JP4413766B2

JP4413766B2 - 電子機器筐体及び無線通信モジュール

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Publication number: JP4413766B2
Application number: JP2004359839A
Authority: JP
Inventors: 浩三谷; 健司塩山; 明浩竜田; 渡野口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-12-13
Also published as: JP2006173734A

Description

本発明は、例えばＰＣカード形状などのカード形状を有し、極超短波帯又はマイクロ波帯以上の無線信号を用いて無線通信を行う無線通信モジュールを装着可能な電子機器筐体と、当該無線通信モジュールとに関する。

近年の無線ＬＡＮ技術の進展により、従来、専ら有線によって行われていた民生用の映像音響機器の信号や情報伝達を無線化することが可能となってきた。これにより、例えば、離れた部屋のビデオレコーダやＤＶＤレコーダに録画された番組を別の部屋のテレビジョン受像機で試聴するなど新しい使用法が広がるものと期待されている。

しかしながら、無線通信機能を実現するための無線通信モジュールは、民生用の映像音響機器本体の価格に比べてまだ十分低価格とはいえず、かつ、その無線通信方式の変遷の早さは、民生用映像音響機器の使用年数に比べてはるかに短い。このため、民生用映像音響機器に直接組み込まず、無線通信モジュールを後付けできるような構成とすることが多い。

一般的には、特許文献１にも記載されているように、例えばＰＣカード形状を有する無線通信モジュールを装着できるカードスロットを本体筐体側に設けている。これにより、本体の価格を低く抑え、かつ、必要に応じて無線通信モジュールを追加することで無線通信機能を実現することができる。また、無線方式が進化した場合は、無線通信モジュールを交換することで対応することが可能である。

特開２００１−１５６５１５号公報。

ところで、極超短波帯又はマイクロ波帯の電波は、その波長が数センチ程度となり、受信感度を低下させるフェージングの効果が、電子機器のわずかな設置位置の変化、もしくは電波が到来する経路上を人間が移動することによって極めて発生しやすい。一般的にこのフェージングによる受信感度低下の影響を避けるためには、スペースダイバシティ技術や電力合成法が使用される。

例えば、スペースダイバシティ技術を使うためには、互いに物理的に離れた位置に２本のアンテナを設置しなければならない。無線通信モジュールが電子機器本体に組み込まれている場合であれば、予め電子機器上の離れた位置にアンテナを配置する必要がある。

ところが、上述のように後付けで無線通信モジュールを装着する方式において、複数本のアンテナを設け、スペースダイバシティの効果を得るためには、電子機器の筐体から外部に露出した位置に、ある程度の間隔を保持して設置する必要がある。これは無線通信モジュールの形状の増大を招き、使用上の利便性を損なう。

とって代わって、無線通信モジュールに外部アンテナを電気的に接続できるようにケーブルやコネクタを設ける方法も考えられるが、電子機器の利用者に設置にかかわる負担を強いることや、電気的接続部分が存在することによる信頼性の低下が問題となる。そして、なによりも極超短波帯又はマイクロ波帯において損失の少ないケーブルやコネクタは非常に高価であり、経済的に無線通信機能を実現する上で障害となる。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、無線通信モジュールを装着可能な電子機器筐体において、複数のアンテナを容易に利用できる構造を有する電子機器筐体と、当該無線通信モジュールとを提供することにある。

第１の発明に係る電子機器筐体は、少なくとも１本の第１のアンテナを備えた無線通信モジュールを装着可能な装着手段を備えた電子機器のための電子機器筐体において、
上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに上記第１のアンテナと電磁的に結合する電磁的結合手段と、
上記電磁的結合手段と電磁的に結合する第２のアンテナとを備えたことを特徴とする。

上記電子機器筐体において、上記電磁的結合手段と上記第２のアンテナは導波管に形成され、上記電磁的結合手段と上記第２のアンテナとは上記導波管により電磁的に結合されたことを特徴とする。

また、上記電子機器筐体において、上記第２のアンテナは、上記導波管に形成されたスロットアンテナであることを特徴とする。とって代わって、上記第２のアンテナは、上記導波管に形成された複数のスロットにてなるスロットアレーアンテナであることを特徴とする。さらに、上記第２のアンテナは、上記導波管に接続された電磁ホーンアンテナであることを特徴とする。

さらに、上記電子機器筐体において、上記導波管は、成形樹脂上に金属メッキにより形成された金属層により構成されたことを特徴とする。

またさらに、上記電子機器筐体において、上記電磁的結合手段と上記第２のアンテナは、互いに偏波面が互いに実質的に一致するように形成されたことを特徴とする。

また、上記電子機器筐体において、上記電磁的結合手段と上記第２のアンテナとを接続する伝送線路を備えたことを特徴とする。

さらに、上記電子機器筐体において、上記電磁的結合手段と上記第２のアンテナの少なくとも一方は、上記電子機器筐体の少なくとも一部に一体的に形成されたことを特徴とする。

