(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記アンテナは、前記筐体の第1方向の一端の側に位置する面と、前記筐体の第2方向を向く面の、前記筐体の第1方向の側の一端とにそれぞれ沿って位置する、請求項1に記載の通信ユニット。
前記第2方向に沿う一部における、前記第3エレメントの、前記第2方向に交差する方向の長さは、前記第2方向に沿う他の部分における、前記第3エレメントの、前記第2方向に交差する方向の長さよりも長い、請求項4又は5に記載の通信ユニット。
前記アンテナは、第1エレメントと第1折り返し部とが接続する位置から分岐する分岐エレメントをさらに備える、請求項4乃至6のいずれか一項に記載の通信ユニット。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の一実施形態が、図面を参照して説明される。本実施形態に係る通信ユニット1(
図1参照)は、典型的にはIoT(Internet of Things)向けの通信ユニット1であってよい。本実施形態に係る通信ユニット1は、IoT向けの通信ユニット1に限定されず、無線通信機能を有する各種の通信ユニット1であってよい。
【0010】
通信ユニット1は、外部のサーバ等と通信してよい。通信ユニット1は、外部環境の情報を取得してよい。通信ユニット1は、取得した外部環境の情報を、外部のサーバ等に送信してよい。通信ユニット1は、他の機器又は商品等に取り付けられた状態で使用されてよい。通信ユニット1は、小型化されることによって、他の機器又は商品等に取り付けられやすくなる。通信ユニット1は、その用途に応じた多様な使用環境下に置かれ得る。多様な使用環境は、例えば、塵若しくは埃等が多い環境、湿度が高い環境、温度が高い若しくは低い環境、又は、気圧が高い若しくは低い環境等を含んでよい。
【0011】
図1及び
図2に示されるように、一実施形態に係る通信ユニット1は、筐体10と、内部構造13とを備える。内部構造13は、筐体10の内部に位置する。
【0012】
筐体10は、プレート11と、ケース12とを備えてよい。筐体10は、内部構造13を保護しうる。筐体10は、プレート11とケース12との間に、封止のためのパッキンをさらに備えてよい。プレート11とケース12との間がパッキンで封止されることによって、筐体10の内部に水分又は塵等が侵入しにくくなる。結果として、内部構造13が水分又は塵等から保護されやすくなる。
【0013】
筐体10の外観形状は、互いに交差するX軸、Y軸、及びZ軸それぞれに沿う辺を有する直方体状であってよい。X軸、Y軸、及びZ軸は、互いに直交してよい。筐体10のX軸方向の長さは、筐体10のY軸方向の長さ、及び、筐体10のZ軸方向の長さより長いものとする。筐体10のY軸方向の長さは、筐体10のZ軸方向の長さより長いものとする。X軸方向は、第1方向ともいう。Y軸方向は、第2方向ともいう。Z軸方向は、第3方向ともいう。言い換えれば、筐体10の第1方向の長さは、第2方向の長さ及び第3方向の長さより長い。第1方向、第2方向、及び第3方向はそれぞれ、筐体10の長手方向、短手方向、及び厚み方向ともいう。
【0014】
筐体10は、通信ユニット1の用途に応じた使用環境に耐え得る強度を有する材料で構成されてよい。例えば、筐体10は、樹脂又は金属等で構成されてよい。
【0015】
プレート11は、スイッチハンドル11Aと、報知窓11Bとを有してよい。スイッチハンドル11Aは、内部構造13に含まれるスイッチ81(
図3参照)に対応して配置される。このようにすることで、ユーザは、スイッチハンドル11Aを介してスイッチ81を操作しうる。スイッチハンドル11Aは、可撓性を有する材料で構成されてよい。報知窓11Bは、内部構造13に含まれる報知部80(
図3参照)に対応して配置される。報知窓11Bは、透明部材等で構成されてよい。このようにすることで、ユーザは、報知窓11Bを介して報知部80を視認しうる。
【0016】
プレート11は、孔11C、孔11D、孔11E及び孔11Fをさらに有してよい。孔11Cは、内部構造13に含まれる気圧センサ71(
図3参照)に対応して配置される。孔11Dは、内部構造13に含まれる温度センサ72(
図3参照)に対応して配置される。孔11Eは、内部構造13に含まれる湿度センサ73(
図3参照)に対応して配置される。孔11Fは、内部構造13に含まれる照度センサ74(
図3参照)に対応して配置される。このようにすることで、気圧センサ71、温度センサ72、湿度センサ73及び照度センサ74は、センサ70(
図3参照)と総称される。各センサ70は、筐体10の外部の環境をより高い精度で検出しうる。
【0017】
ケース12は、底面部12Aと、側面部12Bとを有してよい。底面部12Aは、内部構造13を挟んでプレート11の反対側に位置する。側面部12Bは、プレート11と底面部12Aとの間に位置し、底面部12A及びプレート11に交差する。ケース12は、側面部12Bに、差込口12Cを有してよい。差込口12Cは、内部構造13に含まれる外部端子22(
図3参照)に対応して配置される。このようにすることで、外部機器の端子は、差込口12Cを通って、外部端子22と接続しうる。
【0018】
孔11C〜11F及び報知窓11Bの少なくとも1つは、ケース12の側面部12Bに配置されてもよい。
【0019】
