JP4132398B2

JP4132398B2 - 携帯無線装置

Info

Publication number: JP4132398B2
Application number: JP13751299A
Authority: JP
Inventors: 新吾北村; 巧微袁
Original assignee: 大井電気株式会社
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: JP2000332626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ページャ端末等の携帯無線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、ダブルスーパヘテロダイン方式を用いた従来のページャ端末のブロック図である。同図に示すページャ端末４０の構成は、大きく無線部４４と制御部４２とに分けることができる。無線部４４は、アンテナ１３、ＲＦ部４６、ＩＦ部４８、及びＡ／Ｄ変換部５０から構成される。ここで、無線部４４では、アンテナ１３で捉えられた信号がＲＦ増幅器９０とバンドパスフィルタ９２とを順に通され、その出力が混合器９４にて局部発振器９６の出力と混合される。その出力はバンドパスフィルタ９８に通された後、さらに混合器１００にて局部発振器１０２の出力と混合され、その混合された信号がバンドパスフィルタ１０４、ＩＦ部（復調部）４８を経由して出力される。この出力はＡ／Ｄ変換部５０にてデジタルデータに変換されてから制御部４２に供給される。制御部４２は、制御回路部５６、ＬＣＤパネル（液晶パネル）を含んで構成された表示部５８、スピーカ６０と発光ダイオード６２とバイブレータ６４とを含む報知部６１、電池５２及び電源スイッチ５４を含む電源部５１から構成される。無線部４４は基板上に形成されるが、この基板は無線回路基板（ＲＦ基板）と呼ばれる。一方、制御部４２はＲＦ基板とは別基板上に形成されるが、この別基板はロジック回路基板（ＬＧ基板）と呼ばれる。ＲＦ基板とＬＧ基板はコネクタで接続される。
【０００３】
図６は、かかるＲＦ基板を示す斜視図である。同図に示すＲＦ基板６６はループアンテナであるアンテナ１３を実装している。同図に示すアンテナ１３はアンテナ上部６８とアンテナ下部７０とから構成されている。アンテナ上部６８は互いに平行する比較的短い短辺部６８ａ，６８ｃと該短辺部６８ａ，６８ｃの一端を結ぶ比較的長い長辺部６８ｂとを有するコの字状に形成されており、該短辺部６８ａ，６８ｃがＲＦ基板６６に対して垂直となるよう、短辺部６８ａ，６８ｃの他端がＲＦ基板６６の表面に取り付けられている。同様に、アンテナ下部７０は互いに平行する比較的短い短辺部７０ａ，７０ｃと該短辺部７０ａ，７０ｃの一端を結ぶ比較的長い長辺部７０ｂとを有するコの字状に形成されており、該短辺部７０ａ，７０ｃがＲＦ基板６６に対して垂直となるよう、短辺部７０ａ，７０ｃの他端がＲＦ基板６６の裏面に取り付けられている。
【０００４】
アンテナ上部６８において、短辺部６８ａはマッチング回路を経由して、ＲＦ増幅器９６に接続され、短辺部６８ｃはアンテナ下部７０の短辺部７０ｃと連結される。アンテナ下部７０の他方の短辺部７０ａはＲＦ基板６６のグランドに接続される。そして、アンテナ上部６８とアンテナ下部７０によりループアンテナが構成され、短辺部６８ａ，７０ａはループアンテナの給電点となる。ＲＦ基板６６はコネクタ７２を経由してＬＧ基板上に構成された制御部４２と接続される。
【０００５】
図５に示されるページャ端末４０の動作概要は以下のようになる。受信信号はアンテナ１３で受信され、ＲＦ部４６を経由して、中間周波数に変換される。この後、希望信号がＩＦ部４８によって検波される。検波出力はＡ／Ｄコンバータ５０によってデジタル信号に変換され、制御部４２に送られる。そして、制御部４２にて信号処理が行われ、受信信号に従って表示部５８や報知部６１の制御が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すようにＲＦ基板６６を構成したのでは、アンテナ１３がＲＦ基板６６に実装されているので、ＲＦ基板６６はアンテナ１３の一部として機能してしまう。
【０００７】
このため、ＲＦ基板６６とＬＧ基板および両基板に実装した部品による導体損がアンテナ１３の受信効率を劣化させる。また、ページャ端末４０を構成する部品の中にはノイズを発生するものもある。特に制御部４２にあるＣＰＵ及び該ＣＰＵから出されている信号線は比較的多くのノイズを発生する。このため、アンテナ１３がそのノイズを受信して、ページャ端末４０の受信Ｃ／Ｎが低下し、その結果、ページャ受信感度が悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、アンテナ特性を大幅に変化させることなく、受信感度を改善することができる携帯無線装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ＣＰＵ又は液晶パネルの少なくとも一方が設けられたロジック回路基板と、無線回路基板と、が筐体内に設けられた携帯無線装置において、前記無線回路基板には、基板面に対して交わる向きのループ面を有するようループアンテナが取り付けられ、前記ロジック回路基板は、前記ＣＰＵ又は液晶パネルが前記ループアンテナのループ面の前方に位置するよう設けられ、前記無線回路基板には、さらに、前記ループアンテナのループ面と前記ＣＰＵ又は液晶パネルとの間に、導体板が設けられることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、導体板によりループアンテナのループ面とＣＰＵ又は液晶パネルとが遮られることになる。