またさらに、上記電子機器筐体において、上記第２のアンテナは、成形樹脂上に金属メッキにより形成された金属層により構成されたことを特徴とする。

またさらに、上記電子機器筐体において、上記無線通信モジュールは上記第１のアンテナとは別の第３のアンテナを備え、
上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに上記第３のアンテナと電磁的に結合する別の電磁的結合手段と、
上記別の電磁的結合手段と電磁的に結合する第４のアンテナとを備えたことを特徴とする。

第２の発明に係る無線通信モジュールは、少なくとも１本の第１のアンテナを備え、電子機器筐体の装着手段に装着可能な無線通信モジュールにおいて、
上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに、上記第１のアンテナは、上記電子機器筐体に形成されかつ第２のアンテナに電磁的に結合された電磁的結合手段に電磁的に結合するように形成されたことを特徴とする。

上記無線通信モジュールにおいて、上記無線通信モジュールは少なくとも２本の第１のアンテナを備えたことを特徴とする。

また、上記無線通信モジュールにおいて、上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに、上記少なくとも２本の第１のアンテナのうちの一方のアンテナは、上記電子機器筐体に形成されかつ第２のアンテナに電磁的に結合された電磁的結合手段に電磁的に結合するように形成されるとともに、上記少なくとも２本の第１のアンテナのうちの一方のアンテナとは異なる他方のアンテナは、上記電子機器筐体に形成されかつ上記他方のアンテナに電磁的に結合された別の電磁的結合手段に電磁的に結合するように形成されたことを特徴とする。

さらに、上記無線通信モジュールにおいて、上記無線通信モジュールは、上記少なくとも２本の第１のアンテナを選択的に切り換えて用いて無線通信する無線通信回路を備えたことを特徴とする。

またさらに、上記無線通信モジュールにおいて、上記無線通信モジュールは、上記少なくとも２本の第１のアンテナを用いて、当該各第１のアンテナからの無線信号を所定の方法で合成して無線通信する無線通信回路を備えたことを特徴とする。

従って、本発明に係る電子機器筐体及び無線通信モジュールによれば、上記無線通信モジュール内の第１のアンテナを用いることなく、上記電子機器筐体内の第２のアンテナを用いて無線通信をすることができるので、より大きなアンテナ利得で無線通信を行うことができる。例えば、上記導波管に複数のスロットを形成してなるスロットアレーアンテナを用いることにより、極超短波帯又はマイクロ波帯の無線信号を高価な給電ケーブルやコネクタを使うことなく低損失で給電できる。

また、上記導波管は、上記電子機器筐体の成形樹脂に金属メッキを施してなる金属層で構成でき、製造方法が簡単であって安価な製造コストで製造できる。また、スロットアンテナやスロットアレーアンテナは、一般に金属製の方形導波管の壁面に切り欠きを設けることで形成するが、本発明では、金属メッキの金属層の一部を除去することだけで容易に形成できる。これは、電子機器本体の価格を抑えるため、無線通信モジュールを後付けにするという本来の目的に対し極めて好都合である。

さらに、電子機器筐体に形成した第２のアンテナは指向性を容易に調整することができるので、所望波方向の通信相手装置に向けて電波を送信できるとともに、不要な方向への輻射を低減することができる。これにより、無線通信モジュール内部の第１のアンテナを単独で使用する場合に比べ、通信信号品位を改善し、通信距離を増加させ、しかも不要な混信を低減できる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、同様の構成要素については同一の符号を付している。

第１の実施形態．
図１は本発明の第１の実施形態に係る電子機器筐体１０１と、それに装着される無線通信モジュール１０２との構造を示す一部破断斜視図である。本実施形態では、電子機器筐体１０１に後付けで装着される無線通信モジュール１０２と電磁的に結合する結合用スロット１０６と、結合用スロット１０６に接続され、無線通信モジュール１０２の外部のアンテナとして機能するスロットアレーアンテナ１１２とを形成することにより、無線通信モジュール１０２に搭載されるアンテナ１０７よりも高い利得を有する外部アンテナの利用を可能とすることを特徴としている。

図１において、電子機器筐体１０１の電子機器は、例えばＤＶＤレコーダ、ビデオテープレコーダ、ＤＶＤプレーヤ、パーソナルコンピュータ、サーバ装置などの装置であり、無線通信モジュール１０２は、例えば、無線ＬＡＮ機能を有するＰＣカードにてなり、例えば誘電体アンテナなどのアンテナ１０７が無線通信モジュール１０２内の誘電体基板（図示せず。）上にその長手方向が垂線方向となるように形成され、当該アンテナ１０７に接続された無線通信回路も当該誘電体基板上に形成される。無線通信モジュール１０２は、電子機器筐体１０１の前面に形成された矩形形状のカードスロット１０３から電子機器筐体１０１内部に挿入され、カードソケット１０４に装着される。

