えうるアンテナとして動作させることができ、専用のアンテナが不要な無線通信機能付き電子機器が得られる。
　上記の構成において、電子部品が、回路基板に固着される脚片を有する金属板製の取付板を備えており、この取付板がアンテナとして動作する取付部材に含まれていると、回路基板に設けた伝送線路に取付板の脚片を接続させることにより、取付部材に対する給電が簡単に行えるようになため、電子部品の実装時に給電用の接続を別途行う必要がなくなり、組立コストをさらに低減することができる。この場合において、電子部品が、操作部材を支持すると共に取付板に抱持された状態で回路基板に固定される金属製の外殻ケースを備えており、この外殻ケースもアンテナとして動作する取付部材に含まれていると、無線通信の感度を高めることが容易になる。また、この外殻ケースに加えて導電性の金属材料からなる操作部材もアンテナの一部として動作するようにしてあると、無線通信の感度をさらに高めることが容易になる。
　また、上記の構成において、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部品であると、運転者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好ましい。
　本発明の無線通信機能付き電子機器は、操作部材を有するエンコーダ等の電子部品に導電性の取付部材が多用されていることに着目し、この取付部材を電気的にオープン（非接地）の状態で回路基板に固着すると共に、この取付部材の所定位置に整合回路を高周波的に接続することによって、該取付部材をアンテナとして動作させるようにしたので、専用のアンテナが不要である。それゆえ、アンテナの取付作業やアンテナの給電部からケーブルを引き回す作業が不要となり、組立コストを大幅に低減することができる。
本発明の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。 該エンコーダの外観図である。 該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。 該エンコーダと無線通信処理部との間に挿入されている整合回路の一例を示す等価回路図である。 該エンコーダのアンテナ部の周波数と電圧定在波比との相関関係を示す特性図である。
　以下、本発明の実施形態例に係る無線通信機能付き電子機器について、図１～図５を参照しつつ説明する。本実施形態例に係る電子機器は、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２に示すエンコーダ１の操作体１０である。このエンコーダ１は回路基板２に実装されており、図３に示すように、エンコーダ１の複数の外部接続端子１１はそれぞれ回路基板２側の対応する配線パターン３を介して制御部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と、ＬＣ回路である整合回路６（図４参照）とが配設されている。これらの無線通信処理部５と整合回路６間は伝送線路７によって高周波的に接続されている。
　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とを備えており、この外殻ケース１３が操作体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。また、図１に示すように、エンコーダ１には基台１２上で外殻ケース１３に覆われている内部空間に、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はアルミニウム等からなる柱状体である。外殻ケース１３は亜鉛ダイキャスト等からなり、鍔部１３ａ上に円筒部１３ｂを起立させた外観を呈する。外殻ケース１３の一端部（円筒部１３ｂの先端部）は操作体１０に隣接しており、外殻ケース１３の他端部（鍔部１３ａ）は金属板からなる取付板１６によって基台１２と共に抱持されている。この取付板１６には、外殻ケース１３の円筒部１３ｂを貫通させる逃げ孔１６ａと、基台１２にかしめ固定される複数の取付片１６ｂと、回路基板２に固着される一対の脚片１６ｃとが設けられている。すなわち、外殻ケース１３および取付板１６は一体的に積層された取付部材として、操作体１０および基台１２を保持しつつ回路基板２に固定されている。そして、図３に示すように、一方の脚片１６ｃを伝送線路８を介して整合回路６と高周波的に接続することによって、この脚片１６ｃに無線通信処理部５から給電信号が供給されるようにしている。ただし、他方の脚片１６ｃは電気的にオープンな状態にしてあり、導電性の金属材料からなる取付板１６と外殻ケース１３および操作体１０はいずれも非接地である。
　このように構成された電子機器では、エンコーダ１の所定の脚片１６ｃを給電部となしているため、金属製の取付部材である取付板１６および外殻ケース１３と、金属製の操作体１０とが協働して、所定の周波数帯域で共振するアンテナ部として動作するようになっている。本実施形態例の場合、エンコーダ１の該アンテナ部の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は、周波数に応じて図５に示す実線曲線Ａのように変化するので、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信に好適な２．４ＧＨｚ帯で該アンテナ部を共振させることができる。なお、本実施形態例においては図４に示すような整合回路６を採用しているが、この整合回路６を介在させずにエンコーダ１の該アンテナ部に給電した場合には、図５に示す破線曲線Ｂのように所望のアンテナ特性は得られなかった。
