JP4770810B2 - Wireless transmitter - Google Patents
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Description
本発明は、セキュリティ分野等で用いられる無線送信機に関する。 The present invention relates to a wireless transmitter used in the security field or the like.
従来、携帯電話やパソコンなどにおいては、パスワードロック／アンロック又は電源オン／オフなどの自動化が要望されており、また、自動車においては、ドアロック／アンロックなどの自動化が要望されている。これらの要望に応えるべく、近年、様々な手法が考案されている。例えば、ＩＤ（Identification）識別手法を用い、ユニークなＩＤが割り当てられた無線送信機をユーザが携帯することによって、ユーザが離れた場合に携帯電話やパソコンなどのパスワードロックが行われ、ユーザが近づいた場合にアンロックが行われる手法が考案されている。 Conventionally, there has been a demand for automation such as password lock / unlock or power on / off in mobile phones and personal computers, and there is a demand for automation such as door lock / unlock in automobiles. In recent years, various methods have been devised to meet these demands. For example, when a user carries a wireless transmitter to which a unique ID is assigned using an ID (Identification) identification method, password lock is performed on a mobile phone or a personal computer when the user leaves and the user approaches A method has been devised in which unlocking is performed in the event of a failure.
この種の無線送信機では、携帯性の観点から小型又は薄型であることが好ましく、特に、ユーザが常に携帯する財布や社員証ホルダなどに収納できるようにカードタイプのものが好ましい。また、長寿命化の観点から、この種の無線送信機では電池などの電源素子を備えることが好ましい。例えば、特許文献１には、電源素子を備えることによって長寿命化が可能であり、電源素子、アンテナ及び電子回路を一平面上に並置することによって薄型化が可能であるキーレスエントリ送信機が無線送信機として記載されている。
ところで、この種の無線送信機は、ユーザの動作によって誤認識がなされないように、無指向性であることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載の無線送信機では、アンテナと電源素子とを結ぶ方向の放射強度が低下してしまうという問題があった。 By the way, this type of wireless transmitter is preferably non-directional so as not to be misrecognized by the user's operation. However, the wireless transmitter described in Patent Document 1 has a problem in that the radiation intensity in the direction connecting the antenna and the power supply element decreases.
そこで、本発明は、アンテナと電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することが可能な無線送信機を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless transmitter capable of reducing a decrease in radiation intensity in a direction connecting an antenna and a power supply element.
本願発明者らは、アンテナ部と電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下の問題について鋭意検討を重ねた結果、この問題はアンテナ部の高さに対して電源素子の高さが大きいことに起因することを見出した。詳説すれば、特許文献１に示されるような電子回路を構成する部品の高さは電源素子の高さに比べて小さいので、アンテナ部と電子回路を構成する部品とを結ぶ方向の放射強度の低下は比較的小さい。これに対して、アンテナ部の高さは電源素子の高さに比べて大きいので、アンテナ部から放射された電磁波が電源素子によって遮られ、アンテナ部と電源素子とを結ぶ方向の放射強度が低下していた。 The inventors of the present application have made extensive studies on the problem of a decrease in radiation intensity in the direction connecting the antenna unit and the power supply element. As a result, the problem is that the height of the power supply element is larger than the height of the antenna unit. I found out that it was caused. More specifically, since the height of the parts constituting the electronic circuit as shown in Patent Document 1 is smaller than the height of the power supply element, the radiation intensity in the direction connecting the antenna part and the parts constituting the electronic circuit is reduced. The decline is relatively small. On the other hand, since the height of the antenna part is larger than that of the power supply element, the electromagnetic wave radiated from the antenna part is blocked by the power supply element, and the radiation intensity in the direction connecting the antenna part and the power supply element is reduced. Was.
そこで、本発明の無線送信機は、送信信号を生成する電子回路と、アンテナを有し、送信信号を無線で送信するためのアンテナ部と、電子回路に電力を供給する電源素子とを備える無線送信機において、電子回路と、アンテナ部と、電源素子とは、それぞれ基準平面に対向して配置されており、基準平面に垂直な方向のアンテナ部の厚さは、基準平面に垂直な方向の電源素子の厚さ以上であることを特徴とする。 Therefore, a wireless transmitter according to the present invention is a wireless device that includes an electronic circuit that generates a transmission signal, an antenna, an antenna unit for transmitting the transmission signal wirelessly, and a power supply element that supplies power to the electronic circuit. In the transmitter, the electronic circuit, the antenna unit, and the power supply element are respectively arranged to face the reference plane, and the thickness of the antenna unit in the direction perpendicular to the reference plane is in the direction perpendicular to the reference plane. It is more than the thickness of a power supply element.
この無線送信機によれば、アンテナ部の厚さが電源素子の厚さ以上であるので、アンテナ部から放射された電磁波が電源素子によって遮られ難く、アンテナ部と電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。その結果、この無線送信機によれば、無指向性を実現することが可能となる。 According to this wireless transmitter, since the thickness of the antenna unit is equal to or greater than the thickness of the power supply element, electromagnetic waves radiated from the antenna unit are not easily blocked by the power supply element, and radiation in a direction connecting the antenna unit and the power supply element is achieved. A decrease in strength can be reduced. As a result, according to this wireless transmitter, omnidirectionality can be realized.