上記カードソケット１０３の近傍には、方形導波管１０５がその長手方向が当該電子機器筐体１０１の前面の横方向と平行となるように、電子機器筐体１０１の内部に設けられる。方形導波管１０５はすべての面が導電性材料にてなる直方体形状を有し、その壁面の一部は例えば電子機器筐体１０１の一部（例えば、前面パネル部）と兼用して形成されている。方形導波管１０５には、給電手段として機能できる最低の周波数、すなわち遮断周波数があり、その周波数は、公知のように、図１における方形導波管１０５の高さａが奥行ｂより大きい場合、高さａの寸法によって決定され、また、高さａは使用する電波の波長の半分より大きくなければならない。ここで、例えば、５ＧＨｚ帯の周波数帯の電波を使用する場合には、その電波の波長はおよそ６ｃｍであるので、図１の方形導波管１０５の高さａは、その波長の半分であって、好ましくは、およそ３センチメートル以上に設定される。

方形導波管１０５のカードソケット１０４に対面する端面１０５Ａには、矩形状に導電性部分が除去された矩形形状の結合用スロット１０６が形成されている。ここで、結合用スロット１０６にはその長手方向に依存した共振特性があるので、結合用スロット１０６の長手方向の長さを調整して、その共振周波数を使用する周波数に一致させる必要がある。具体的には、結合用スロット１０６の長さを使用する周波数の波長の半分の長さに合わせればよい。また、結合用スロット１０６は、その長手方向が、方形導波管１０５内部の伝送モードにあわせて、方形導波管１０５の高さ方向と平行するように形成される。さらに、結合用スロット１０６の幅は、その長さに比べて十分狭い必要がある。

カードソケット１０４は、無線通信モジュール１０２と電気的な信号の通信を行うと同時に、無線通信モジュール１０２内部に搭載されたアンテナ１０７を結合用スロット１０６と電磁的に結合する位置に保持するカード装着手段として機能する。すなわち、アンテナ１０７は結合用スロット１０６と対向し、これにより、無線通信モジュール１０２内部のアンテナ１０７と、結合用スロット１０６が電磁的に結合するので、無線通信モジュール１０２から輻射される電波は方形導波管１０５内に導かれ、同時に、方形導波管１０５からの電波もアンテナ１０７に導かれる。

ここで、アンテナ１０７と結合用スロット１０６の電磁結合の強さは、互いの偏波面のなす角の余弦に比例する。従って、最大の結合を得るためには、無線通信モジュール１０２内部に搭載されたアンテナ１０７の偏波面と、結合用スロット１０６の偏波面は一致させる必要がある。例えば、偏波面が互いに直交すると、アンテナ１０７と結合用スロット１０６の間の結合が弱くなり、アンテナ１０７から輻射された電波が効率よく方形導波管１０５に導かれない。また、方形導波管１０５からの電波も、有効にアンテナ１０７によって捕捉できない。結合用スロット１０６の偏波面は、その長手方向に対して垂直であるので、これに、アンテナ１０７の偏波面が一致するようにカードソケット１０４によって保持させる。また、強い結合を得るためには、結合用スロット１０６とアンテナ１０７の間隔は、誘導電磁界が放射電磁界と同等あるいは支配的な位置関係にあることが望ましい。これは、具体的には、使用する波長を円周率の２倍で除した間隔以下にすることによって実現できる。例えば、５ＧＨｚ帯の周波数帯の電波を使用する場合には、その電波の波長はおよそ６センチメートルであるので、結合用スロット１０６とアンテナ１０７の相互の間隔をおよそ９．５ミリメートル以下に設定することが好ましい。なお、方形導波管１０５の端面１０５Ａに対向する図上右側の端面１０５Ｂには、好ましくは、無反射終端器が形成される。

方形導波管１０５の電子機器筐体１０１前面側の壁面である方形導波管１０５のＨ面１０５Ｈには、結合用スロット１０６と同様に導電性部分が除去されて形成された、複数のスロット１１０が、その長手方向が方形導波管１０５の長手方向と平行となるように形成され、当該複数のスロット１１０によりスロットアレーアンテナ１１２を構成している。ここで、複数のスロット１１０の形成位置は方形導波管１０５のＨ面１０５Ｈの幅方向の中心線から外れた位置に、各スロット１１０の長手方向の形成間隔がλｇ（ここで、λｇは方形導波管１０５の管内波長である。）となり、方形導波管１０５の高さａ方向での形成間隔がλｇ／２となるように、千鳥状に設けられる。ここで、各スロット１１０の長さは、結合用スロット１０６と同様に使用する電波の周波数に共振させることにより、すべてのスロット１１０がスロットアンテナとして機能し、各スロットアンテナの指向性特性が合成されることで、電子機器筐体１０１の前方方向に指向性を有するスロットアレーアンテナ１１２として動作する。