プレート11は、マーク11Gをさらに有してよい。マーク11Gは、例えば通信ユニット1の製造主体を表すロゴマーク等であってよい。ユーザは、マーク11Gの位置に基づいて、通信ユニット1の向きを特定しうる。ユーザは、例えば通信ユニット1を地面等に配置する場合、プレート11の側が地面等に接触しないように通信ユニット1を配置しうる。つまり、ユーザは、ケース12の底面部12Aの側が地面等に接触するように通信ユニット1を配置しうる。プレート11の側が地面等に接触しないことによって、孔11C〜11F及び報知窓11Bが地面等でふさがれにくくなる。孔11C〜11F及び報知窓11Bがケース12の側面部12Bに配置される場合、ケース12の底面部12Aの側が地面等に接触するように通信ユニット1が配置されることによって、孔11C〜11F及び報知窓11Bが地面等でふさがれにくくなる。
【0020】
図3〜
図9に示されるように、内部構造13は、アンテナ100と、通信モジュール50とを含む。内部構造13は、外部端子22をさらに含んでよい。内部構造13は、回路基板20をさらに含んでよい。内部構造13は、バッテリ30をさらに含んでよい。内部構造13は、フレーム40をさらに含んでよい。内部構造13は、センサ70と、報知部80と、スイッチ81とをさらに含んでよい。
【0021】
図3に示されるように、アンテナ100は、筐体10において、X軸の正の方向の側に位置してよい。通信モジュール50及び外部端子22の少なくとも一方は、筐体10において、X軸の負の方向の側に位置してよい。つまり、アンテナ100は、筐体10の第1方向の一端の側に位置してよい。通信モジュール50及び外部端子22の少なくとも一方は、筐体10の第1方向の他端の側に位置してよい。アンテナ100と、通信モジュール50及び外部端子22の少なくとも一方とは、第1方向に沿って、互いに反対側に位置してよい。このようにすることで、アンテナ100は、電波のノイズ源となりうる通信モジュール50及び外部端子22の少なくとも一方から所定距離より遠くに離されることによって、電波を受信する際に、ノイズ源による影響を受けにくくなる。結果として、通信ユニット1の利便性が高められうる。多くの場合にスマートフォンなどの携帯電話よりも小型化が要請されノイズ源による影響が懸念されるIoT向けの通信ユニット1においては、より効果的である。外部端子22が複数設けられる場合、少なくとも一つの外部端子22が、第1方向に沿って、アンテナ100と反対側に位置していれば、ノイズ源による影響を低減する効果が得られる。
【0022】
回路基板20は、板状であってよい。回路基板20は、XY平面に沿って位置してよい。回路基板20は、樹脂又はセラミック等の材料で構成されてよい。回路基板20には、各種部品が実装されてよい。回路基板20に実装される部品は、例えば、電子部品60(
図9参照)、センサ70、又は報知部80等を含んでよい。回路基板20には、端子又は配線等が実装されてもよい。
【0023】
図4及び
図5に示されるように、回路基板20のZ軸の負の方向の側の面には、バッテリ端子21と、外部端子22とが実装されてよい。
【0024】
バッテリ端子21は、バッテリ30の正極に接続されるバッテリ端子21Aと、バッテリ30の残量を検出するためのバッテリ端子21Bと、バッテリ30の負極に接続されるバッテリ端子21Cとを含む。バッテリ端子21は、バッテリ30を付勢する付勢機構を有してよい。バッテリ端子21は、バッテリ30をX軸の負の方向に付勢してよい。
【0025】
外部端子22は、支持部22Aによって回路基板20に固定される。外部端子22は、外部機器を接続可能な端子である。外部端子22は、例えば、マイクロUSB(Universal Serial Bus)のコネクタを接続可能な端子であってよい。通信ユニット1は、外部端子22を介して接続された外部機器によって、制御されてよい。通信ユニット1は、外部端子22から供給される電力によって、バッテリ30を充電してもよい。
【0026】
バッテリ30は、通信ユニット1の各構成部に電力を供給してよい。バッテリ30は、充電可能な二次電池を含んでよい。二次電池は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、又はニッケル水素電池等を含んでよい。バッテリ30は、二次電池に限られず、充電できない一次電池を含んでよい。一次電池は、例えば、アルカリ電池又はマンガン電池等を含んでよい。
【0027】
図6に示されるように、バッテリ30は、回路基板20に対してZ軸の負の方向の側に位置してよい。バッテリ30の形状は、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向それぞれに沿う辺を有する直方体状であってよい。バッテリ30のZ軸方向の長さは、X軸方向及びY軸方向それぞれの長さより短いものとする。バッテリ30のZ軸方向の長さは、バッテリ30の厚みともいう。バッテリ30は、回路基板20に沿って位置してよい。
【0028】
図4及び
図5に示されるように、フレーム40は、回路基板20及びバッテリ30を保持してよい。フレーム40は、その内部に回路基板20及びバッテリ30を収容してもよい。回路基板20とバッテリ30とフレーム40とは、一体化されてよい。回路基板20とバッテリ30とフレーム40とが一体化されることで、内部構造13の強度が高められうる。
【0029】
図3〜