上記したアンテナは、電子回路に接続された一対の端子を有しており、上記した電源素子は、電子回路に接続されたプラス電極及びマイナス電極を有しており、アンテナにおける一対の端子の何れか一方は、電源素子におけるマイナス電極に接続されていることが好ましい。 The antenna described above has a pair of terminals connected to the electronic circuit, and the power supply element described above has a plus electrode and a minus electrode connected to the electronic circuit. One of them is preferably connected to the negative electrode of the power supply element.
例えば、数百ＭＨｚ以上の高周波信号を放射する場合、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が安定な電位に高周波的に接地されていないと、放射強度が低下してしまう。すなわち、アンテナ利得が低下してしまう。 For example, when a high-frequency signal of several hundred MHz or higher is radiated, the radiation intensity is reduced unless one of a pair of terminals of the antenna is grounded to a stable potential at a high frequency. That is, the antenna gain is reduced.
この構成によれば、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が電源素子におけるマイナス電極に接続されているので、すなわち、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が安定な電位に高周波的に接地されているので、アンテナ利得を高めることができる。更に、この構成によれば、電源素子におけるマイナス電極がアンテナ部と共にアンテナとして機能することとなり、アンテナ利得をより高めることができる。 According to this configuration, since either one of the pair of terminals in the antenna is connected to the negative electrode in the power supply element, that is, one of the pair of terminals in the antenna is grounded to a stable potential at high frequency. Therefore, the antenna gain can be increased. Furthermore, according to this configuration, the negative electrode in the power supply element functions as an antenna together with the antenna unit, and the antenna gain can be further increased.
また、この構成によれば、アンテナにおける一方の端子の電位が比較的安定し、その結果、スプリアスを低減することができると共に、放射ノイズを低減することができる。 In addition, according to this configuration, the potential of one terminal of the antenna is relatively stable. As a result, spurious can be reduced and radiation noise can be reduced.
上記した無線送信機では、電源素子におけるマイナス電極の面積は、基準平面に投影されるアンテナ部の面積と基準平面に投影される電子回路の面積との総和より大きいことが好ましい。 In the radio transmitter described above, the area of the negative electrode in the power supply element is preferably larger than the sum of the area of the antenna portion projected onto the reference plane and the area of the electronic circuit projected onto the reference plane.
この構成によれば、電源素子におけるマイナス電極の面積が比較的大きいので、アンテナにおける一方の端子の電位をより安定化することができ、アンテナ利得をより高めることができると共に、スプリアス及び放射ノイズをより低減することができる。 According to this configuration, since the area of the negative electrode in the power supply element is relatively large, the potential of one terminal of the antenna can be further stabilized, the antenna gain can be further increased, and spurious and radiation noise can be reduced. It can be further reduced.
上記したアンテナは平面アンテナである。また、上記したアンテナは基準平面と平行であり、電源素子は平板上をなし、基準平面と平行である。このような構成において、アンテナを有するアンテナ部から放射される電磁波が電源素子によって遮られることがある。しかしながら、上記した構成の無線送信機によれば、上記したようにアンテナ部の厚さが電源素子の厚さ以上であるので、アンテナ部から放射される電磁波に対して電源素子が障壁となることがない。 The antenna described above is a planar antenna. The antenna described above is parallel to the reference plane, and the power source element is on a flat plate and is parallel to the reference plane. In such a configuration, an electromagnetic wave radiated from an antenna portion having an antenna may be blocked by the power supply element. However, according to the radio transmitter having the above-described configuration, the thickness of the antenna unit is equal to or greater than the thickness of the power supply element as described above, and thus the power supply element becomes a barrier against electromagnetic waves radiated from the antenna unit. There is no.
上記したアンテナ部は、基準平面に対向して配置された回路基板を更に有し、上記したアンテナは、回路基板上に形成された配線パターンであり、基準平面に垂直な方向の回路基板の厚さと基準平面に垂直な方向の配線パターンの厚さとの総和は、電源素子の厚さ以上である。又は、上記したアンテナ部は、基準平面に対向して配置された回路基板を更に有し、アンテナは、回路基板上に搭載された積層型アンテナ部品であり、基準平面に垂直な方向の回路基板の厚さと基準平面に垂直な方向の積層型アンテナ部品の厚さとの総和は、電源素子の厚さ以上である。この構成によれば、回路基板の厚さを変更することによって、容易に、アンテナ部の厚さを電源素子の厚さ以上とすることができる。 The antenna unit described above further includes a circuit board disposed to face the reference plane, and the antenna described above is a wiring pattern formed on the circuit board, and the thickness of the circuit board in a direction perpendicular to the reference plane. And the thickness of the wiring pattern in the direction perpendicular to the reference plane is equal to or greater than the thickness of the power supply element. Alternatively, the antenna unit described above further includes a circuit board disposed to face the reference plane, and the antenna is a laminated antenna component mounted on the circuit board, and is a circuit board in a direction perpendicular to the reference plane. And the thickness of the laminated antenna component in the direction perpendicular to the reference plane is equal to or greater than the thickness of the power supply element. According to this configuration, by changing the thickness of the circuit board, the thickness of the antenna portion can be easily made equal to or greater than the thickness of the power supply element.