以上のように構成された電子機器筐体１０１のカードスロット１０３に無線通信モジュール１０２を挿入してカードスロット１０４に装着させることにより、アンテナ１０７と結合用スロット１０６とは対向して電磁的結合する。また、結合用スロット１０６は方形導波管１０５を介してスロットアレーアンテナ１１２と電磁的に結合している。さらに、本実施形態においては、アンテナ１０７の偏波面と、結合用スロット１０６の偏波面と、各スロット１１０の偏波面とは互いに実質的に一致するようにこれらが形成されている。このとき、無線通信モジュール１０２から送信される無線信号の電波はアンテナ１０７から、結合用スロット１０６を介して方形導波管１０５内部に放射され、方形導波管１０５内を長手方向に伝搬した後、複数のスロット１１０にてなるスロットアレーアンテナ１１２から漏洩して当該電子機器筐体１０１の前面に対して垂直な方向に放射される。一方、当該電子機器筐体１０１の前面手前から受信される無線信号の電波は、スロットアレーアンテナ１１２により受信され、方形導波管１０５の長手方向を伝搬した後、結合用スロット１０６を介してアンテナ１０７により受信され、アンテナ１０７に接続された無線通信回路により受信処理が実行される。

以上説明したように、電子機器筐体１０１の前面に設けられたスロットアレーアンテナ１１２は、無線通信モジュール１０２内部に搭載されたアンテナ１０７より高い利得を得ることができるので、無線通信モジュール１０２単独で利用した場合に比べて、無線通信の送受信性能を向上させることができる。

以上の実施形態においては、スロットアレーアンテナ１１２を形成しているが、本発明はこれに限らず、１つのスロットアンテナ、又は他の種類のアンテナであってもよい。

以上の実施形態においては、結合用スロット１０６とスロットアレーアンテナ１１２とは方形導波管１０５を介して電磁的に結合して給電しているが、本発明はこれに限らず、例えば同軸ケーブルなどの他の高周波伝送線路を用いて電磁的に結合して給電してもよい。なお、方形導波管１０５は、結合用スロット１０６とスロットアレーアンテナ１１２とを接続する高周波伝送線路である。

以上の実施形態においては、無線通信モジュール１０２はＰＣカードで形成しているが、本発明はこれに限らず、種々の形態の無線通信モジュールであればよい。

第２の実施形態．
図２は本発明の第２の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ａと、それに装着される無線通信モジュール１０２との構造を示す一部破断斜視図である。第２の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ａにおいては、電子機器筐体１０１の側面にカードスロット１０３が形成され、方形導波管１０５にはスロットアレーアンテナ１１２に代えて、電磁ホーンアンテナ２０１が設けられている。

図２において、電磁ホーンアンテナ２０１は、スロット１０６が形成された端面１０５Ａと対向する端面１０５Ｂに設けられ、当該電子機器筐体１０１の前面方向に開口方向の指向性を有する。電磁ホーンアンテナ２０１の形状は、四角錐の一部を切り取った形状であり、当該電磁ホーンアンテナ２０１は樹脂を成形することによって容易に製作することができる。ここで、電磁ホーンアンテナ２０１の内壁面は導電性を持つ必要があるので、成形した樹脂に金属層をメッキすればよい。このメッキ部分が、方形導波管１０５と電気的に導通するように取り付けを行う。

以上のように構成された電子機器筐体１０１Ａにおいて、無線通信モジュール１０２がカードソケット１０４に装着されたときに、アンテナ１０７から放射される無線信号の電波は結合用スロット１０６を介して方形導波管１０５の内部を伝搬した後、電磁ホーンアンテナ２０１から放射される。なお、受信される無線信号の電波は逆の経路を辿る。

第３の実施形態．
図３は本発明に第３の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ｂの前面部の構造を示す縦断面図である。図３の第３の実施形態では、方形導波管１０５の別の構成例１０５Ｐを示している。

図３において、樹脂にてなるコの字形状の断面を有する前面用樹脂パネル３０１は、金属板にてなる遮蔽板３０４を介して電子機器筐体１０１Ｂの天板３０２及び底板３０３と嵌合するように設けられている。電子機器筐体１０１の前面パネルでは、透明の樹脂の内面に金属メッキにより金属層３０１ｍが形成され、電子機器筐体１０１の外部からは、鏡面のように見える。当該樹脂パネル３０１の内面は金属メッキによる金属層３０１ｍが形成されているので導電性があり、これを方形導波管１０５の一部として利用できる。ここで、電磁ホーンアンテナ２０１や方形導波管１０５において、極超短波帯以上の高い周波数では表皮効果によって導体中の表面にしか電流が流れないので、金属メッキによって形成される金属層３０１ｍなどの薄い導体であってもアンテナや方形導波管１０５Ｐとして機能することができる。例えば、５ＧＨｚ帯の周波数帯を使用する場合には、金属メッキに使用する金属材料がアルミニウムである場合、その表皮効果による表皮深さは、およそ１．２μｍとなるので、数μｍの膜厚があれば、方形導波管１０５Ｐの一部として使用することが可能である。

