JP4656166B2 - 無線送信機 - Google Patents

Description

本発明は、セキュリティ分野等で好ましく用いられる無線送信機に関するものである。

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（例えば特許文献１参照）。

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、できる限り厚みを薄くしたカード形状のタイプとして、携帯性を上げる方が好ましい。また、この種の無線送信機では電池を備えることが好ましい。例えば、特許文献１には、電池、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。
特開２００４−３６３９２９号公報

ところで、この種の無線送信機は人が携帯して使用するものであり、胸ポケットや後ろポケットなど、ユーザの使い方により様々な配置があり得る。このため、無線送信のアンテナ指向性は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、アンテナと電池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。

したがって、本発明の目的は、アンテナと電池とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減し、アンテナの無指向性を得ることが可能な無線送信機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による無線送信機は、無線モジュール部と、無線モジュール部に電力を供給する電池とを備え、無線モジュール部は、回路基板と、回路基板上の回路形成エリアに設けられた信号処理部及び高周波回路部と、回路形成エリアと隣接する回路基板上のアンテナ形成エリアに設けられたアンテナ素子とを備え、無線モジュール部は前記電池と並列に配置されており、アンテナ素子は電池の上面よりも低い位置に設けられており、電池はアンテナ形成エリア内に配置された端子を備え、前記端子はアンテナ素子と電磁界結合していることを特徴とするものである。

本発明において、アンテナ素子は、電池の第１の面よりも低い位置に設けられていることが好ましい。なお、第１の面は電池の実装面の接する面と対向する面として定義される。これによれば、アンテナ素子が無線送信機の薄型化・低背化を阻害することはない。さらに、アンテナ素子のみならず電池の端子や筐体を含む金属部分全体を放射導体として機能させることができる。したがって、電池がアンテナ素子からの電磁波の輻射に対する障壁とならず、アンテナの無指向性を確保することができる。

本発明において、電池の端子は、アンテナ素子と交差しており、且つ、端子及びアンテナ素子は回路基板に対して略垂直な方向に近接していることが好ましい。これによれば、アンテナ素子と電池の端子とが縦方向に電磁界結合した構造を提供することができる。

本発明において、電池の端子は、アンテナ素子と並列に配置されており、且つ、回路基板に対して略平行な方向に近接していることが好ましい。これによれば、アンテナ素子と電池の端子とが略横方向に電磁界結合した構造を提供することができる。

本発明において、電池の端子は、アンテナ形成エリア内に設けられたグランドパターンに接続されていることが好ましい。これによれば、無線送信機の動作の安定性を確保することができる。

本発明において、アンテナ素子を覆う樹脂をさらに備え、電池の端子とアンテナ素子との間に樹脂が介在していることが好ましい。これによれば、電池の端子とアンテナ素子との接触を確実に防止し、かつ両者の距離を常に一定にすることができる。

本発明において、アンテナ素子に供給される高周波信号の波長λに対して、アンテナ素子の長さはλ／８よりも短いことが好ましい。アンテナ素子がλ／８よりも短い場合には、電池の端子や筐体を含めた金属部分全体が放射導体として作用しやすくなる。

本発明において、無線モジュール部及び電池は並列に配置されていることが好ましく、また電池の面積は無線モジュール部の面積よりも大きいことが好ましい。

このように、本発明の無線送信機によれば、電池の影響を受けることがなく、アンテナと電池とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することが可能である。特に、アンテナの高さを電池の上面よりも低くした場合においても前記効果を得ることができ、アンテナの指向性を無指向化することができる。つまり、無線送信機の低背化に寄与することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による無線送信機の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、無線送信機１は、信号処理部１２と、高周波回路部１４と、アンテナ部１５と、電池２０とを備えている。

信号処理部１２はＣＰＵとメモリとを備えている。メモリには、ＩＤナンバーと通信フォーマット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を適用可能である。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、出力信号として高周波回路部１４へ断続的且つ定期的に出力する。ＣＰＵには、例えば８ビットマイコンを用いることができる。