図8に示されるように、フレーム40は、本体41を有してよい。
図6、
図7及び
図8に示されるように、本体41は、平面部41Aと、側面部41Bとを有してよい。平面部41Aは、Z軸の正の方向の側に位置してよい。平面部41Aは、XY平面に沿って広がる板状であってよい。側面部41Bは、平面部41Aの周囲からZ軸の負の方向の側に突出してよい。本体41は、側面部41Bによって囲まれる開口をZ軸の負の方向の側に有するといえる。本体41は、開口の側から回路基板20及びバッテリ30を収容してよい。
【0030】
図4〜
図7に示されるように、フレーム40は、保持部42A及び42Bと、凸部45A及び45Bとを有してよい。
【0031】
保持部42A及び42Bは、バッテリ30のX軸の正の方向の側に位置する2つの角に合わせて位置してよい。保持部42A及び42Bは、本体41の側面部41Bから、Z軸の負の方向の側にさらに突出してよい。
図6及び
図7に示されるように、Y軸方向から見た保持部42A及び42Bの形状は、L字状であってよい。保持部42A及び42Bの先端は、バッテリ30をZ軸の負の方向の側で保持するように、X軸の負の方向の側に突出してよい。Y軸方向から見た保持部42A及び42Bの形状は、L字状に限られず、バッテリ30を保持しうる任意の形状であってよい。
【0032】
凸部45A及び45Bは、バッテリ30のX軸の負の方向の側に位置する2つの角に合わせて位置してよい。凸部45A及び45Bは、本体41の側面部41Bから、Z軸の負の方向の側にさらに突出してよい。凸部45A及び45Bは、例えばバッテリ30にX軸の正の方向から力が加えられたとき、バッテリ30のX軸の負の方向の側の端部と当接しうる。このようにすることで、バッテリ30がX軸の負の方向に動いても支持部22Aに衝突しにくくなる。結果として、支持部22Aに対する衝撃が低減されうる。
【0033】
凸部45A及び45Bは、バッテリ端子21が付勢機構を有する場合、X軸の負の方向に付勢されるバッテリ30を支持してよい。バッテリ30は、バッテリ端子21と凸部45A及び45Bとの間で挟持されてよい。
【0034】
図3及び
図8に示されるように、フレーム40は、フレーム開口46を有してよい。フレーム開口46は、本体41の板状部材の一部に位置する開口であってよい。フレーム開口46は、通信モジュール50が実装されている位置に対応して位置してよい。
【0035】
図8に示されるように、フレーム40は、本体41の平面部41AからZ軸の負の方向に突出するリブ47を有してよい。リブ47は、本体41の平面部41Aと回路基板20との間に位置してよい。リブ47は、フレーム開口46の周囲の少なくとも一部から、Z軸の負の方向に突出してよい。リブ47は、フレーム開口46の周囲に限られず、平面部41Aの他の部分からもZ軸の負の方向に突出してよい。リブ47の少なくとも一部は、回路基板20の近傍まで突出してよいし、回路基板20に接するまで突出してもよい。リブ47は、内部構造13に対してZ軸の正の方向から加えられる力を受けうる。このようにすることで、フレーム40の本体41が変形しにくくなる。通信ユニット1が通信モジュール50と温度センサ72とを備える場合、リブ47は、温度センサ72と通信モジュール50とを隔ててもよい。このようにすることで、通信モジュール50で生じた熱が温度センサ72に伝導しにくくなる。
【0036】
フレーム40の各構成部は、例えば、適切な強度の材料を含んでよい。適切な強度の材料は、例えば、樹脂又は金属等を含んでよい。フレーム40の各構成部は、適切な強度の素材で一体として形成されてよい。フレーム40の各構成部が一体として形成されることで、フレーム40の強度が高められうる。結果として、内部構造13に対して外部からの衝撃が伝達しにくくなる。
【0037】
通信モジュール50は、無線通信をはじめとする各種の機能を実現することができる。通信モジュール50は、フレーム40に配置されているアンテナ100を介して、外部機器と無線通信してよい。通信モジュール50は、アンテナ100で受信した電波を取得してよい。通信モジュール50は、アンテナ100に送信させる電波の波形を出力してよい。通信モジュール50は、センサ70によって取得した情報を、外部機器に送信してよい。通信モジュール50は、バッテリ30からの電力供給を受けて動作してよい。通信モジュール50は、通信モジュール50内に内蔵されたバッテリ等からの電力供給を受けて動作してもよい。
【0038】
通信モジュール50は、
図3等に示されるように、回路基板20のZ軸の正の方向の側の面において、フレーム40のフレーム開口46に対応する位置に実装されてよい。通信モジュール50は、回路基板20の方に延びる側壁部50Aを含んでよい。側壁部50Aは、シールドケースであってよいし、他の部材であってもよい。側壁部50Aは、内部構造13に対してZ軸の正の方向から加えられる力を受けうる。このようにすることで、通信モジュール50に加わる力が低減されうる。結果として、通信モジュール50が変形しにくくなる。
【0039】