図３において、それぞれ金属材料にてなる天板３０２と底板３０３により、電子機器筐体１０１Ｂを構成しており、遮蔽板３０４の上側嵌合部３０４ａ（遮蔽板３０４の表面から突出した部分）と、天板３０２の嵌合受け部３０２ａとが嵌合するとともに、遮蔽板３０４の下側嵌合部３０４ｂ（遮蔽板３０４の表面から突出した部分）と、底板３０３の嵌合受け部３０３ａとが嵌合する。この構造において、コの字形状の断面を有する樹脂パネル３０１と、遮蔽板３０４とにより方形導波管１０５Ｐを構成する。

なお、方形導波管１０５Ｐの壁面を構成する樹脂パネル３０１の内壁面の金属層３０１ｍと、遮蔽板３０４の材料は、導電率の高いアルミニウムが望ましい。また、天板３０２と底板３０３の材料については、方形導波管１０５Ｐの一部を形成していないので安価で丈夫な鉄を用いることができる。

第４の実施形態．
図４は本発明に第４の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ｃの前面部の構造を示す縦断面図である。図４の第４の実施形態では、電子機器筐体１０１Ｃの一部と一体的に成形された電磁ホーンアンテナ２０１Ａを形成したことを特徴としている。

図４において、樹脂にてなる電子機器筐体１０１Ｃの前面パネルの一部は、天板３０２と、底板３０３と、測板３０７とがコの字形状で形成され、当該電子機器筐体１０１Ｃの前面パネルと一体的に電磁ホーンアンテナ２０１Ａを形成している。ここで、電磁ホーンアンテナ２０１Ａは、テーパー形状の放射部として動作する四角錐部３０５と、方形導波管１０５と嵌合する中空の角柱部３０６とを含み、電磁ホーンアンテナ２０１Ａの壁面に導電性を持たせるため、四角錐部３０５と角柱部３０６の各内面に金属メッキを施して金属層を形成する。以上のように構成された電子機器筐体１０１Ｃでは、方形導波管に接続された電磁ホーンアンテナ２０１Ａに無線信号の電波が給電されて、電磁ホーンアンテナ２０１Ａから電子機器筐体１０１Ｃの前面からその垂直な方向で放射される。

第５の実施形態．
図５は本発明の第５の実施形態に係る電子機器筐体１０１と、それに装着される無線通信モジュール１０２Ａとの構造を示す一部破断斜視図であり、図６は図５の電子機器筐体１０１に無線通信モジュール１０２Ａを装着したときの電子機器筐体１０１の外観を示す斜視図である。図５及び図６に図示された第５の実施形態では、第１の実施形態に比較して、アンテナ１０７のみを有する無線通信モジュール１０２に代えて、２本のアンテナ１０７，４０１を有する無線通信モジュール１０２Ａを備えたことを特徴としている。ここで、２本のアンテナ１０７，４０１は互いに所定の間隔をおいて、かつそれらの長手方向が無線通信モジュール１０２Ａの長手方向とは垂直な方向と平行となるように形成されている。

第５の実施形態において、図６に示すように、無線通信モジュール１０２Ａがカードソケット１０４に装着されたとき、アンテナ１０７は結合用スロット１０６と電磁的に結合し、アンテナ１０７から放射される無線信号の電波は、第１の実施形態と同様に、結合用スロット１０６及び方形導波管１０５を介して、複数のスロット１１０にてなるスロットアレーアンテナ１１２から放射される。このとき、アンテナ４０１は、電子機器筐体１０１の外部に位置しており、アンテナ１０７とは別に動作可能である。

すなわち、本実施形態では、無線通信モジュール１０２Ａには、結合用スロット１０６と電磁的に結合するアンテナ１０７と、スペースダイバシティに使用するための、例えば誘電体アンテナにてなるアンテナ４０１を設けている。無線通信モジュール１０２Ａの寸法は小型であること、そして電子機器に装着した際の電子機器筐体１０１からの突出量の小さいことが望まれるため、アンテナ１０７とアンテナ４０１の間隔はあまり広く取ることができず、無線通信モジュール１０２Ａ単独で用いた場合のスペースダイバシティの効果は限定的なものとならざるを得ない。しかしながら、本実施形態においては、実効的にアンテナ１０７が電子機器筐体１０１に設けられたスロットアレーアンテナ１１２に置き換えられるので、アンテナ１１２，４０１間の間隔を十分取ることができる。