高周波回路部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、高周波回路部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３１５ＭＨｚの搬送波を変調した変調信号を生成する。換言すれば、高周波回路部１４は、例えば、転送レートが９６００ｂｐｓの２値ＦＳＫ変調信号を生成する。高周波回路部１４は、この変調信号を送信信号としてアンテナ部１５へ出力する。

アンテナ部１５は、高周波回路部１４からの送信信号を電磁波に変換して放射する。

電池２０は、信号処理部１２及び高周波回路部１４へ電力を供給する。電池２０としては、例えばポリマーリチウムイオン電池を用いることができ、定格でＤＣ４．２Ｖの電圧を出力することができる。電池２０では、信号処理部１２と高周波回路部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。

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且つ定期的に出力する。次に、無線送信機１の物理的な構成について詳細に説明する。

図２は、無線送信機１の物理的な構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図３は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った無線送信機１の断面図である。

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。特に限定されるものではないが、無線送信機１の外形は、８５×５５×１．６ｍｍとすることができる。無線送信機１の厚みが薄ければ薄いほど胸ポケットや財布に収まりやすいことから、携帯性を高めることができる。

無線送信機１は、無線モジュール部１０及び電池２０を備え、これらはカード型のケース３０内に収容されている。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３０の裏面側のケース部材のみが記されており、ケース３０の表面側及び側面側のケース部材が省略されているが、実際には全体がケース部材で覆われている。無線モジュール部１０は上述した信号処理部１２及び高周波回路部１４を備え、これらは回路基板１１上の回路形成エリア１１Ａ内に設けられている。また、回路基板１１上のアンテナ形成エリア１１Ｂにはアンテナ素子１６が配線パターンによって形成されている。回路基板１１としては、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ基板）やＦＲ４基板など、様々な基板を適用可能である。

回路基板１１上の領域は、回路形成エリア１１Ａとアンテナ形成エリア１１Ｂに大別される。回路形成エリア１１Ａは、信号処理部１２及び高周波回路部１４が形成される領域であり、アンテナ形成エリア１１Ｂは、アンテナ素子１６が形成される領域である。回路形成エリア１１Ａとアンテナ形成エリア１１Ｂとは明確に区別され、回路形成エリア１１Ａ内にはアンテナ素子１６は形成されず、アンテナ形成エリア１１Ｂ内には信号処理部１２や高周波回路部１４を構成する素子や配線パターンは形成されていない。このように、アンテナ形成エリア１１Ｂと回路形成エリア１１Ａとを明確に区画することで、アンテナ特性を向上させることができる。

信号処理部１２は、上述したＣＰＵやメモリＩＣの他、チップコンデンサ、チップコンデンサ、チップ抵抗等から構成される。信号処理部１２は、消費電力を抑えるための制御やＩＤナンバーの出力処理などを行う。ＩＤナンバーはメモリＩＣに記憶されており、予めプログラムされた通信フォーマットと共に高周波回路部１４へ出力される。

このときの出力信号は、上述した２値ＦＳＫ変調信号に変調される。消費電力を抑えるための制御は間欠動作により行われる。例えば、１５秒の周期にて３０ｍｓｅｃの時間だけＩＤナンバーが所定の通信フォーマットで出力される。これ以外の時間では信号処理部１２の動作をオフにし、高周波回路部１４もオフ状態となる。信号処理部１２の動作では、オン状態となるまでのウェイクアップ時間の短縮化も意識され、待機モード（スリープモード）等の動作モードが信号処理部１２内のメモリに予め記録されたプログラムにより実行される。例えば、スリープモードでの消費電流は、３Ｖの印加電圧にて１μＡ以下の値となる。

高周波回路部１４は、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等の受動部品、トランジスタ等の半導体素子等により構成される。高周波回路部１４は、信号処理部１２から出力された信号を無線送信できるように例えば３１５ＭＨｚの周波数で変調し、その変調信号をアンテナ部１５へ出力する。