上記した電源素子のマイナス電極は、電源素子における基準平面側に配置されており、電源素子は、電子回路に接続されたプラス電極及びマイナス電極を有すると共に、マイナス電極から基準平面と平行な方向に延びたマイナス電極端子を有しており、電源素子のマイナス電極端子は、回路基板における基準平面側の裏面に接続されており、上記したアンテナは、回路基板における裏面と反対側の表面に配置され、電子回路に接続された一対の端子を有しており、アンテナにおける一対の端子の何れか一方は、電源素子のマイナス電極端子と電気的に接続されていることが好ましい。 The negative electrode of the power supply element described above is arranged on the reference plane side of the power supply element. The power supply element has a plus electrode and a minus electrode connected to the electronic circuit, and extends from the minus electrode in a direction parallel to the reference plane. The negative electrode terminal of the power supply element is connected to the back surface on the reference plane side of the circuit board, and the antenna described above is disposed on the surface opposite to the back surface of the circuit board. Preferably, the antenna has a pair of terminals connected to the electronic circuit, and one of the pair of terminals in the antenna is electrically connected to the negative electrode terminal of the power supply element.
この構成によれば、基準平面からのアンテナ部の底面の高さと基準平面からの電源素子２０の底面の高さとの差を小さくすることができる。したがって、上記したようにアンテナ部の厚さを電源素子の厚さ以上とすることによって、基準平面からのアンテナ部の高さが基準平面からの電源素子の高さより高くなり、アンテナ部から放射される電磁波に対して電源素子が障壁となることがない。
According to this configuration, the difference between the height of the bottom surface of the antenna unit from the reference plane and the height of the bottom surface of the
本発明によれば、アンテナと電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することが可能な無線送信機を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radio transmitter which can reduce the fall of the radiation intensity of the direction which connects an antenna and a power supply element can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図１は、本発明の実施形態に係る無線送信機の電気的な構成を示す回路図である。図１に示す無線送信機１は、信号処理部（電子回路）１２と、送信信号生成部（電子回路）１４と、アンテナ１６と、電池（電源素子）２０とを備えている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a wireless transmitter according to an embodiment of the present invention. A wireless transmitter 1 shown in FIG. 1 includes a signal processing unit (electronic circuit) 12, a transmission signal generation unit (electronic circuit) 14, an
信号処理部１２は、ＣＰＵとメモリとから構成されている。メモリには、ＩＤナンバーと通信フォーマットとが予め記憶されている。ＩＤナンバーは、無線送信機ごとに割り振られたユニークなナンバーであり、通信フォーマットは予めプログラムされたものである。メモリには、揮発性のものや不揮発性のものなど様々なメモリが適用可能である。ＣＰＵは、これらのＩＤナンバー及び通信フォーマットをメモリから読み込み、出力信号として送信信号生成部１４へ断続的に且つ定期的に出力する。
The
送信信号生成部１４は、信号処理部１２からの出力信号を受け、この出力信号におけるＩＤナンバーを含む送信信号を生成する。具体的には、送信信号生成部１４は、信号処理部１２からの出力信号における通信フォーマットに従って、信号処理部１２からの出力信号におけるＩＤナンバーを用いて例えば３００ＭＨｚの搬送波を変調した変調信号を生成する。換言すれば、送信信号生成部１４は、例えば、転送レートが９６００ｂｐｓの２値ＦＳＫ変調信号に変調した変調信号を生成する。送信信号生成部１４は、この変調信号を送信信号としてアンテナ１６へ出力する。
The transmission
アンテナ１６は、送信信号生成部１４からの送信信号を電磁波に変換して放射する。
The
電池２０は、信号処理部１２及び送信信号生成部１４へ電力を供給する。例えば、電池２０は、リチウムイオン電池であり、定格でＤＣ３Ｖの電圧を出力する。電池２０では、信号処理部１２と送信信号生成部１４との最低動作電圧レベルにもよるが、例えば１．８〜３．３Ｖの間で電流が消費される。
The
このような回路構成により、無線送信機１は、ＩＤナンバーを含む送信信号を電磁波として断続的に且つ定期的に出力し続ける。 With such a circuit configuration, the wireless transmitter 1 continues to output a transmission signal including an ID number intermittently and periodically as an electromagnetic wave.