このため、ロジック回路基板を流れる高周波電流が減少する。また、ループアンテナから見て導体板の裏面側に位置する無線回路基板を流れる高周波電流も減少する。さらに、こうした基板電流が減少することにより、ロジック回路基板や無線回路基板及びそれらに設けられた電子部品による導体損失が減少し、アンテナ効率の劣化を防ぐことができる。また、基板電流が減少することにより、ロジック回路基板又は無線回路基板の近傍電磁界強度も減少する。従って、部品及び部品回路から発生されたノイズとアンテナとの結合能力が低下する。さらに、本発明ではループアンテナと導体板とを同一基板上に設けるようにしたので、容易にそれらを共通のグランドに接続することができ、遮蔽効果を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記導体板は前記ループアンテナのループ面に対して平行に取り付けられることを特徴とする。こうすれば、コンパクトに携帯無線装置を形成することが可能である。なお、本発明では、導体板にループアンテナの電流方向とは逆方向の電流が流れるため、アンテナの利得が劣化する。しかしながら、基板及び部品の導体損の減少によって得られるアンテナ効率の増加と、ノイズカップリングの現象を抑制することによって得られるページャ受信システムの受信Ｃ／Ｎの改善と、を合わせた分が、アンテナの利得減少よりも大幅に上回るため、携帯無線装置の受信感度を改善することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記導体板は、前記ループアンテナのループ面の側の面にプリント基板が設けられてなる片面プリント基板であることを特徴とする。こうすれば、無線回路基板上にさらに多くの回路を形成することができ、結果として装置を小型化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
本実施の形態では、携帯無線装置の一例としてページャ端末を取り上げる。図１は、本発明の実施形態に係るページャ端末に含まれるＲＦ基板及びＬＧ基板を示す斜視図である。本実施の形態に係るページャ端末はＲＦ基板に設けられる遮蔽板に特徴を有するもので、その他の構成については従来技術に係るページャ端末と同様である。そのような構成については、図５又は図６と同一符号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１５】
図１に示すように、ＲＦ基板６６の表面にはコ字状のアンテナ上部６８が取り付けられる。アンテナ上部６８の一端はＲＦ増幅器９６（図５)と接続される。また、ＲＦ基板６６の裏面にもコ字状のアンテナ下部７０が取り付けられており、アンテナ上部６８の他端はＲＦ基板６６を経由してアンテナ下部７０と接続される。アンテナ下部７０の一端はＲＦ基板６６のグランドと接続され、他端はアンテナ上部６８と接続される。そして、アンテナ上部６８とアンテナ下部７０とによりページャ受信用のループアンテナ１３が構成され、給電点６８ａ、７０ａ（図６)よりループアンテナ１３に給電がされる。
【００１６】
また、同図に示されるように、ＲＦ基板６６には、制御部４２の一部、主として制御回路部５６及び表示部５８が形成されたＬＧ基板７４が表面に載置される。ＬＧ基板７４の表面には、ＬＣＤパネルを含む表示部５８が取り付けられており、裏面には制御回路部５６を構成するＣＰＵ（図示せず）が取り付けられている。また、ＬＧ基板７４の裏面には図示しない二つの雄コネクタ（図示せず）が取り付けられており、これら雄コネクタがＲＦ基板６６に設けられた（雌）コネクタ７２接続され、ＬＧ基板７４がＲＦ基板６６に載置される。ＬＧ基板７４の取付状態では、ＲＦ基板６６の基板面から見て、アンテナ上部６８の方がＬＣＤパネルの表面よりも高い。すなわち、このページャ端末では、ループアンテナ１３のループ面の前方にＬＧ基板７４が設けられている。こうして、ＬＧ基板７４に設けられた表示部５８やＣＰＵは、ループアンテナ１３のループ面を望む位置に設けられる。
【００１７】
ここで、ＲＦ基板６６の表面には遮蔽板８０が取り付けられている。遮蔽板８０はＲＦ基板６６のグランドと接続して取り付けられる。遮蔽板８０はループアンテナ１３のループ面と平行し、且つＲＦ基板６６の基板面に対してと垂直となるよう設けられる。本実施の形態では、遮蔽板８０の材質は金属導体板、または片面プリント基板から構成される。片面プリント基板は、金属導体板とプリント基板とを貼り合わせてなるものであり、ＬＧ基板７４の側には金属導体板がむき出しになっており、ループアンテナ１３の側にプリント基板が設けられている。
【００１８】
上記の遮蔽板８０の作用を明らかにするために、モーメント法という電磁界数値解析手法を用い、ＲＦ基板の近傍電磁界を解析した。図２は、この解析モデルを示す図である。同図では、数値解析のため、ＲＦ基板６６は導体製の地板６６ａで置き換え、遮蔽板８０は導体で構成されるものとする。また、ループアンテナ１３、遮蔽板８０、地板６６ａの導体損は２×１０⁷Ｓ／ｍとし、ループアンテナ１３と地板６６ａの接続点にコンデンサ８２を装荷した。周波数は２８０ＭＨｚである。
【００１９】
図３は、解析したＲＦ基板の信号電磁界から求めた遮蔽板８０の遮蔽効果を示す図である。遮蔽効果は次式で定義される。
【００２０】
【数１】