アンテナ素子１６は、高周波回路部１４から出力された変調信号を電波として放射する。本実施形態のアンテナ素子１６は、銅箔等の導体パターンを用いて構成されており、コの字状の平面形状を有している。アンテナ素子１６の一方の端部１６ａは高周波回路部１４に接続されており、アンテナ素子１６の給電点を構成している。また、アンテナ素子１６の他方の端部１６ｂは開放されている。なお、配線パターンはコの字状に限定されず、種々の形状とすることができる。

アンテナ素子１６は、２０×２０ｍｍ程度のアンテナ形成エリア１１Ｂ内に設けられている。アンテナ形成エリア１１Ｂは、破線で示すように、アンテナ素子１６の給電点である一方の端部１６ａからアンテナ素子１６の延設方向に向かって広がる回路基板１１上の平面領域として設定されている。より詳細には、図示のＢ−Ｂ線を境界にしてそれよりも下側（回路形成エリア１１Ａとは反対側）の領域である。なお、Ｂ−Ｂ線はアンテナ素子１６の給電点１６ａを通過し、回路基板１１の幅方向に延びる直線である。

アンテナ部１５はアンテナ素子１６を含み、アンテナ素子１６は回路基板１１上のアンテナ形成エリア１１Ｂ内に形成されている。電波はアンテナ素子１６を含む回路基板１１全体から放射されるため、アンテナ素子１６の周囲を含む回路基板１１上の広い範囲が対象となる。したがって、図１に示したアンテナ部１５は、アンテナ素子１６のみならずアンテナ形成エリア１１Ｂ内の回路基板１１を構成要素として含んでいる。なお、アンテナ形成エリア１１Ｂには、信号処理部１２や高周波回路部１４を構成する素子や配線パターンは原則として形成されていないが、給電点付近において高周波回路部１４を構成する部品の一部が設けられていてもよく、グランドパターンは形成されている。

電池２０は、金属製の筐体２３を有しており、筐体２３は薄型なカード形状を有している。特に限定されるものではないが、電池２０の外形は、５９×４６×１．０ｍｍとすることができる。電池２０はプラス端子２１及びマイナス端子２２を有しており、これらの端子は筐体２３の側面から回路基板１１と平行に引き出されて回路基板１１側に突出している。電池２０はできるだけ大容量であることが好ましい。そのため、電池２０の面積は無線送信機１の面積の半分以上を占めている。

電池２０は、図示のように回路基板１１と隣接して並列に配置され、そのプラス端子２１は、回路基板１１上の回路形成エリア１１Ａ内に設けられた給電ライン２４に接続されている。また、電池２０のマイナス端子２２は回路基板１１上のアンテナ形成エリア１１Ｂ内に設けられたグランドパターン２５に接続されている。アンテナ特性への影響を防ぐため、従来、電池２０のマイナス端子２２はプラス端子２１と共に回路形成エリア１１Ａ内に設けられていたが、本実施形態ではマイナス端子２２をアンテナ形成エリア１１Ｂ内に積極的に配置している。

このように、信号処理部１２、高周波回路部１４、アンテナ部１５、及び電池２０は、ケースの裏面を共通の搭載面（基準面）として横並びに配置されているので、非常に薄型なカード形状の無線送信機１を提供することができる。

アンテナ形成エリア１１Ｂは樹脂１８で覆われており、アンテナ素子１６と電池２０のマイナス端子２２との間には樹脂１８が介在している。ただし、回路基板１１上のグランドパターン２５の上方の樹脂１８は除去され、グランドパターン２５の上方には開口部２６が設けられている。したがって、マイナス端子２２はこの開口部２６を通じてグランドパターン２５に半田接続される。このように、アンテナ素子１６とマイナス端子２２との間に樹脂１８が介在している場合には、両者の接触を防止することができると共に、両者の距離を常に一定にすることができる。