次に、無線送信機１の物理的な構成を詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態に係る無線送信機の物理的な構成を示す正面図（ＸＹＺ直交座標系のＸＹ平面における図）であり、図３は、図２におけるIII−III線に沿う断面図である。図２及び図３に示すように、無線送信機１は、カード型の薄型形状をなしている。なお、図２及び図３では、無線送信機１の内部構造を分かりやすくするために、カード型のケースの裏面側壁５のみが記載されており、カード型のケースの表面側壁及び側面側壁が省略されている。
Next, the physical configuration of the wireless transmitter 1 will be described in detail. 2 is a front view (a diagram in the XY plane of the XYZ orthogonal coordinate system) showing the physical configuration of the wireless transmitter according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is taken along the line III-III in FIG. It is sectional drawing. As shown in FIGS. 2 and 3, the wireless transmitter 1 has a card-type thin shape. 2 and 3, only the
無線送信機１は、カード型のケースの内部に回路基板１０及び上記した電池２０を備えている。回路基板１０上には、上記した信号処理部１２及び送信信号生成部１４が搭載されると共に、上記したアンテナ１６が配線パターンによって形成されている。回路基板１０には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基板)やＦＲ４基板など様々な基板が適用可能である。
The wireless transmitter 1 includes a
本実施形態では、アンテナ１６は、スパイラル形状の配線パターンによって形成されており、平面状をなしている。この配線パターンの両端部は、一対の端子１６ａ，１６ｂとなっている。アンテナ１６の一対の端子１６ａ，１６ｂはそれぞれ送信信号生成部１４の一対の出力端子に接続されている。なお、本実施形態では、端子１６ｂがグランド端子となっており、送信信号生成部１４のグランド側出力端子に接続されている。このアンテナ１６と、回路基板１０においてアンテナ１６が形成された部分１０ａとがアンテナ部１８を構成している。
In the present embodiment, the
電池２０は、平板状の略直方体をなしており、内部に平行平板であるプラス電極２１及びマイナス電極２３を有している。マイナス電極２３は、電池２０に対してケースの裏面側壁５の内面（基準平面）５ａに対向する底面２０ａ側に配置され、プラス電極２１は、電池２０に対して底面２０ａと反対側の上面２０ｂ側に配置される。電池２０は、プラス電極２１及びマイナス電極２３にそれぞれ接続されたプラス電極端子２２とマイナス電極端子２４とを有している。
The
マイナス電極端子２４は、ケースの裏面側壁５の内面５ａと平行な方向に延びており、
回路基板１０におけるケースの裏面側壁５の内面５ａに対向する側の裏面に接続されている。プラス電極端子２２は、ケースの裏面側壁５の内面５ａと平行な方向に延びており、
回路基板１０における裏面と反対側の表面に接続されている。このようにして、電池２０は信号処理部１２及び送信信号生成部１４に電力を供給する。電池２０の外装は金属で覆われており、外装の金属はプラス電極２１及びマイナス電極２３と絶縁されている。
The
The
The
回路基板１０と電池２０とは、ケースの裏面側壁５の内面（基準平面）５ａに対向して配置されている。上述したように、回路基板１０は信号処理部１２、送信信号生成部１４及びアンテナ部１８を有しているので、信号処理部１２と、送信信号生成部１４と、アンテナ部１８と、電池２０とは、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対向して配置されている。このようにして、信号処理部１２と、送信信号生成部１４と、アンテナ部１８と、電池２０とは、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対して横並びに並置されることとなる。すなわち、アンテナ部１８及びアンテナ１６は、電池２０と略平行に横並びに並置されることとなる。これにより、無線送信機１の形状を薄型なカード形状とすることができる。
The
なお、アンテナ部１８及びアンテナ１６と電池２０とは、側辺同士が並置せず、角部で並んでいてもよい。また、アンテナ部１８及びアンテナ１６と電池２０とは、直接隣接せず、間に部品などを介して並んでいてもよい。
In addition, the
そして、ケースの裏面側壁５の内面５ａに略垂直な方向の厚さＨ１８は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに略垂直な方向の電池２０の厚さＨ２０以上である。換言すれば、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さは、ケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さ以上である。本実施形態では、アンテナ部１８における回路基板部分１０ａの誘電体の厚さ、すなわち回路基板１０の誘電体の厚さを調整することによって、容易に、アンテナ部１８の厚さＨ１８を電池２０の厚さＨ２０以上とすることができる。
The thickness H18 in the direction substantially perpendicular to the
また、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される電池２０の面積は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される回路基板１０の面積より大きい。すなわち、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される電池２０の面積は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影されるアンテナ部１８の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される信号処理部１２の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される送信信号生成部１４の面積との総和より大きい。
Further, the area of the
そして、電池２０のマイナス電極２３の面積は、電池２０の底面２０ａ及び上面２０ｂの面積と略同一程度に大きい。すなわち、電池２０のマイナス電極２３の面積は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影されるアンテナ部１８の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される信号処理部１２の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される送信信号生成部１４の面積との総和より大きい。
The area of the
本実施形態では、電池２０が平板状の略直方体をなしているので、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対向する電池２０の底面２０ａ及び上面２０ｂの面積、並びにマイナス電極２３の面積が、アンテナ部１８の形成面積と、信号処理部１２の実装面積と、送信信号生成部１４の実装面積との総和より大きいこととなる。本実施形態では、外形８６ｍｍ×５４ｍｍ×２ｍｍのカード型形状に対して、電池２０の面積及びマイナス電極２３の面積は約７０％である。
In this embodiment, since the
また、電池２０のマイナス電極端子２４は、回路基板２０の裏面から表面へ貫通するビアやスルーホールを介して、回路基板２０の表面側に形成されたアンテナ部１８におけるアンテナ１６の一対の端子１６ａ，１６ｂのうちのグランド端子１６ｂに接続されている。これにより、送信信号はアンテナ部１８からマイナス電極端子２４及びマイナス電極２３へ回りこみ、マイナス電極端子２４及びマイナス電極２３からも送信信号が放射される。すなわち、マイナス電極端子２４及びマイナス電極２３はアンテナ部１８と共にアンテナとして機能することとなる。電池２０は、これらのマイナス電極端子２４及びマイナス電極２３を有するので、電池２０もまた、アンテナ部１８と共にアンテナとして機能することとなる。