ここで、Ｅ_s、Ｈ_sとＥ₀、Ｈ₀はそれぞれ遮蔽板８０がある場合とない場合における観測点の電磁界である。図３では、観測面はＸ＝５ｍｍ面に設け、実際のページャ端末構造内のＬＧ基板が存在する面に相当する。同図に示されるように、遮蔽板８０を設けたＲＦ基板の近傍磁界は２〜３ｄＢ程度が減少し、電界は基板の中心部にある狭い領域を除いて、全体的に減少する。そして、ＲＦ基板６６やＬＧ基板７４及び基板上の電子部品による導体損失が減少し、アンテナの効率が上昇して、受信感度が改善される。また、アンテナがＬＧ基板７４から出されるノイズとの結合も減少し、ページャの受信感度が改善される。
【００２１】
しかし、遮蔽板８０を付けると、遮蔽板８０がアンテナに流れる電流と逆方向電流を生じ、アンテナの指向性利得の低下と遮蔽板８０の導体損失によりアンテナ効率の低下が予想される。図２のモデルに対して、遮蔽板８０を付けるとアンテナの絶対利得（絶対利得＝指向性利得×効率）は１．５ｄＢが低下したことが分かった。ただし、遮蔽板８０を付けることにより、画基板及び部品の導体損の減少によりアンテナの効率の増加と、ノイズカップリングの減少によりページャ受信システムＣ／Ｎの改善を合わせた分が、アンテナの絶対利得減少値により大幅に上回るため、遮蔽板８０を付けるとページャシステムの受信感度が増加するという効果がある。
【００２２】
ページャ受信感度の増加分は数値計算ができないが、測定ができる。図４は、本発明の実施形態に係る遮蔽板８０を付いたページャ感度の実測値を示す図である。同図に示すように、遮蔽板８０を付けると、受信感度は４ｄＢぐらい改善されることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るページャ端末に設けられるＲＦ基板及びＬＧ基板を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るページャ端末に設けられるＲＦ基板に対する解析モデルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るページャ端末の近傍電磁界遮蔽効果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るページャ端末における受信感度の実測値を示す図である。
【図５】従来技術に係るページャ端末の構成を示すブロック図である。
【図６】従来技術に係るページャ端末のＲＦ基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１３ループアンテナ、４２制御部、４４無線部、４６ＲＦ部、４８ＩＦ部、５０Ａ／Ｄコンバータ、５１電源部、５２電池、５４電源スイッチ、５６制御回路部、５８表示部、６０スピーカ、６１報知部、６２発光ダイオード、６４バイブレータ、６６ＲＦ基板、６８アンテナ上部、７０アンテナ下部、７２コネクタ、７４ＬＧ基板、７９給電点、８０遮蔽板、８２コンデンサ。

Claims

ＣＰＵ又は液晶パネルの少なくとも一方が設けられたロジック回路基板と、無線回路基板と、が筐体内に設けられた携帯無線装置において、
前記無線回路基板には、基板面に対して交わる向きのループ面を有するようループアンテナが取り付けられ、
前記ロジック回路基板は、前記ＣＰＵ又は液晶パネルが前記ループアンテナのループ面の前方に位置するよう設けられ、
前記無線回路基板には、さらに、前記ループアンテナのループ面と前記ＣＰＵ又は液晶パネルとの間に、導体板が設けられることを特徴とする携帯無線装置。
請求項１に記載の携帯無線装置において、
前記導体板は前記ループアンテナのループ面に対して平行に取り付けられることを特徴とする携帯無線装置。
請求項１又は２に記載の携帯無線装置において、
前記導体板は、前記ループアンテナのループ面の側の面にプリント基板が設けられてなる片面プリント基板であることを特徴とする携帯無線装置。