図７は図５及び図６の無線通信モジュール１０２Ａ内の無線通信回路を示すブロック図である。図７において、スロットアレーアンテナ１１２により受信された無線信号は結合用スロット１０６及びアンテナ１０７を介してレベル検出器１１に入力されるとともに、スイッチ１５の接点ａ側及びサーキュレータ２１を介して無線受信回路２２に入力される。一方、アンテナ４０１により受信された無線信号はレベル検出器１１に入力されるとともに、スイッチ１５の接点ｂ側及びサーキュレータ２１を介して無線受信回路２２に入力され、無線受信回路２２は入力される無線信号を所定の復調方法によりベースバンド信号に復調して外部回路に出力する。レベル検出器１１は２つのアンテナ１１２，４０１でそれぞれ受信された各無線信号の受信信号強度を検出してコントローラ１０に出力し、これに応答して、コントローラ１０は入力される２つの無線信号の受信信号強度のうちより大きな受信信号強度を有する無線信号を受信するようにスイッチ１５を選択的に切り換えるように制御する。無線通信回路のコントローラ２０は、無線受信回路２２及び無線送信回路２３の動作を制御する。無線送信回路２３は、外部回路から入力されるベースバンド信号に従って搬送波を変調して、変調後の無線信号を、サーキュレータ２１及びスイッチ１５を介してアンテナ１１２又は４０１から放射する。

図８は図５及び図６のアンテナ４０１を用いて無線信号を受信したときの相対信号強度の周波数特性５０１を示す図であり、図９は図５及び図６のアンテナ１１２を用いて無線信号を受信したときの相対信号強度の周波数特性５０２を示す図であり、図１０は図５及び図６のアンテナ４０１，１１２を選択的に切り換えて用いて無線信号を受信したときの相対信号強度の周波数特性５０３を示す図である。なお、図１０においては、周波数特性５０１及び５０２も図示している。

図８には、あるアンテナ４０１の信号強度がチャネル周波数によってどのように変化するかの例を示す。信号強度の周波数特性５０１は、図８に示すように、主としてフェージングの作用によって、大抵の場合一定ではなく、さらに特定の周波数において大きくその信号強度が落ち込むような周波数特性となる。この落ち込むチャネル周波数においては、信号対雑音比が悪化するため、伝送されるデータ情報に誤りが発生したり、信号強度の落ち込みが甚だしい場合には無線通信が途絶したりする場合もある。アンテナが１本であれば、この状態で使わざるを得ない。

しかしながら、同時に物理空間的に別の位置にあるアンテナ１１２の信号強度は、図９のようになる。こちらも信号強度の周波数特性５０２は一定ではないが、大きく落ち込むチャネル周波数が図８とは異なる。そこで、図８の信号強度の周波数特性５０１が、アンテナ４０１から得られるものとし、図９の信号強度の周波数特性５０２が、電子機器筐体１０１に一体的に形成されたアンテナ１１２と電磁的に結合したアンテナ１０７から得られるものとするとき、図７の無線通信回路を用いて選択スペースダイバシティによって信号強度のより大きいアンテナを選択的に切り換えながら使用すると、図１０のＡで示すチャネル周波数区間では、アンテナ４０１が選択され、図１０のＢで示すチャネル周波数区間では、アンテナ１０７が選択される。これにより、チャネル周波数全域にわたって実質的に平準化された信号強度を得ることができ、安定した無線通信が可能となる。

図８乃至図１０から明らかなように、複数のアンテナ１１２，１０４から得られる無線信号の信号強度が、相互に補完し合う周波数特性にあることが重要であり、そのためにはアンテナ１１２，１０４間の間隔が十分確保されていることが必要である。

以上の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、スロットアレーアンテナ１１２とを形成することにより、無線通信モジュール１０２に搭載されるアンテナ１０７よりも高い利得を有する外部アンテナの利用を可能とする同時に、電子機器筐体１０１内に一体に形成されたスロットアレーアンテナ１１２と、アンテナ１０７とを選択的に利用することにより、スペースダイバシティ効果を高めることができる。

図１１は図７の無線通信回路の変形例に係る無線通信回路のブロック図である。図１１において、スロットアレーアンテナ１１２により受信された無線信号は結合用スロット１０６及びアンテナ１０７を介してレベル検出器１１に入力されるとともに、サーキュレータ２１ｂを介して受信合成制御回路１２に入力される。一方、アンテナ４０１により受信された無線信号はレベル検出器１１に入力されるとともに、サーキュレータ２１ａを介して受信合成制御回路１２に入力される。受信合成制御回路１２は、レベル検出器１１からの各無線信号の信号レベルに基づいて、例えば、最大電力比合成法、最急降下法（LMS: Least Means Squares）などの適応制御法などを用いて、入力される２つの無線信号を合成して無線受信回路２２に出力する。一方、無線送信回路２３からの無線信号は送信合成制御回路１３により制御された２つの無線信号に生成された後、一方の無線信号はサーキュレータ２１ｂを介してアンテナ１１２から放射されるとともに、他方の無線信号はサーキュレータ２１ａを介してアンテナ４０１から放射される。