Further, the
このように、本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０以上であるので、アンテナ部１８から放射された電磁波が電池２０によって遮られ難く、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。すなわち、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得の低下を低減することができる。その結果、本実施形態の無線送信機１によれば、無指向性を実現することが可能となる。以下に、本実施形態の無線送信機１における放射特性の測定結果を示す。
Thus, according to the wireless transmitter 1 of the present embodiment, the thickness H18 of the
図４は、アンテナ部の厚さに対するアンテナ部の指向性比を示す表である。詳細に述べると、図４では、電池２０の厚さを一定（１．０ｍｍ）とし、アンテナ部１８の厚さを０．４ｍｍから１．６ｍｍまで０．２ｍｍずつ厚くしたときのアンテナ部１８の指向性比の測定結果が示されている。また、図５は、図２のＸＹ平面におけるアンテナ部のアンテナ利得特性を示す図である。図５（ａ）には、アンテナ部１８の厚さが１．６ｍｍであるときのアンテナ利得特性が示されており、図５（ｂ）には、アンテナ部１８の厚さが０．４ｍｍであるときのアンテナ利得特性が示されている。図５（ａ）及び（ｂ）における矢印は、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向であって、電池２０の方向を指している。なお、図４に示す指向性比とは、図５における最小アンテナ利得と最大アンテナ利得との比である。
FIG. 4 is a table showing the directivity ratio of the antenna unit with respect to the thickness of the antenna unit. Specifically, in FIG. 4, the thickness of the
図５（ｂ）によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０より薄い場合、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得が低下していることがわかる。これは、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さに比べてケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さが大きくなるので、アンテナ部１８から放射される電磁波に対して電池２０が障壁となってしまうことによる。これにより、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向にヌル点が存在してしまう可能性がある。
According to FIG. 5B, it can be seen that when the thickness H18 of the
一方、図５（ａ）によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０より厚い場合、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得の低下が低減されていることがわかる。これは、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さに比べてケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さが小さくなるので、アンテナ部１８から放射される電磁波に対して電池２０が障壁とならないことによる。
On the other hand, according to FIG. 5A, when the thickness H18 of the
図４によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が１．０ｍｍ以上である場合、すなわちアンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０以上である場合に、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得が改善され、指向性比が１．０に近づいている。すなわち、無指向性が向上されている。
According to FIG. 4, when the thickness H18 of the
更に、アンテナ部１８の厚さＨ１８は１．２ｍｍ以上であることが好ましい。このように、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０に対して１．２倍以上であるとき、無指向性をより向上することが可能となる。
Further, the thickness H18 of the
ところで、長寿命化の観点から、電池容量、すなわち電池の体積は大きいことが好ましい。電池の体積を大きくするためには、電池の厚さ及び電池の面積（縦×横）を大きくすることが考えられる。しかしながら、電池の厚さをアンテナ部の厚さに比べて大きくしてしまうと、アンテナ部から放射される電磁波に対して電池が障壁となってしまう。この状態で、更に電池の面積を単純に大きくしてしまうと、より広い範囲にわたって放射強度が低減してしまう。 By the way, from the viewpoint of extending the life, it is preferable that the battery capacity, that is, the volume of the battery is large. In order to increase the volume of the battery, it is conceivable to increase the thickness of the battery and the area (vertical x horizontal) of the battery. However, if the thickness of the battery is made larger than the thickness of the antenna part, the battery becomes a barrier against electromagnetic waves radiated from the antenna part. If the area of the battery is simply increased in this state, the radiation intensity is reduced over a wider range.
本実施形態の無線送信機１によれば、上述したように、アンテナ部１８の厚さが電池２０の厚さ以上であるので、アンテナ部１８から放射される電磁波に対して電池２０が障壁とならず、電池２０の面積を単純に大きくすることができる。したがって、本実施形態の無線送信機１によれば、電池の体積、すなわち電池容量を増加することができ、無指向性を阻害することなく長寿命化が可能である。
According to the wireless transmitter 1 of the present embodiment, since the thickness of the
ところで、例えば、数百ＭＨｚ以上の高周波信号を放射する場合、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が安定な電位に高周波的に接地されていないと、放射強度が低下してしまう。すなわち、アンテナ利得が低下してしまう。 By the way, for example, when a high-frequency signal of several hundred MHz or higher is radiated, if any one of a pair of terminals of the antenna is not grounded to a stable potential in a high-frequency manner, the radiation intensity is lowered. That is, the antenna gain is reduced.