電池２０のマイナス端子２２は、電池２０の筐体２３の側面からアンテナ部１５側に向かって突出しており、マイナス端子２２の先端部はアンテナ素子１６の上方を通過してグランドパターン２５に半田付けされている。グランドパターン２５はアンテナ素子１６の内側にあるため、マイナス端子２２はアンテナ素子１６の上方を覆っており、アンテナ素子１６と近接している。これにより、アンテナ素子１６と電池２０のマイナス端子２２とは容量結合状態となり、高周波的に接続された状態となる。

ここで、アンテナ素子１６とマイナス端子２２との間隔は、アンテナの設計波長λに対してλ／８以下であれば問題はない。アンテナ素子１６とマイナス端子２２は非常に近接しており、λ／８以上になることは想定できないことから、アンテナ素子１６とマイナス端子２２との距離が遠すぎて十分な電磁界結合が得られないという事態が生じることはない。

本実施形態において、アンテナ素子１６は、電池２０の第１の面である上面２０ａよりも低い位置に設けられていることが好ましい。電池２０の上面２０ａは、カード形状を有する電池筐体２３の主面を構成するものであり、電池筐体２３の露出面のうち最も広い面である。つまり、電池２０の上面２０ａは、ケース３０の裏面（被実装面）と接する面と対向する面として定義される。もしアンテナ素子１６が電池２０の上面よりも高い位置にある場合には、アンテナ素子１６が無線送信機１の薄型化・低背化を妨げる要因となる。しかし、本実施形態によれば、アンテナ素子１６が電池の上面よりも低い位置に設けられているので、アンテナ素子１６が無線送信機１の薄型化・低背化を阻害することはない。

ところで、アンテナ素子１６が電池２０の上面よりも低い位置にある場合には、電池２０の筐体である金属部分がアンテナ素子１６からの電磁波の輻射に対する障壁となるため、アンテナ素子１６と電池２０とを結ぶ方向の放射強度が低下し、アンテナが指向性をもつことが知られている。しかし、本実施形態のように、アンテナ素子１６に対して電池２０のマイナス端子２２が近接配置されており、両者が高周波的に接続されている場合には、たとえアンテナ素子１６の位置が電池２０の上面よりも低かったとしても、電池２０がアンテナ素子１６からの電磁波の輻射に対する障壁となることはなく、無指向性アンテナを実現することができる。

このように、本実施形態の無線送信機１によれば、電池２０のマイナス端子２２がアンテナ素子１６の一部に対して縦方向（回路基板１１と垂直な方向）に近接して設けられており、両者が電磁界的に結合していることから、アンテナ素子１６のみならず電池２０のマイナス端子２２や筐体２３を含む金属部分全体を放射導体として機能させることができる。したがって、電池２０がアンテナ素子１６からの電磁波の輻射に対する障壁とならず、アンテナの無指向性を確保することができる。

図４は、図２のＸＹ平面における無線送信機の放射特性を示す図であって、図４（ａ）は実施例による無線送信機の放射特性を示しており、図４（ｂ）は比較例による無線送信機の放射特性を示している。ここに、実施例による無線送信機１は、図２及び図３に示した無線送信機１であって、アンテナ部１５の高さが電池２０の高さよりも低く、且つ、アンテナ素子１６と電池２０のマイナス端子２２とが電磁界的に結合した構成を有している。また、比較例による無線送信機は、アンテナ部１５の高さが電池２０の高さよりも低く、且つ、アンテナ素子１６と電池２０のマイナス端子２２とが電磁界的に結合していない従来構造の無線送信機である。なお、図中の矢印の向き（０度の向き）はアンテナ部１５と電池２０とを結ぶ方向であって、アンテナ素子１６から見た電池２０の方向を示している。

図４（ａ）に示すように、実施例による無線送信機の場合には、アンテナ部１５と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得が低下せず、無指向性となることが分かる。これは、アンテナ部１５から放射される電波に対して電池２０が障壁とならないことによるものである。