図9に示されるように、通信モジュール50は、回路基板20とは異なる通信回路基板51を介して、回路基板20のZ軸の正の方向の側の面に実装されてよい。通信回路基板51は、例えば、セラミック等の材料で構成されてよい。通信回路基板51は、板状であってよい。通信回路基板51と、バッテリ30のZ軸の正の方向の側の面の少なくとも一部とは、回路基板20を挟んで対向してよい。通信回路基板51と回路基板20とが異なる材料を含む場合、外力による通信回路基板51及び回路基板20それぞれの撓み量は異なりうる。通信回路基板51と、バッテリ30のZ軸の正の方向の側の面の少なくとも一部とが回路基板20を挟んで対向することによって、回路基板20及び通信回路基板51が撓みにくくなる。結果として、通信回路基板51が回路基板20から剥がれにくくなる。
【0040】
通信回路基板51は、回路基板20と対向する側にキャビティ52を有してよい。キャビティ52の内部には、電子部品60の一部が実装されてよい。キャビティ52の内部に実装される電子部品60の一部は、通信に関連しない部品であってよい。電子部品60は、例えば、記憶部61及び制御部62を含む。キャビティ52の内部には、記憶部61及び制御部62が実装されてよい。通信ユニット1が通信モジュール50を備えない場合、電子部品60は、通信部等を含んでよい。電子部品60は、回路基板20上に実装されてもよいし、通信回路基板51におけるキャビティ52を形成する面に実装されてもよい。 電子部品60がキャビティ52に実装されることによって、電子部品60と回路基板20との間に隙間が形成されうる。このようにすることで、回路基板20の変形に起因する衝撃が電子部品60に伝達しにくくなる。結果として、電子部品60が保護されうる。
【0041】
キャビティ52とバッテリ30のZ軸の正の方向の側の面の少なくとも一部とは、回路基板20を挟んで対向してよい。このようにすることで、外力は、高い剛性を有するバッテリ30によって吸収されやすくなり、通信回路基板51に伝達しにくくなる。結果として、通信回路基板51の変形が低減されうるとともに、キャビティ52内の電子部品60が破損しにくくなる。
【0042】
記憶部61は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。記憶部61は、各種情報及び制御部62で実行されるプログラム等を記憶する。記憶部61は、制御部62のワークメモリとして機能してよい。
【0043】
制御部62は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも1つのプロセッサを含む。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、IC(Integrated Circuit)ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。
【0044】
センサ70は、外部環境の情報を取得可能である。センサ70は、回路基板20のZ軸の負の方向の側の面に実装されてよい。つまり、センサ70は、回路基板20の、プレート11と対向する側の面に実装されてよい。センサ70は、ケース12の側面部12Bの側に配置されてよい。センサ70は、例えば、気圧センサ71、温度センサ72、湿度センサ73及び照度センサ74の少なくとも1つを含んでよい。
【0045】
図8に示されるように、気圧センサ71、温度センサ72、湿度センサ73及び照度センサ74はそれぞれ、孔11C、孔11D、孔11E及び孔11F(
図1参照)に対応する位置に実装されてよい。気圧センサ71は、孔11Cを介して通信ユニット1の外部の気圧を検出しうる。温度センサ72は、孔11Dを介して通信ユニット1の外部の温度を検出しうる。湿度センサ73は、孔11Eを介して通信ユニット1の外部の湿度を検出しうる。照度センサ74は、孔11Fを介して通信ユニット1の外部の照度を検出しうる。
【0046】
センサ70は、上述の気圧センサ71等に限られず、方位センサ、角速度センサ、加速度センサ及び近接センサ等を含んでよい。方位センサは、地磁気の向きを検出しうる。角速度センサは、通信ユニット1の角速度を検出しうる。加速度センサは、通信ユニット1に生じる加速度を検出しうる。近接センサは、通信ユニット1に近接する物体の存在を非接触で検出しうる。
【0047】
図8に示されるように、報知部80は、報知窓11B(
図1参照)に対応する位置に実装されてよい。報知部80は、例えば、LED(Light Emission Diode)等の発光デバイスを含んでよい。報知部80は、他の発光デバイスを含んでよい。報知部80は、制御部62の制御に基づいて発光デバイスを点灯させてよい。報知部80がユーザに知らせる各種情報は、発光デバイスの点灯色、又は、点灯パターンに対応づけられてよい。例えば、報知部80は、発光デバイスを緑色に点灯させることによって、通信ユニット1の電源がオン状態であることを、ユーザに知らせてよい。報知部80は、発光デバイスを点灯させ続けることによって、通信ユニット1が外部装置等と通信中であることをユーザに知らせてよい。報知部80は、発光デバイスを点滅させることによって、バッテリ30の残量が所定値を下回っていることを知らせてよい。
【0048】
報知部80は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)等の表示デバイスを含んでよい。報知部80は、他の表示デバイスを含んでよい。報知部80は、制御部62の制御に基づいて、ユーザに知らせる各種情報をディスプレイに表示させてよい。
【0049】
図8に示されるように、スイッチ81は、スイッチハンドル11A(