本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ部１８におけるアンテナ１６の一対の端子１６ａ，１６ｂのうちグランド端子１６ｂが電池２０におけるマイナス電極２３に接続されているので、すなわち、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが安定な電位に高周波的に接地されているので、アンテナ利得を高めることができる。更に、本実施形態の無線送信機１によれば、マイナス電極２３を有する電池２０がアンテナ部１８と共にアンテナとして機能することとなり、アンテナ利得をより高めることができる。
According to the wireless transmitter 1 of the present embodiment, the
また、本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ１６のグランド端子１６ｂの電位が比較的安定し、その結果、スプリアスを低減することができると共に、放射ノイズを低減することができる。
Further, according to the wireless transmitter 1 of the present embodiment, the potential of the
更に、本実施形態の無線送信機１によれば、電池２０のマイナス電極２３の面積が、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影されるアンテナ部１８の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される信号処理部１２の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される送信信号生成部１４の面積との総和より大きいので、アンテナ１６のグランド端子１６ｂの電位をより安定化することができ、アンテナ利得をより高めることができると共に、スプリアス及び放射ノイズをより低減することができる。
Furthermore, according to the wireless transmitter 1 of the present embodiment, the area of the
図６は、本実施形態の無線送信機１及び比較例の無線送信機の放射ノイズ特性を示す図である。図６（ａ）には、本実施形態の無線送信機１の放射ノイズ特性の測定結果が示されており、図６（ｂ）には、比較例の無線送信機の放射ノイズ特性の測定結果が示されている。図６（ａ）及び（ｂ）には、無線送信機１の放射ノイズ特性の測定結果と共に、微弱無線規格の規格レベルＲが示されている。ここで、比較例の無線送信機は、無線送信機１において、アンテナ部１８におけるアンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２０ａに接続されていない点で本実施形態と異なっている。
FIG. 6 is a diagram illustrating the radiation noise characteristics of the wireless transmitter 1 of the present embodiment and the wireless transmitter of the comparative example. FIG. 6A shows the measurement result of the radiation noise characteristic of the wireless transmitter 1 of the present embodiment, and FIG. 6B shows the measurement result of the radiation noise characteristic of the wireless transmitter of the comparative example. It is shown. 6A and 6B show the measurement level of the radiation noise characteristic of the wireless transmitter 1 and the standard level R of the weak wireless standard. Here, the wireless transmitter of the comparative example is different from the present embodiment in that the
図６（ｂ）によれば、比較例の無線送信機では、周波数約３００ＭＨｚの送信信号Ａのレベルは規格レベルＲ以下であるが、周波数約９００ＭＨｚの３次高調波Ｂのレベルが規格レベルＲを満たしていないことがわかる。また、広帯域にわたって放射ノイズレベルが規格レベルＲを満たしていないことがわかる。これは、アンテナ１６のグランド端子１６ｂの電位が不安定であることによる。
According to FIG. 6B, in the wireless transmitter of the comparative example, the level of the transmission signal A having a frequency of about 300 MHz is equal to or lower than the standard level R, but the level of the third harmonic B having a frequency of about 900 MHz is the standard level R. It can be seen that is not satisfied. It can also be seen that the radiation noise level does not satisfy the standard level R over a wide band. This is because the potential of the
一方、図６（ａ）によれば、本実施形態の無線送信機１では、周波数約３００ＭＨｚの送信信号Ａのレベル、及び、周波数約９００ＭＨｚの３次高調波Ｂのレベルが規格レベルＲ以下であり、スプリアスが低減されていることがわかる。また、広帯域にわたって放射ノイズレベルが低減されていることがわかる。これは、アンテナ部１８におけるアンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されたことによる。すなわち、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが安定な電位に高周波的に接地されたことによる。また、電池２０のマイナス電極２３の面積を回路基板２０の面積より大きくして、アンテナ１６の一方の端部の電位をより安定化したことによる。
On the other hand, according to FIG. 6A, in the wireless transmitter 1 of the present embodiment, the level of the transmission signal A having a frequency of about 300 MHz and the level of the third harmonic B having a frequency of about 900 MHz are below the standard level R. It can be seen that spurious is reduced. It can also be seen that the radiation noise level is reduced over a wide band. This is because the
また、本実施形態の無線送信機１では、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されており、アンテナ利得が高められることによって、結果的に実使用条件下で消費電流を低減することができる。以下では、実使用条件下における消費電流の低減効果について説明する。
Further, in the wireless transmitter 1 of the present embodiment, the
本願発明者らは、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されていない場合、アンテナ利得や放射効率が低下することを実験により確認した。通信距離２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度の近接無線では問題ないが、１ｍ〜３ｍの通信距離を確保する場合、周波数は、数百ＭＨｚ以上、例えば、３００ＭＨｚ以上の周波数帯で使用するが、このように周波数が高い場合に影響が大きく、通信距離の低下や消費電力の増加が発生していた。
The inventors of the present application have confirmed through experiments that the antenna gain and radiation efficiency are reduced when the
このように、アンテナ利得や放射効率が低下した場合、送信信号の周波数３００ＭＨｚにおいて、受信側で受信感度を−１００ｄＢとし且つ通信距離３ｍを確保するためには、送信時の出力は約１０ｍＷ必要となる。この結果、電池２０の電圧３．０ｖに対する消費電流は約８０ｍＡ必要となる。
As described above, when the antenna gain and the radiation efficiency are reduced, the output at the time of transmission needs to be about 10 mW in order to set the reception sensitivity to −100 dB and the communication distance of 3 m at the frequency of the transmission signal of 300 MHz. Become. As a result, the current consumption for the voltage 3.0v of the
一方、本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されており、アンテナ利得や放射効率の低下が低減される。このため、送信信号の周波数３００ＭＨｚにおいて、受信側で受信感度を−１００ｄＢとし且つ通信距離３ｍを確保するためには、送信時の出力は０．１ｍＷで充分である。この結果、電池２０の電圧３．０ｖに対する消費電流は２ｍＡと低減される。
On the other hand, according to the wireless transmitter 1 of the present embodiment, the
このように、本実施形態の無線送信機１によれば、実使用条件下で、消費電流を低減することができ、その結果、長寿命化を実現することが可能となる。 Thus, according to the wireless transmitter 1 of the present embodiment, it is possible to reduce current consumption under actual use conditions, and as a result, it is possible to realize a long life.
