特開 2024-5970 無線通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024005970

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】無線通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/24 20060101AFI20240110BHJP

   H01Q 13/16 20060101ALI20240110BHJP

   H01Q 19/02 20060101ALI20240110BHJP

   H05K 9/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/24 Z

H01Q13/16

H01Q19/02

H05K9/00 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106479

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 拓弥

【テーマコード（参考）】

5E321

5J020

5J045

5J047

【Ｆターム（参考）】

5E321AA01

5E321AA05

5E321GG05

5J020AA00

5J020BC02

5J020DA02

5J020DA04

5J045AA05

5J045DA03

5J045NA03

5J047AA03

5J047AB08

5J047FD01

(57)【要約】

【課題】シールド部材に設ける開口の形状を工夫することによりアンテナ特性を改善することができる無線通信装置を提供すること。
【解決手段】無線通信装置１００は、所定周波数の電波を放射するアンテナ１１０の周囲を覆い、アンテナ１１０に対向する面にスリット１３２を有するシールド部材としての金属シャーシ１３０と、金属シャーシ１３０に隣接してスリット１３２を覆う位置に設けられ、導電性部材からなる矩形形状の外周部を有するディスプレイ装置１４０とを備える。スリット１３２をＬ字形状とするとともに、このＬ字形状の縦横比を、ディスプレイ装置１４０の縦横比と一致させている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定周波数の電波を放射するアンテナの周囲を覆い、前記アンテナに対向する面にスリットを有するシールド部材と、
前記シールド部材に隣接して前記スリットを覆う位置に設けられ、導電性部材からなる矩形形状の外周部を有する矩形形状部材と、
を備え、前記スリットをＬ字形状とするとともに、このＬ字形状の縦横比を、前記矩形形状部材の縦横比と一致させることを特徴とする無線通信装置。

【請求項2】

前記アンテナから放射する電波の波長をλとしたときに、前記スリットの全長をλ／２とすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項3】

前記Ｌ字形状を形成する前記スリットの短辺側を矩形形状の前記外周部の短辺と平行に、前記スリットの長辺側を前記外周部の長辺と平行に配置することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項4】

前記シールド部材の前記アンテナに対向する面に、前記スリットを複数設けることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項5】

前記シールド部材の前記アンテナに対向する面に、前記スリットとＬ字形状以外の別のスリットを設けることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項6】

前記矩形形状部材は、ディスプレイ装置であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項7】

前記シールド部材は、金属シャーシであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナを用いて所定周波数の電波を送受信する無線通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、アンテナから送受信される無線信号を、シールドに設けられた開口を通して送受信することにより、外部機器との間で無線通信を行うようにした通信端末が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この通信端末では、シールドに設けられた開口の周囲にコイルパターンを形成し、シールドを挟んで配置されたディスプレイ側にコイルパターンによって生成される磁束を通過させることにより、ディスプレイ側の外部機器との間で無線通信を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／０６５０５０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮなどを用いた無線通信装置では、例えば２．４ＧＨｚ帯の無線電波を用いた無線通信を行っており、半波長ダイポールアンテナやチップアンテナ、パターンアンテナなどの各種のアンテナを用いて無線電波の送受信が行われる。このような無線通信装置では、アンテナから送信される無線電波に対するノイズ対策として、アンテナを含む基板全体をシールド部材としての金属シャーシで覆っている。

【0005】

しかし、アンテナを完全に覆ってしまうと、外部機器との間で無線電波の送受信ができなくなってしまうため、金属シャーシの一部に開口を設ける必要がある。しかし、例えば、特許文献１の通信端末のように、単純な矩形の開口を設けてその面積を大きくすると、シールド部材としての機能を低下させることになるため、形状を工夫する必要がある。さらに、この開口の外側にディスプレイ等が配置される場合には、アンテナから出力され開口を通して放射された電波が減衰する場合があるため、良好なアンテナ特性を確保するためにはさらなる工夫が必要となる。

【0006】

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、シールド部材に設ける開口の形状を工夫することによりアンテナ特性を改善することができる無線通信装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、所定周波数の電波を放射するアンテナの周囲を覆い、アンテナに対向する面にスリットを有するシールド部材と、シールド部材に隣接してスリットを覆う位置に設けられ、導電性部材からなる矩形形状の外周部を有する矩形形状部材とを備え、スリットをＬ字形状とするとともに、このＬ字形状の縦横比を、矩形形状部材の縦横比と一致させている。

【0008】

シールド部材に設ける開口をスリット形状とすることにより、開口を小さくして電波の漏れを最小とすることができる。また、スリットをＬ字形状とし、Ｌ字を構成する２辺の比を矩形形状部材の外周部の縦横比と合わせることにより、アンテナからスリットを通して放射された電波が矩形形状部材に伝わってその外周部から水平偏波と垂直偏波となって効率よく放射することができ、アンテナ特性を改善することが可能となる。

【0009】

また、上述したアンテナから放射する電波の波長をλとしたときに、スリットの全長をλ／２とすることが望ましい。これにより、アンテナから出力される電波をスリットを通して効率よくシールド部材の外側に放射することが可能となる。