図1参照)に対応する位置に実装されてよい。スイッチ81は、スイッチハンドル11Aを介してユーザによって操作されうる。スイッチ81に入力されたユーザによる操作は、制御部62に出力されてよい。
【0050】
制御部62は、スイッチ81に対するユーザ操作を検出した場合、スイッチ81の操作に対応づけられている所定機能を実行してよい。所定機能は、通信ユニット1を電源がオンになっている状態と、電源がオフになっている状態との間で遷移させる機能を含んでよい。所定機能は、通信ユニット1の動作を開始させたり、停止させたりする機能を含んでよい。制御部62は、スイッチ81が押下された回数に基づいて、異なる機能を実行してよい。制御部62は、スイッチ81が押下された時間の長さに基づいて、異なる機能を実行してよい。
【0051】
図3及び
図8に示されるように、アンテナ100は、フレーム40の本体41の外面に沿って位置してよい。アンテナ100は、本体41の平面部41AのZ軸の正の方向の側に位置してよい。つまり、アンテナ100は、フレーム40において、回路基板20及びバッテリ30が保持される側とは反対側に位置してよい。このようにすることで、比較的重い質量を有するバッテリ30が地面等に近い側に位置する場合に、アンテナ100は、地面等から遠い側に位置しうる。結果として、アンテナ100が電波を送受信する際、地面等からのノイズ等の影響が低減されうる。
【0052】
アンテナ100は、通信モジュール50に電気的に接続されてよい。通信モジュール50は、アンテナ100で受信した電波を取得したり、アンテナ100に電波を送信させたりすることによって、外部機器と無線通信してよい。
【0053】
図10及び
図11に示されるように、アンテナ100は、第1エレメント110と、第2エレメント120と、第3エレメント130とを備えてよい。第1エレメント110、第2エレメント120及び第3エレメント130はそれぞれ、筐体10の第2方向に延在してよい。第1エレメント110は、フレーム40の平面部41Aに沿ってよい。第2エレメント120及び第3エレメント130はそれぞれ、フレーム40の側面部41Bに沿ってよい。
【0054】
アンテナ100は、第1折り返し部112と、第2折り返し部122とをさらに備えてよい。第1折り返し部112及び第2折り返し部122はそれぞれ、第1エレメント110、第2エレメント120及び第3エレメント130に交差する方向に延在してよい。第1折り返し部112及び第2折り返し部122はそれぞれ、フレーム40の側面部41Bに沿ってよい。第1折り返し部112は、第1エレメント110の端部と、第2エレメント120の端部とを電気的に接続してよい。第2折り返し部122は、第2エレメント120の、第1折り返し部112と接続していない側の端部と、第3エレメント130の端部とを電気的に接続してよい。
【0055】
第1エレメント110と、第1折り返し部112と、第2エレメント120と、第2折り返し部122と、第3エレメント130とは、順番に、直列に接続してよい。つまり、第1エレメント110と、第1折り返し部112と、第2エレメント120と、第2折り返し部122と、第3エレメント130とは、1本の導線を構成してよい。第1エレメント110と、第1折り返し部112と、第2エレメント120と、第2折り返し部122と、第3エレメント130とが順番に直列に接続する構成は、導波部ともいう。
【0056】
アンテナ100は、第1エレメント110と第1折り返し部112とが接続する位置から分岐する分岐エレメント140をさらに備えてよい。分岐エレメント140は、一端において第1エレメント110と接続してよい。分岐エレメント140は、フレーム40の平面部41Aの上で第1エレメント110から分岐してよい。分岐エレメント140は、第1エレメント110から分岐している位置から、平面部41AとY軸の負の方向の側の側面部41Bとが交差する位置まで延在してよい。分岐エレメント140は、平面部41AとY軸の負の方向の側の側面部41Bとが交差する部分から、さらに側面部41Bに沿ってZ軸の負の方向に延在してよい。
【0057】
フレーム40の本体41は、X軸方向を向く側面部41Bと、Y軸方向を向く側面部41Bとの間に面取り部41Cを有してよい。平面部41Aの隅は、面取り部41Cに合わせて、面取り形状を有してよい。分岐エレメント140は、第1エレメント110と接続する部分から、平面部41AとY軸の負の方向の側の側面部41Bとが交差する部分まで、平面部41Aの面取り形状に沿って延在してよい。
【0058】
第1エレメント110、第2エレメント120、第3エレメント130及び分岐エレメント140は、エレメントと総称されうる。
【0059】
アンテナ100は、X軸の正の方向を向く側面部41BとY軸の負の方向を向く側面部41Bとの間に位置する面取り部41C、又は、その近傍に、エレメントを備えてよい。つまり、アンテナ100は、筐体10の隅又はその近傍にエレメントを備えてよい。アンテナ100は、筐体10の隅又はその近傍にエレメントを備えることによって、効率的に電波を送受信しうる。一方で、アンテナ100は、筐体10の隅又はその近傍にエレメントを備えることによって、外部からのノイズを受けやすい。本実施形態に係る通信ユニット1は、他の機器又は商品等に取り付けられる場合、人体に接触しにくく、人体からのノイズを受けにくい。本実施形態に係る通信ユニット1は、人体に接触されやすい機器と比較して、ノイズを受けにくい。本実施形態に係る通信ユニット1によれば、電波の送受信が人体からのノイズによる影響を受けにくくなるとともに、効率的に実行されうる。結果として、通信ユニット1の利便性が高められうる。通信ユニット1は、互いに異なる2つの側面であって筐体10の角部近傍にエレメントを設けることで、より小さいスペースにアンテナ100を配置できる。互いに異なる2つの側面は、例えば、X軸の正の方向を向く側面部41BとY軸の負の方向を向く側面部41Bとであってよい。このようにすることで、通信ユニット1が小型化されうる。