一方、図４（ｂ）に示すように、従来構造の無線送信機の場合には、アンテナ部１５と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得が低下し、指向性を持つことが分かる。これは、アンテナ部１５から放射される電波に対して電池２０が障壁となってしまうことによるものである。これにより、アンテナ部１５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。

図５は、アンテナ部１５の大きさと無線送信機１の指向性比との関係を示す表である。詳細には、電池２０の上面の高さを基準面から一定（１．０ｍｍ）とし、アンテナ素子１６の高さを基準面から０．２ｍｍ〜１．６ｍｍまで０．２ｍｍずつ変化させたときの指向性比を示している。なお、「指向性比」とは、図４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。また、「アンテナ部１５の大きさ」とは、アンテナ形成エリアの長手方向の一辺の長さＬを言うものとする（図２参照）。

図５に示すように、アンテナ部１５の大きさが２５ｍｍ（λ／１８）の場合には、アンテナ素子１６の高さによらず、指向性比が常に１．０となっている。アンテナ部１５の大きさが４５ｍｍ（λ／１０）の場合も同様であり、指向性比は常に１．０となっている。すなわち、アンテナ部１５と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得が改善され、無指向性が得られている。

しかし、アンテナ部１５の大きさが５６ｍｍ（λ／８）の場合には、アンテナ素子１６の高さが低くなるほど指向性比が低下している。詳細には、アンテナ素子１６の高さが０．４ｍｍのときに指向性比が０．９となり、０．３ｍｍのときに０．８となり、０．２ｍｍのときに０．６ｍｍとなっている。さらに、アンテナ素子１６の高さが１１２ｍｍ（λ／４）の場合には、指向性比の低下がより顕著に現れている。詳細には、アンテナ素子１６の高さが０．８ｍｍのときに指向性比が０．８となり、０．４ｍｍのときに０．６となり、０．３ｍｍのときに０．２となり、０．２ｍｍのときに０．０２ｍｍとなっている。

以上の結果から次のことが分かる。アンテナ部１５の大きさがλ／８以上である場合には、アンテナ素子１６の長さもλ／８以上となり、アンテナ素子１６のみから電波を放射しようとするため、電池２０の筐体２３である金属部分がアンテナ素子１６からの電波の放射に対する障壁となる。そのため、アンテナ素子１６と電池２０とを結ぶ方向の放射強度が低下し、アンテナが指向性をもつようになる。しかし、アンテナ部１５の大きさが設計波長に対してλ／８よりも短い場合には、アンテナ素子１６だけでなく電池２０のマイナス端子２２や電池２０の金属筐体部分も放射導体の一部となり、無線送信機全体から電波を放射しようとする。つまり、電池２０が電波に対する障壁となるというよりむしろ電波の放射を補助するように機能するため、アンテナを無指向化することができる。

ところで、長寿命化の観点から、電池容量、すなわち電池２０の体積はできるだけ大きいことが好ましい。電池２０の体積を大きくするためには、電池２０の面積及び厚さを大きくすればよいと考えられる。しかしながら、電池の厚さを大きくしてしまうと、アンテナ部１５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。さらにこの状態で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。

しかしながら、本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ部１５の放射特性は電池２０の面積や厚さの影響を受けないことから、電池２０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、無指向性を阻害することなく電池容量を増加することができ、無線送信機１の長寿命化が可能である。