以上のように構成された無線通信回路においては、２本のアンテナを用いて、例えば、所望波に対してその放射パターンの主ビームを実質的に向けかつ干渉波に対してその放射パターンのヌルを実質的に向けるように適応的に制御することができる。

図１２は図６の無線通信モジュール１０２Ａの第１の変形例に係る無線通信モジュール１０２Ａ−１の外観を示す斜視図である。図１２に示すように、結合用スロット１０６と電磁的に結合するアンテナ１０７と、別のアンテナ４０１との間隔を、図５の実施形態に比較して大きくしてもよい。

図１３は図６の無線通信モジュール１０２Ａの第２の変形例に係る無線通信モジュール１０２Ａ−２の外観を示す斜視図である。図１３に示すように、結合用スロット１０６と電磁的に結合するアンテナ１０７と、別のアンテナ４０１を、その長手方向が無線通信モジュール１０２Ａ−２の長手方向と平行となるように並置してもよい。

図１４は図６の無線通信モジュール１０２Ａの第３の変形例に係る無線通信モジュール１０２Ａ−３の外観を示す斜視図である。図１４に示すように、結合用スロット１０６と電磁的に結合するアンテナ１０７と、別のアンテナ４０１とを互いに直交するように設けてもよい。これにより、互いに直交する直線偏波を送受信できる。

以上の実施形態及び変形例においては、１本又は２本のアンテナを無線通信モジュール１０２，１０２Ａに備えているが、本発明はこれに限らず、３本以上のアンテナを備えてもよい。

第６の実施形態．
図１５は本発明の第６の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ｄと、それに装着される無線通信モジュール１０２Ａとの構造を示す一部破断斜視図である。図１５の第６の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ｄは、図１の第１の実施形態に比較して、無線通信モジュール１０２Ａのアンテナ４０１に電磁的に結合する結合用スロット４０３と、複数のスロット４０４にてなるスロットアレーアンテナ４０６とを有する方形導波管４０１を、電子機器筐体１０１Ｄの前面の右側に設けたことを特徴としている。

図１５において、方形導波管４０２は端面４０２Ａ、Ｅ面４０２Ｅ及びＨ面４０２Ｈを備えて構成され、その端面４０２Ａに結合用スロット４０３が結合用スロット１０６と同様に形成され、Ｈ面４０２Ｈに複数のスロット４０４を複数のスロット１１０と同様に形成することによりスロットアレーアンテナ４０６を形成している。

以上のように構成された電子機器筐体１０１Ｄに、無線通信モジュール１０２Ａがスロット１０３を介してカードソケット１０４に装着されたとき、アンテナ１０７が結合用スロット１０６に電磁的に結合するのみならず、アンテナ４０１が結合用スロット４０３に電磁的に結合し、無線通信モジュール１０２Ａのアンテナ４０１から送信される無線信号の電波は結合用スロット４０３を介して方形導波管４０２内に放射された後、方形導波管４０２をその長手方向に伝搬し、複数のスロット４０４にてなるスロットアレーアンテナ４０６から電子機器筐体１０１Ｄの前面に対して垂直な方向に放射される。なお、スロットアレーアンテナ４０６により受信される無線信号の電波は送信とは逆の経路を辿る。

本実施形態によれば、２本のアンテナ１０７，４０１から送信される無線信号の電波はともにスロットアレーアンテナ１１２，４０６から放射できるので、ともに高いアンテナ利得で電波を放射できる。

以上詳述したように、本発明に係る電子機器筐体及び無線通信モジュールによれば、上記無線通信モジュール内の第１のアンテナを用いることなく、上記電子機器筐体内の第２のアンテナを用いて無線通信をすることができるので、より大きなアンテナ利得で無線通信を行うことができる。例えば、上記導波管に複数のスロットを形成してなるスロットアレーアンテナを用いることにより、極超短波帯又はマイクロ波帯の無線信号を高価な給電ケーブルやコネクタを使うことなく低損失で給電できる。