【0060】
アンテナ100は、第1エレメント110の、第1折り返し部112と接続していない側の端部と接続する給電部102をさらに備えてよい。給電部102は、アンテナ100の給電点として機能してよい。給電部102は、例えば通信モジュール50に接続してよい。アンテナ100は、給電部102を介して、受信した電波に応じた電力信号を通信モジュール50に出力してよい。アンテナ100は、送信する電波を生成するための電力信号を通信モジュール50から取得してよい。電力信号は、電流信号及び電圧信号の少なくとも一方を含んでよい。給電部102は、整合回路と接続してよい。整合回路は、通信モジュール50等への入力インピーダンスをアンテナ100のインピーダンスに近づけてよい。
【0061】
アンテナ100は、位置決め部150A〜150Iによって位置決めされてよい。位置決め部150A〜150Iは、位置決め部150とも総称される。位置決め部150は、フレーム40の本体41から突出するボスであってよい。位置決め部150の形状は、例えば円柱形状であってよい。位置決め部150の形状は、これに限られず、他の種々の形状であってよい。
【0062】
位置決め部150A及び150Bは、平面部41Aから突出してよい。位置決め部150Aは、第1エレメント110が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部150Bは、第1エレメント110と、第1折り返し部112及び分岐エレメント140とが接続する部分に位置してよい。
【0063】
位置決め部150C〜150Hは、X軸の正の方向を向く側面部41Bから突出してよい。位置決め部150Cは、第1折り返し部112が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部150Dは、第2エレメント120が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部150Eは、第2エレメント120と第2折り返し部122とが接続する部分に位置してよい。位置決め部150Fは、第2折り返し部122と第3エレメント130とが接続する部分に位置してよい。位置決め部150Gは、第3エレメント130が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部150Hは、第3エレメント130の、第2折り返し部122と接続していない側の端部に位置してよい。
【0064】
位置決め部150Iは、Y軸の負の方向を向く側面部41Bから突出してよい。位置決め部150Iは、分岐エレメント140の、第1エレメント110と接続していない側の端部に位置してよい。
【0065】
導波部は、第1周波数帯で電波を送受信可能とされてよい。導波部は、第1周波数帯で電波を効率的に送受信しうる。アンテナ100が電波をどの程度効率的に送受信できるかを表す指標として、電圧定在波比が用いられうる。電圧定在波比は、VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)ともいう。VSWRが1に近いほど、アンテナ100は、外部から入射する電波を反射しにくく、より高い効率で電波を受信しうる。VSWRが1に近いほど、アンテナ100は、給電点に入力された電力信号を反射しにくく、より高い効率で電波を送信しうる。第1周波数帯の中心周波数は、導波部のVSWRの周波数特性において、VSWRが極小値となる周波数として特定されてよい。導波部は、第1周波数帯の中心周波数を特定するともいえる。
【0066】
第1周波数帯の中心周波数は、第1エレメント110、第1折り返し部112、第2エレメント120、第2折り返し部122及び第3エレメント130それぞれの長さの合計に基づいて決定されうる。第1エレメント110、第1折り返し部112、第2エレメント120、第2折り返し部122及び第3エレメント130それぞれの長さの合計は、アンテナ長ともいう。つまり、第1周波数帯の中心周波数は、アンテナ長に基づいて決定されうる。アンテナ長は、例えば、第1周波数帯の中心周波数に対応する波長の1/4の長さであってよい。給電部102は、回路基板20等に設けられている接地線と結合してよい。接地線の長さは、第1周波数帯の中心周波数に対応する波長の1/4の長さより長くてよい。アンテナ100は、導波部と接地線とを含む構成によって、電波を送受信してよい。
【0067】
導波部が第1折り返し部112と第2折り返し部122とを有することによって、アンテナ長が調整されうる。アンテナ長は、第1折り返し部112及び第2折り返し部122それぞれの長さによって調整されてもよい。アンテナ長は、導波部が少なくとも一部にミアンダ形状を有することによって、調整されてもよい。
【0068】