以上、本実施形態の無線送信機１について説明したが、この無線送信機１は、携帯電話やパソコンなどのセキュリティ用途に好適に用いられる。例えば、無線送信機１はユーザによって携帯され、携帯電話やパソコンには無線送信機１から受ける受信信号からＩＤナンバーを識別するための無線受信機が設けられる。すると、ユーザが携帯電話やパソコンから閾距離以上離れた場合、無線送信機１と携帯電話やパソコンに設けられた無線受信機との間で無線通信ができなくなり、携帯電話やパソコンは例えばパスワードロックを自動的に行うことができる。一方、ユーザが携帯電話やパソコンに閾距離まで近づいた場合、無線通信が可能となり、携帯電話やパソコンはアンロックを自動的に行うことができる。 The wireless transmitter 1 of the present embodiment has been described above. However, the wireless transmitter 1 is preferably used for security applications such as a mobile phone and a personal computer. For example, the wireless transmitter 1 is carried by a user, and a mobile phone or a personal computer is provided with a wireless receiver for identifying an ID number from a received signal received from the wireless transmitter 1. Then, when the user is more than the threshold distance from the mobile phone or personal computer, wireless communication cannot be performed between the wireless transmitter 1 and the wireless receiver provided in the mobile phone or personal computer. Can be done automatically. On the other hand, when a user approaches a mobile phone or personal computer to a threshold distance, wireless communication becomes possible, and the mobile phone or personal computer can automatically unlock.
また、この無線送信機１は、薄型なカード形状を実現することができるので、ユーザが常に身に付ける財布や社員証ホルダなどに収納することが可能となる。その結果、携帯性を向上することが可能となる。 Further, since the wireless transmitter 1 can realize a thin card shape, it can be stored in a wallet or an employee card holder that the user always wears. As a result, portability can be improved.
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、アンテナ１６はスパイラル形状の配線パターンによって形成されたが、アンテナ１６を構成する配線パターン形状は、スパイラル形状に限らず、例えば、一巻き形状や、直線形状、ミアンダ形状、ヘリカル形状など様々な形状であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、アンテナ部１８におけるアンテナ１６は配線パターンによって形成されたが、アンテナは積層型アンテナ部品であってもよいし、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミックス）により構成された部品と、インダクタ素子と、コンデンサ素子とで構成されてもよい。これらの部品は、アンテナ部１８における回路基板部分１０ａに搭載される。この場合、回路基板１０の厚さと部品の厚さとの総和が電池２０の厚さ以上であればよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対するアンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差が小さい場合を例示したが、アンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差が大きい場合でも、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。
Further, in the present embodiment, the case where the difference between the mounting height of the
図７は、本発明の無線送信機の他の実施形態を示す断面図である。まず、図２に示す無線送信機１では、電池２０のマイナス電極端子２４を回路基板１０の裏面側に接続することによって、アンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差を小さくしている。すなわち、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の底面の高さとケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の底面の高さとの差を小さくしている。これによって、アンテナ部１８の厚さＨ１８を電池２０の厚さＨ２０より厚くすれば、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さがケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さより高くなり、ＸＹ平面におけるアンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the wireless transmitter of the present invention. First, in the wireless transmitter 1 shown in FIG. 2, the difference between the mounting height of the
一方、図７に示す無線送信機１Ａでは、電池２０のマイナス電極端子２４を回路基板１０の表面側に接続することによって、アンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差が大きい。すなわち、ケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の底面の高さがケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の底面の高さより高い。この無線送信機１Ａでは、アンテナ部１８の厚さＨ１８を電池２０の厚さＨ２０以上とすることによって、ＸＺ平面におけるアンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向ＤＤの放射強度の低下を低減することができる。なお、無線送信機１Ａでは、回路基板１０を多層にする必要がなく、低価格化が可能となる。
On the other hand, in the wireless transmitter 1 </ b> A shown in FIG. 7, the difference between the mounting height of the
また、本実施形態では、電源素子２０として電池を例示したが、電源素子２０には薄型化が可能な様々な電源素子が適用可能である。例えば、電源素子２０には電気２重層キャパシタなどが用いられてもよい。
In the present embodiment, a battery is illustrated as the
また、本発明の無線送信機は、送受信機能を有する無線送受信機における無線送信部として用いられてもよい。 The wireless transmitter of the present invention may be used as a wireless transmission unit in a wireless transmitter / receiver having a transmission / reception function.