【0010】

また、上述したＬ字形状を形成するスリットの短辺側を矩形形状の外周部の短辺と平行に、スリットの長辺側を外周部の長辺と平行に配置することが望ましい。スリットの向きと矩形形状部材の向きとが平行となるように配置することにより、スリットを通して出力される電波を矩形形状部材の外周部から効率よく放射することが可能となる。

【0011】

また、上述したシールド部材のアンテナに対向する面に、スリットを複数設けることが望ましい。あるいは、上述したシールド部材のアンテナに対向する面に、スリットとＬ字形状以外の別のスリットを設けることが望ましい。これにより、１本のスリットを用いる場合に比べて、スリットを通して放射される電波強度を上げることが可能となる。

【0012】

また、上述した矩形形状部材は、ディスプレイ装置であることが望ましい。これにより、車両に搭載されるヘッドユニットのように、筐体の前面に液晶表示装置等のディスプレイ装置が配置される場合に、ディスプレイ装置の裏側から効率よく電波を放射することが可能となる。

【0013】

また、上述したシールド部材は、金属シャーシであることが望ましい。これにより、アンテナを含む基板等の全体を確実にシールドすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態の無線通信装置の要部の構成を示す図である。

【図2】本実施形態の無線通信装置が組み込まれる製品の一例を示す図である。

【図3】スリットの具体例を示す図である。

【図4】スリットの変形例を示す図である。

【図5】Ｌ字形状のスリットを用いた場合の放射特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を適用した一実施形態の無線通信装置について、図面を参照しながら説明する。

【0016】

図１は、一実施形態の無線通信装置の要部の構成を示す図である。この図１に示された要部の構成は、所定周波数の電波を放射するアンテナ回りの構成を示している。図１（Ａ）には無線通信装置の要部の断面が、図１（Ｂ）には正面から見た構成がそれぞれ示されている。この無線通信装置は、例えば図２に示すように、車両に搭載されるヘッドユニットの一部を構成している。

【0017】

図１（Ａ）に示すように、本実施形態の無線通信装置１００は、アンテナ１１０が搭載されたアンテナ基板１２０と金属シャーシ１３０とディスプレイ装置１４０と含んで構成されている。

【0018】

アンテナ１１０は、所定周波数の電波を放射するためのものである。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈや無線ＬＡＮなどの用途に用いる場合には、アンテナ１１０は、２．４Ｇｈｚ帯の電波を放射する。本実施形態では、電波の周波数に着目しており、電波を放射するアンテナ形状等（チップアンテナやパターンアンテナなど）は特に限定されない。

【0019】

アンテナ基板１２０は、アンテナ１１０や電波の送受信回路などのその他の周辺回路が実装されている。なお、アンテナ基板１２０に無線通信装置１００の動作に必要な回路をすべて実装してもよいが、アンテナ基板１２０とその他の回路基板（図示せず）を備えるようにしてもよい。

【0020】

金属シャーシ１３０は、アンテナ基板１２０の全体を包囲するシールド部材である。また、ディスプレイ装置１４０は、金属シャーシ１３０と対向する位置に配置されている。このディスプレイ装置１４０は、例えばＬＣＤ（液晶表示装置）が用いられ、液晶パネルの周囲を囲む矩形形状の外周部（ベゼル）が導電性部材によって構成されている。

【0021】

図１（Ｂ）に示すように、上述した金属シャーシ１３０には、ディスプレイ装置１４０に対向する面にスリット１３２が形成されている。このスリット１３２は、アンテナ１１０から放射された電波を金属シャーシ１３０の外部に放出するためのものであり、アンテナ１１０に対向する金属シャーシ１３０の面であってアンテナ１１０に対応する位置（アンテナ１１０の近傍）に設けられている。スリット１３２はＬ字形状を有し、その長さや縦横比が、放射する電波の波長やディスプレイ装置１４０の形状を考慮して設定されている。

【0022】

図３は、スリット１３２の具体例を示す図である。図３（Ａ）にはディスプレイ装置１４０の形状が、図３（Ｂ）にはスリット１３２をディスプレイ装置１４０側から見た形状と寸法がそれぞれ示されている。

【0023】

本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、ディスプレイ装置１４０は９：１６の縦横比を有するものとする。このような形状のディスプレイ装置１４０に対応して、スリット１３２も同じ縦横比９：１６となるように短辺１３２Ａと長辺１３２Ｂの長さが設定されている。

【0024】

また、アンテナ１１０から放射される電波の周波数が２．４ＧＨｚとすると、波長λが１２５ｍｍとなるが、スリット１３２の全体の長さ（短辺１３２Ａと長辺１３２Ｂを合わせた長さ）がλ／２（＝６２．５ｍｍ）となるように設定されている。この場合の短辺１３２Ａの長さが２２．５ｍｍ、長辺１３２Ｂの長さが４０ｍｍとなる。また、このスリット１３２の短辺１３２Ａがディスプレイ装置１４０の短辺１４０Ａと平行に、スリット１３２の長辺１３２Ｂがディスプレイ装置１４０の長辺１４０Ｂと平行になるようにスリット１３２の向きが設定されている。