図６は、本発明の第２の実施形態による無線送信機２の物理的な構成を示す平面図である。

図６に示すように、本実施形態による無線送信機２の特徴は、電池２０のマイナス端子２２とアンテナ素子１６とが第１の実施形態のように交差しているわけではないが、電池２０のマイナス端子２２がアンテナ形成エリア１１Ｂ内に設けられ、これによりアンテナ素子１６とマイナス端子２２との間で電磁界結合が生じている点にある。本実施形態においては、給電点１６ａが電池２０側に寄った位置にあり、ここを始点としてアンテナ素子１６はアンテナ形成エリア１１Ｂの外周に沿って略コの字状に形成されている。アンテナ素子１６を構成するＸ方向及びＹ方向の帯状導体によって矩形領域を定義するとき、マイナス端子２２はこの矩形領域を規定する４つの辺のうち、帯状導体が存在しない残りの一辺に相当する位置に設けられており、アンテナ素子１６の先端部１６ｂ付近に近接している。よって、第２の実施形態と同様、マイナス端子２２とアンテナ素子１６とは横方向（回路基板１１と平行な方向）に電磁界結合している。その他の構成については第１の実施形態による無線送信機１と同様であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

このように、本実施形態の無線送信機２によれば、電池２０のマイナス端子２２とアンテナ素子１６とが電磁界的に結合していることから、アンテナ素子１６のみならず電池２０のマイナス端子２２や筐体２３を含む金属部分全体を放射導体として機能させることができる。したがって、電池２０がアンテナ素子１６からの電磁波の輻射に対する障壁とならず、アンテナの無指向性を確保することができる。なお、本実施形態においては、アンテナ素子１６によって定義される矩形領域において帯状導体が存在しない辺に相当する位置にマイナス端子２２が設けられているが、矩形領域の内側にマイナス端子２２を設けることも可能である。

図７は、本発明の第３の実施形態による無線送信機３の物理的な構成を示す平面図である。

図７に示すように、本実施形態による無線送信機３の特徴は、電池２０のマイナス端子２２とアンテナ素子１６とが第１の実施形態のように交差しているわけではないが、電池２０のマイナス端子２２がアンテナ形成エリア１１Ｂ内に設けられ、これによりアンテナ素子１６とマイナス端子２２との間で電磁界結合が生じている点にある。特に、本実施形態においては、アンテナ素子１６がアンテナ形成エリア１１Ｂの外周に沿って略Ｌ字状に形成されている。アンテナ素子１６を構成するＸ方向及びＹ方向の帯状導体によって取り囲まれる矩形領域を定義するとき、マイナス端子２０はこの矩形領域の内側に設けられており、アンテナ素子１６の先端部１６ｂ付近に近接している。よって、第２の実施形態と同様、マイナス端子２２とアンテナ素子１６とは横方向（回路基板１１と平行な方向）に電磁界結合している。その他の構成については第１の実施形態による無線送信機１と同様であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

このように、本実施形態の無線送信機４によれば、第１及び第２の実施形態と同様、電池２０のマイナス端子２２とアンテナ素子１６とが電磁界的に結合していることから、アンテナ素子１６のみならず電池２０のマイナス端子２２や筐体２３を含む金属部分全体を放射導体として機能させることができる。したがって、電池２０がアンテナ素子１６からの電磁波の輻射に対する障壁とならず、アンテナの無指向性を確保することができる。なお、本実施形態においては、アンテナ素子１６によって定義される矩形領域の内側にマイナス端子２０が設けられているが、矩形領域において帯状導体が存在しない辺に相当する位置にマイナス端子２０を設けることも可能である。

図８は、本発明の第４の実施形態による無線送信機４の物理的な構成を示す平面図である。また、図９は、図８のＣ−Ｃ線に沿った無線送信機１の断面図である。

図８及び図９に示すように、本実施形態による無線送信機４の特徴は、アンテナ素子１６と電池２０のマイナス端子２２との電磁界結合の方向が縦方向（回路基板１１と垂直な方向）ではなく、横方向（回路基板１１と平行な方向）となっている点にある。そのため、マイナス端子２２はアンテナ素子１６の上方を覆っておらず、アンテナ素子１６を横切る手前で回路基板１１上のグランドパターン２５に接続されている。すなわち、マイナス端子２０はアンテナ素子１６に近接しているけれども、アンテナ素子１６を構成するＸ方向及びＹ方向の帯状導体によって定義される矩形領域の外側に設けられている。なお、その他の構成については第１の実施形態による無線送信機１と同様であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