１…無線送信機、５…ケースの裏面側壁、５ａ…内面（基準平面）、１０…回路基板、１０ａ…部分、１２…信号処理部（電子回路）、１４…送信信号生成部（電子回路）、１６…アンテナ、１６ａ，１６ｂ…一対の端子、１８…アンテナ部、２０…電池（電源素子）、２１…プラス電極、２２…プラス電極端子、２３…マイナス電極、２４…マイナス電極端子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wireless transmitter, 5 ... Case back side wall, 5a ... Inner surface (reference plane), 10 ... Circuit board, 10a ... part, 12 ... Signal processing part (electronic circuit), 14 ... Transmission signal generation part (electronic circuit) 16 ... antenna, 16a, 16b ... a pair of terminals, 18 ... antenna part, 20 ... battery (power supply element), 21 ... plus electrode, 22 ... plus electrode terminal, 23 ... minus electrode, 24 ... minus electrode terminal.
Claims (6)
前記電子回路と、前記アンテナ部と、前記電源素子とは、それぞれ基準平面に対向して配置されており、
前記基準平面に垂直な方向の前記アンテナ部の厚さは、前記基準平面に垂直な方向の前記電源素子の厚さ以上であり、
前記アンテナは、前記電子回路に接続された一対の端子を有しており、
前記電源素子は、前記電子回路に接続されたプラス電極及びマイナス電極を有しており、
前記アンテナにおける前記一対の端子の何れか一方は、前記電源素子における前記マイナス電極に接続されており、
前記電源素子における前記マイナス電極の面積は、前記基準平面に投影される前記アンテナ部の面積と前記基準平面に投影される前記電子回路の面積との総和より大きい
ことを特徴とする、無線送信機。 In a wireless transmitter comprising an electronic circuit for generating a transmission signal, an antenna having an antenna and transmitting the transmission signal wirelessly, and a power supply element that supplies power to the electronic circuit.
The electronic circuit, the antenna unit, and the power supply element are disposed to face a reference plane, respectively.
The thickness of the antenna portion in a direction perpendicular to the reference plane, Ri or thickness der of the power supply device in a direction perpendicular to the reference plane,
The antenna has a pair of terminals connected to the electronic circuit;
The power supply element has a plus electrode and a minus electrode connected to the electronic circuit,
Either one of the pair of terminals in the antenna is connected to the negative electrode in the power supply element,
The area of the negative electrode in the power supply element is larger than the sum of the area of the antenna unit projected onto the reference plane and the area of the electronic circuit projected onto the reference plane. , Wireless transmitter.
請求項１に記載の無線送信機。 The antenna is a planar antenna;
The wireless transmitter according to claim 1 .
前記電源素子は平板上をなし、前記基準平面と平行である、
請求項２に記載の無線送信機。 The antenna is parallel to the reference plane;
The power supply element is on a flat plate and parallel to the reference plane.
The wireless transmitter according to claim 2 .
前記アンテナは、前記回路基板上に形成された配線パターンであり、
前記基準平面に垂直な方向の前記回路基板の厚さと前記基準平面に垂直な方向の前記配線パターンの厚さとの総和は、前記電源素子の厚さ以上である、
請求項１〜３の何れか１項に記載の無線送信機。 The antenna unit further includes a circuit board disposed to face the reference plane,
The antenna is a wiring pattern formed on the circuit board,
The sum of the thickness of the circuit board in the direction perpendicular to the reference plane and the thickness of the wiring pattern in the direction perpendicular to the reference plane is equal to or greater than the thickness of the power supply element.
The radio transmitter according to any one of claims 1 to 3 .
前記アンテナは、前記回路基板上に搭載された積層型アンテナ部品であり、
前記基準平面に垂直な方向の前記回路基板の厚さと前記基準平面に垂直な方向の前記積層型アンテナ部品の厚さとの総和は、前記電源素子の厚さ以上である、
請求項１〜３の何れか１項に記載の無線送信機。 The antenna unit further includes a circuit board disposed to face the reference plane,
The antenna is a laminated antenna component mounted on the circuit board,
The sum of the thickness of the circuit board in the direction perpendicular to the reference plane and the thickness of the stacked antenna component in the direction perpendicular to the reference plane is equal to or greater than the thickness of the power supply element.
The radio transmitter according to any one of claims 1 to 3 .
前記電源素子の前記マイナス電極は、前記電源素子における前記基準平面側に配置されており、
前記電源素子の前記マイナス電極端子は、前記回路基板における前記基準平面側の裏面に接続されており、
前記アンテナは、前記回路基板における前記裏面と反対側の表面に配置され、前記電子回路に接続された一対の端子を有しており、
前記アンテナにおける前記一対の端子の何れか一方は、前記電源素子の前記マイナス電極端子と電気的に接続されている、
請求項４又は５に記載の無線送信機。
The power supply element has a plus electrode and a minus electrode connected to the electronic circuit, and a minus electrode terminal extending from the minus electrode in a direction parallel to the reference plane,
The negative electrode of the power supply element is disposed on the reference plane side of the power supply element,
The negative electrode terminal of the power supply element is connected to the back surface on the reference plane side of the circuit board,
The antenna is disposed on a surface opposite to the back surface of the circuit board, and has a pair of terminals connected to the electronic circuit,
Either one of the pair of terminals in the antenna is electrically connected to the negative electrode terminal of the power supply element,
The wireless transmitter according to claim 4 or 5 .
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