導波部において、第1エレメント110に対して、第2エレメント120及び第3エレメント130の少なくとも一方が電磁的に結合してよい。第1エレメント110と、第2エレメント120及び第3エレメント130の少なくとも一方とが電磁的に結合する部分は、電磁結合部ともいう。アンテナ100が電磁結合部を有することによって、例えば
図12に示されるように、VSWRの周波数特性において、VSWRが2つの周波数において極小値をとりうる。
図12のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、周波数及びVSWRを表す。VSWRは、周波数がf1及びf2である点において極小値となっている。f1は、第1周波数帯の中心周波数を表す。f2は、第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の中心周波数を表す。電磁結合部は、導波部のVSWRの周波数特性において、もう1つの極小値を発生させる機能を有するともいえる。電磁結合部は、VSWRの周波数特性においてもう1つの極小値を発生させることで、第2周波数帯の中心周波数を特定するともいえる。本実施形態に係るアンテナ100は、導波部が電磁結合部を有することによって、2つの周波数帯で電波を送受信しうる2共振アンテナとして機能しうる。
【0069】
比較例に係る2共振アンテナは、例えば、2つの周波数帯それぞれでの電波の送受信に対応するために、2つの導波部を有している。この場合、2つの導波部が広い範囲を占有しうる。一方、本実施形態に係るアンテナ100は、1つの導波部だけを有することで、比較的狭い範囲に配置されうる。つまり、本実施形態に係るアンテナ100は、限られた範囲に配置されていながら、2共振アンテナとして機能しうる。このようにすることで、通信ユニット1は、小型化されやすい。結果として、通信ユニット1の利便性が高められうる。
【0070】
例えば
図13に示されるように、第2周波数帯の中心周波数は、第1エレメント110と第3エレメント130との結合が強化されることによって、低くなりうる。
図13のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、周波数及びVSWRを表す。実線のグラフで表される、第1エレメント110と第3エレメント130との結合が強化された後の周波数特性において、周波数がf1及びf3である点において、VSWRの値が極小値となっている。f3は、第1エレメント110と第3エレメント130との結合が強化された後の第2周波数帯の中心周波数を表す。比較のために一点鎖線のグラフで表される周波数特性によって、第1エレメント110と第3エレメント130との結合が強化される前の第2周波数帯の中心周波数(f2)が表される。第1エレメント110と第3エレメント130との結合が強化された後の第2周波数帯の中心周波数(f3)は、第1エレメント110と第3エレメント130との結合が強化される前の第2周波数帯の中心周波数(f2)よりも低くなっている。
【0071】
第1エレメント110と第3エレメント130との間の結合容量が大きいほど、第1エレメント110と第3エレメント130との電磁的な結合は強まりうる。
【0072】
第1エレメント110と第3エレメント130との間隔が狭いほど、第1エレメント110と第3エレメント130との電磁的な結合は強まりうる。第1エレメント110と第3エレメント130との間隔は、結合間隔ともいう。結合間隔は、第3エレメント130のZ軸の正の方向の側の端部の位置によって調整されてよい。例えば、第3エレメント130が全体としてZ軸の正の方向の側に移動することによって、結合間隔が狭くされてよい。この場合、第3エレメント130は、Z軸方向に沿って延在する部分を含んでよい。
【0073】
例えば
図14に示されるように、第3エレメント130の少なくとも一部において、Z軸方向の寸法が長くされることによって、結合間隔が狭くされてもよい。第3エレメント130の、Y軸方向に沿う一部におけるY軸方向に交差する方向の長さは、Y軸方向に沿う他の部分におけるY軸方向に交差する方向の長さよりも長くてよい。このようにすることで、第3エレメント130のY軸方向の長さが変わらないように、結合間隔が狭くされうる。結合間隔が狭くされることによって、第2周波数帯の中心周波数が調整されやすくなる。第3エレメント130のY軸方向の長さが変わらないことによって、第1周波数帯の中心周波数が変わりにくい。つまり、第1周波数帯及び第2周波数帯それぞれの中心周波数が独立に調整されうる。結果として、通信ユニット1の利便性が高められうる。
【0074】
第1エレメント110と第3エレメント130とが互いに結合する部分の面積が大きいほど、第1エレメント110と第3エレメント130との電磁的な結合は強まりうる。例えば、第1エレメント110のX軸方向の長さが長いほど、第1エレメント110と第3エレメント130との電磁的な結合は強まりうる。
【0075】
給電部102から導波部に電力信号が伝搬する場合、第1エレメント110における電力信号の伝搬方向は、第3エレメント130における電力信号の伝搬方向と同一でありうる。例えば、電力信号が給電部102から位置決め部150A〜150Hを順番に通過する経路で伝搬する場合、第1エレメント110及び第3エレメント130それぞれにおいて、電力信号は、Y軸の負の方向に伝搬する。つまり、第1エレメント110及び第3エレメント130それぞれにおいて、電力信号が同一の方向に伝搬しうる。導波部から給電部102に電力信号が伝搬する場合も、第1エレメント110における電力信号の伝搬方向は、第3エレメント130における電力信号の伝搬方向と同一でありうる。