【0025】

図４は、スリット１３２の変形例を示す図である。図３（Ｂ）では長辺１３２Ｂの左端から短辺１３２Ａが下側に延びるようにしたが、図４に示すようにスリット１３２の長辺１３２Ｂと短辺１３２Ａの組み合わせは任意であり、どの組み合わせを用いてもよい。図４（Ａ）に示す例では、長辺１３２Ｂの右端から短辺１３２Ａが下側に伸びている。図４（Ｂ）に示す例では、長辺１３２Ｂの左端から短辺１３２Ａが上側に伸びている。図４（Ｃ）に示す例では、長辺１３２Ｂの右端から短辺１３２Ａが上側に伸びている。

【0026】

図５は、Ｌ字形状のスリット１３２を用いた場合の放射特性を示す図である。図５において、実線ＡはＬ字形状のスリット１３２を用いた場合の放射特性を、一点鎖線ＢはＵ字形状のスリットを用いた場合の放射特性を、点線Ｃは直線形状のスリットを用いた場合の放射特性を、細線ＤはＴ字形状のスリットを用いた場合の放射特性をそれぞれ示している。これらの各スリットは、長辺と短辺を合わせた全長がλ／２（＝６２．５ｍｍ）であり、Ｔ字形状のスリットについては短辺と長辺の比が９：１６に設定され、Ｕ字形状のスリットについては２本の短辺の合計と長辺の比が９：１６に設定されている。図５に示すように、直線形状、Ｔ字形状、Ｕ字形状のスリットに比べて、スリットをＬ字形状とした場合に、最も電波の放射効率が高くなることが確認された。

【0027】

このように、本実施形態の無線通信装置１００では、シールド部材としての金属シャーシ１３０にスリット１３２とすることにより、開口を小さくして電波の漏れを最小とすることができる。特に、スリット１３２をＬ字形状とし、Ｌ字を構成する２辺の比をディスプレイ装置１４０の外周部の縦横比と合わせることにより、アンテナ１１０からスリット１３２を通して放射された電波がディスプレイ装置１４０に伝わってその外周部から水平偏波と垂直偏波となって効率よく放射することができ、アンテナ特性を改善することが可能となる。

【0028】

また、スリット１３２の全長をλ／２とすることにより、アンテナ１３２から出力される電波をスリット１３２を通して効率よく金属シャーシ１３０の外側に放射することが可能となる。

【0029】

また、Ｌ字形状を形成するスリット１３２の短辺１３２Ａ側をディスプレイ装置１４０の外周部の短辺と平行に、スリット１３２の長辺１３２Ｂ側をディスプレイ装置１４０の長辺と平行に配置することにより、スリット１３２を通して出力される電波を矩形形状のディスプレイ装置１４０の外周部から効率よく放射することが可能となる。

【0030】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、縦横比が９：１６の矩形形状を有するディスプレイ装置１４０に合わせてスリット１３２のＬ字形状の縦横比も９：１６に設定したが、ディスプレイ装置１４０の形状が変わればその縦横比に合わせてスリット１３２の形状も変更すればよい。例えば、縦横比が３：４のディスプレイ装置１４０を用いる場合には、スリット１３２のＬ字形状の縦横比も３：４にすればよい。但し、この場合でもスリット１３２の全長はλ／２を維持する必要がある。

【0031】

また、上述した実施形態では、１本のスリット１３２を用いたが、スリット１３２とは別に金属シャーシ１３０の同じ面内に２本目あるいはそれ以上の本数のＬ字形状のスリットを追加したり、Ｌ字形状以外の形状のスリットを追加するようにしてもよい。このように、Ｌ字形状のスリット１３２の他にスリットを追加することにより、１本のスリット１３２を用いる場合に比べて、これらのスリットを通して放射される電波強度を上げることが可能となる。

【0032】

また、金属シャーシ１３０に対向するように矩形形状部材としてのディスプレイ装置１４０を配置したが、ディスプレイ装置１４０以外の矩形形状部材を用いるようにしてもよい。但し、この矩形形状部材の外周部には導電性部材が用いられる必要がある。これにより、車両に搭載されるヘッドユニットのように、筐体の前面に液晶表示装置等のディスプレイ装置１４０が配置される場合に限定されず、その他の矩形形状部材の裏側から効率よく電波を放射することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0033】

上述したように、本発明によれば、シールド部材に設ける開口をスリット形状とすることにより、開口を小さくして電波の漏れを最小とすることができる。また、スリットをＬ字形状とし、Ｌ字を構成する２辺の比を矩形形状部材の外周部の縦横比と合わせることにより、アンテナからスリットを通して放射された電波が矩形形状部材に伝わってその外周部から水平偏波と垂直偏波となって効率よく放射することができ、アンテナ特性を改善することが可能となる。

【符号の説明】

【0034】

１００ 無線通信装置
１１０ アンテナ
１２０ アンテナ基板
１３０ 金属シャーシ
１３２ スリット
１４０ ディスプレイ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】