　以上説明したように本実施形態例に係る無線通信機能付き電子機器は、エンコーダ１の取付部材である金属製の取付板１６および外殻ケース１３と、外部に突出する金属製の操作体１０とが協働して、所望の周波数帯域で共振するアンテナ部として動作するというものなので、わざわざ専用のアンテナを設ける必要がない。すなわち、本実施形態例に限らず、エンコーダ等の電子部品の取付部材や操作部材には金属材料が用いられることが多いため、整合回路を介して所定位置に給電することによって、これらの取付部材や操作部材を１つのアンテナとして動作させることが可能である。そして本実施形態例の場合、整合回路６を介して取付板１６の所定位置に給電することにより、図５に示すようにエンコーダ１のアンテナ部（取付板１６および外殻ケース１３と操作体１０）が所望の周波数帯域（２．４ＧＨｚ帯）で共振することが確認できた。その結果、アンテナの取付作業やアンテナの給電部からケーブルを引き回す作業を行う必要がなくなるため、無線通信機能付き電子機器の組立コストを大幅に低減することができる。
　また、本実施形態例にあっては、エンコーダ１の取付板１６に形成された脚片１６ｃを給電部となしているため、取付板１６を回路基板２に取り付ける際に、脚片１６ｃを伝送線路８に接続させれば給電が可能となる。そのため、エンコーダ１の実装時に給電用の接続を別途行う必要がなく、組立コストをさらに低減することができる。
　また、本実施形態例にあっては、エンコーダ１の取付板１６だけでなく、外部に突出する操作体１０と、この操作体１０に隣接する外殻ケース１３も、アンテナの一部として動作するため、無線通信の感度を高めることが容易である。
　なお、エンコーダ１のアンテナ部の大きさや形状等が上記した実施形態例と異なる場合、例えば、操作体１０が非金属でアンテナ動作に寄与しない場合等には、整合回路６のＬ成分やＣ成分の値を適宜変更すればよい。また、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）の取付部材や操作部材をアンテナとして動作させる場合や、使用周波数帯域が２．４ＧＨｚ帯でない場合にも、整合回路であるＬＣ回路を適宜変更すれば本発明を適用することは可能である。それゆえ、本発明は車載用以外の電子機器にも適用可能であるが、上記した実施形態例のように、操作部材（操作体）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、運転者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　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　整合回路
　７，８　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　取付片
　１６ｃ　脚片

Claims (5)

  1. 　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部材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電子機器において、
    　前記無線通信処理部と高周波的に接続された整合回路を設けると共に、前記取付部材を電気的にオープンな状態で前記回路基板に固着し、この取付部材の所定位置に前記整合回路を高周波的に接続することにより、前記取付部材を前記所定位置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無線通信機能付き電子機器。
  2. 　請求項１の記載において、前記電子部品が、前記回路基板に固着される脚片を有する金属板製の取付板を備えており、この取付板が前記取付部材に含まれていることを特徴とする無線通信機能付き電子機器。
  3. 　請求項２の記載において、前記電子部品が、前記操作部材を支持すると共に前記取付板に抱持された状態で前記回路基板に固定される金属製の外殻ケースを備えており、この外殻ケースも前記取付部材に含まれていることを特徴とする無線通信機能付き電子機器。
  4. 　請求項３の記載において、前記操作部材が導電性の金属材料からなり、この操作部材がアンテナの一部として動作するようにしてあることを特徴とする無線通信機能付き電子機器。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項の記載において、前記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た車載用電子部品であることを特徴とする無線通信機能付き電子機器。
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