本発明の第１の実施形態に係る電子機器筐体１０１と、それに装着される無線通信モジュール１０２との構造を示す一部破断斜視図である。本発明の第２の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ａと、それに装着される無線通信モジュール１０２との構造を示す一部破断斜視図である。本発明に第３の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ｂの前面部の構造を示す縦断面図である。本発明に第４の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ｃの前面部の構造を示す縦断面図である。本発明の第５の実施形態に係る電子機器筐体１０１と、それに装着される無線通信モジュール１０２Ａとの構造を示す一部破断斜視図である。図５の電子機器筐体１０１に無線通信モジュール１０２Ａを装着したときの電子機器筐体１０１の外観を示す斜視図である。図５及び図６の無線通信モジュール１０２Ａ内の無線通信回路を示すブロック図である。図５及び図６のアンテナ４０１を用いて無線信号を受信したときの相対信号強度の周波数特性５０１を示す図である。図５及び図６のアンテナ１１２を用いて無線信号を受信したときの相対信号強度の周波数特性５０２を示す図である。図５及び図６のアンテナ４０１，１１２を選択的に切り換えて用いて無線信号を受信したときの相対信号強度の周波数特性５０３を示す図である。図７の無線通信回路の変形例に係る無線通信回路のブロック図である。図６の無線通信モジュール１０２Ａの第１の変形例に係る無線通信モジュール１０２Ａ−１の外観を示す斜視図である。図６の無線通信モジュール１０２Ａの第２の変形例に係る無線通信モジュール１０２Ａ−２の外観を示す斜視図である。図６の無線通信モジュール１０２Ａの第３の変形例に係る無線通信モジュール１０２Ａ−３の外観を示す斜視図である。本発明の第６の実施形態に係る電子機器筐体１０１Ｄと、それに装着される無線通信モジュール１０２Ａとの構造を示す一部破断斜視図である。

符号の説明

１０…コントローラ、
１１…レベル検出器、
１２…受信合成制御回路、
１３…送信合成制御回路、
１５…スイッチ、
２０…コントローラ、
２１，２１ａ，２１ｂ…サーキュレータ、
２２…無線受信回路、
２３…無線送信回路、
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ…電子機器筐体、
１０２，１０２Ａ，１２０Ａ−１，１０２Ａ−２，１０２Ａ−３…無線通信モジュール、
１０３…カードスロット、
１０４…カードソケット、
１０５，１０５Ｐ…方形導波管、
１０６…結合用スロット、
１０７…アンテナ、
１１０…スロット、
１１２…スロットアレーアンテナ、
２０１，２０１Ａ…電磁ホーンアンテナ、
３０１…樹脂パネル、
３０１ｍ…金属層、
３０２…天板、
３０３…底板、
３０４…遮蔽板、
３０５…四角錘部、
３０６…角柱部、
４０１…アンテナ、
４０２…方形導波管、
４０３…結合用スロット、
４０４…スロット、
４０６…スロットアレーアンテナ。

Claims

少なくとも１本の第１のアンテナを備えた無線通信モジュールを装着可能な装着手段を備えた電子機器のための電子機器筐体において、
上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに上記第１のアンテナと電磁的に結合し、導波管上に形成される電磁的結合手段と、
上記電磁的結合手段と上記導波管によって電磁的に結合する第２のアンテナとを備えたことを特徴とする電子機器筐体。
上記第２のアンテナは、上記導波管に形成されたスロットアンテナであることを特徴とする請求項１記載の電子機器筐体。
上記第２のアンテナは、上記導波管に形成された複数のスロットにてなるスロットアレーアンテナであることを特徴とする請求項１記載の電子機器筐体。
上記第２のアンテナは、上記導波管に接続された電磁ホーンアンテナであることを特徴とする請求項１記載の電子機器筐体。
上記導波管は、成形樹脂上に金属メッキにより形成された金属層により構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の電子機器筐体。
上記電磁的結合手段と上記第２のアンテナの少なくとも一方は、上記電子機器筐体の少なくとも一部に一体的に形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載の電子機器筐体。
上記無線通信モジュールは上記第１のアンテナとは別の第３のアンテナを備え、
上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに上記第３のアンテナと電磁的に結合し、上記導波管上に形成される別の電磁的結合手段と、
上記別の電磁的結合手段と上記導波管によって電磁的に結合する第４のアンテナとを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の電子機器筐体。
少なくとも１本の第１のアンテナを備え、電子機器筐体の装着手段に装着可能な無線通信モジュールにおいて、
上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに、上記第１のアンテナは、上記電子機器筐体に形成されかつ第２のアンテナに導波管によって電磁的に結合された電磁的結合手段に電磁的に結合するように形成されたことを特徴とする無線通信モジュール。
上記無線通信モジュールは少なくとも２本の第１のアンテナを備えたことを特徴とする請求項８記載の無線通信モジュール。
上記無線通信モジュールを上記装着手段に装着したときに、上記少なくとも２本の第１のアンテナのうちの一方のアンテナは、上記電子機器筐体に形成されかつ第２のアンテナに上記導波管によって電磁的に結合された電磁的結合手段に電磁的に結合するように形成されるとともに、上記少なくとも２本の第１のアンテナのうちの一方のアンテナとは異なる他方のアンテナは、上記電子機器筐体に形成されかつ上記他方のアンテナに上記導波管によって電磁的に結合された別の電磁的結合手段に電磁的に結合するように形成されたことを特徴とする請求項９記載の無線通信モジュール。