【0076】
互いに沿って位置する2つのエレメントにおける電力信号の伝搬方向が同一である場合、電力信号が互いに共振しやすくなりうる。つまり、互いに沿って位置する2つのエレメントにおける電力信号の伝搬方向が同一である場合、伝搬方向が逆である場合と比較して、2つのエレメントは、より強く電磁的に結合しうる。
【0077】
第3エレメント130は、2つの折り返し部を経由して第1エレメント110に接続することによって、第1エレメント110と同一の方向に電力信号を伝搬させうる。このようにすることで、第3エレメント130は、第1エレメント110と、より強く電磁的に結合しうる。
【0078】
一方、第2エレメント120は、1つの折り返し部を経由して第1エレメント110に接続することによって、第1エレメント110とは反対の方向に電力信号を伝搬させうる。この場合、第2エレメント120を伝搬する電力信号は、第3エレメント130を伝搬する電力信号よりも、第1エレメント110を伝搬する電力信号と共振しにくくなりうる。
【0079】
本実施形態に係るアンテナ100は、2つの折り返し部を経由して第1エレメント110に接続する第3エレメント130を備えることによって、第1エレメント110とより強く電磁的に結合させうる。導波部がより強く電磁的に結合する電磁結合部を有することによって、第2周波数帯の中心周波数が調整されやすくなる。結果として、通信ユニット1の利便性が高められうる。
【0080】
第2周波数帯の中心周波数は、分岐エレメント140の長さによっても調整されうる。分岐エレメント140の長さは、第1エレメント110の長さとの合計が、例えば、第2周波数帯の中心周波数に対応する波長の1/4の長さとなるように調整されてよい。分岐エレメント140は、少なくとも一部にミアンダ形状を有してもよい。
【0081】
本実施形態に係るアンテナ100は、限られた範囲にアンテナ100を備えることによって小型化されうるとともに、2つの周波数帯で電波を効率的に送受信しうる。つまり、本実施形態に係るアンテナ100は、小型化されているにもかかわらず、2共振アンテナとして機能しうる。結果として、本実施形態に係る通信ユニット1の利便性が高められうる。
【0082】
図6、
図7及び
図15に示されるように、バッテリ30は、筐体10のZ軸の負の方向の側に位置してよい。アンテナ100は、筐体10のZ軸の正の方向の側に位置してよい。言い換えれば、バッテリ30とアンテナ100とは、筐体10を第1方向から見て、互いに第3方向にオフセットしていてよい。このようにすることで、アンテナ100は、X軸方向から入射する電波を受信する際に、バッテリ30の影響を受けにくくなる。
【0083】
図11及び
図14に示されるように、バッテリ30は、筐体10を第1方向から見て、アンテナ100の少なくとも一部と重ならないように位置してよい。バッテリ30は、筐体10を第1方向から見て、第1エレメント110及び第3エレメント130と重ならないように位置してよい。このようにすることで、アンテナ100は、X軸方向から入射する電波を受信する際に、バッテリ30の影響を受けにくくなる。回路基板20は、筐体10を第1方向から見て、第1エレメント110及び第3エレメント130と重ならないように位置してよい。このようにすることで、アンテナ100は、X軸方向から入射する電波を受信する際に、回路基板20の影響を受けにくくなる。
【0084】
第1エレメント110と第3エレメント130との間の隙間は、電磁結合部に対応しうる。電磁結合部は、筐体10を第1方向から見て、バッテリ30又は回路基板20と重ならないように位置してよい。このようにすることで、アンテナ100がX軸方向から入射する電波を受信する際に、電磁結合部がバッテリ30又は回路基板20の影響を受けにくくなる。アンテナ100とバッテリ30又は回路基板20とが上述のように配置されていることによって、アンテナ100は、より効率的に電波を受信しうる。結果として、通信ユニット1の利便性が高められうる。
【0085】
図8に示されるように、センサ70は、筐体10のZ軸の正の方向の側に位置してよい。通信ユニット1は、センサ70で外部環境に関する情報を検出するために、筐体10のZ軸の正の方向の側が露出するように、他の機器又は商品等に取り付けられうる。アンテナ100の少なくとも一部は、センサ70が位置する側と同一の側に位置してよい。例えば、
図10及び
図11に示されるように、第1エレメント110は、フレーム40の平面部41Aに沿って位置してよい。つまり、第1エレメント110は、筐体10のZ軸の正の方向の側に位置してよい。この場合、通信ユニット1が他の機器又は商品等に取り付けられている状態において、アンテナ100は、他の機器又は商品等から離れて位置しやすくなる。このようにすることで、アンテナ100は、より効率的に電波を受信しうる。結果として、通信ユニット1の利便性が高められうる。
【0086】
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、1つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施されうる。