このように、本実施形態の無線送信機４によれば、電池２０のマイナス端子２２がアンテナ素子１６の一部に対して横方向に近接して設けられており、両者が電磁界的に結合していることから、アンテナ素子１６のみならず電池２０のマイナス端子２２や筐体２３を含む金属部分全体を放射導体として機能させることができる。したがって、電池２０がアンテナ素子１６からの電磁波の輻射に対する障壁とならず、アンテナの無指向性を確保することができる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記各実施形態においては、アンテナ素子１６がコの字状又はＬ字状の配線パターンによって形成されているが、アンテナ素子１６の形状はこれらに限定されるものではなく、例えば、一巻き形状、直線形状、ミアンダ形状、スパイラル形状、ヘリカル形状など、様々な形状であってもよい。

また、上記各実施形態においては、電池２０のマイナス端子２２とアンテナ素子１６とを電磁界結合させているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、電池２０のプラス端子２１とアンテナ素子１６とを電磁界結合させても構わない。

図１は、本発明の第1の実施形態による無線送信機１の構成を示すブロック図である。 図２は、無線送信機１の物理的な構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った無線送信機１の断面図である。 図４は、図２のＸＹ平面における無線送信機の放射特性を示す図であって、図４（ａ）は本実施形態による無線送信機１の放射特性を示しており、図４（ｂ）は従来構造の無線送信機の放射特性を示している。 図５は、アンテナ部１５の大きさとアンテナ部１５の指向性比との関係を示す表である。 図６は、本発明の第２の実施形態による無線送信機２の物理的な構成を示す平面図である。 図７は、本発明の第３の実施形態による無線送信機３の物理的な構成を示す平面図である。 図８は、本発明の第４の実施形態による無線送信機４の物理的な構成を示す平面図である。 図９は、図８のＣ−Ｃ線に沿った無線送信機４の断面図である。

符号の説明

１ 無線送信機
２ 無線送信機
３ 無線送信機
４ 無線送信機
１０ 無線モジュール部
１１ 回路基板
１１Ａ 回路形成エリア
１１Ｂ アンテナ形成エリア
１２ 信号処理部
１４ 高周波回路部
１５ アンテナ部
１６ アンテナ素子
１６ａ アンテナ素子の一方の端部（給電点）
１６ｂ アンテナ素子の他方の端部（開放端）
１８ 樹脂
２０ 電池
２１ 電池のプラス端子
２２ 電池のマイナス端子
２３ 電池の筐体
２４ 給電ライン
２５ グランドパターン
２６ 樹脂の開口部
３０ ケース

Claims (8)

1. 無線モジュール部と、前記無線モジュール部に電力を供給する電池とを備え、前記無線モジュール部は、回路基板と、前記回路基板上の回路形成エリアに設けられた信号処理部及び高周波回路部と、前記回路形成エリアと隣接する前記回路基板上のアンテナ形成エリアに設けられたアンテナ素子とを備え、前記無線モジュール部は前記電池と並列に配置されており、前記アンテナ素子は前記電池の上面よりも低い位置に設けられており、前記電池は前記アンテナ形成エリア内に配置された端子を備え、前記端子は前記アンテナ素子と電磁界結合していることを特徴とする無線送信機。
2. 前記電池の前記端子は、前記アンテナ素子と交差していることを特徴とする請求項１に記載の無線送信機。
3. 前記電池の前記端子は、前記アンテナ素子と並列に設けられており、且つ、前記回路基板に対して略平行な方向に近接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線送信機。
4. 前記電池の前記端子は、前記アンテナ形成エリア内に設けられたグランドパターンに接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナ素子を覆う樹脂をさらに備え、前記電池の前記端子と前記アンテナ素子との間に樹脂が介在していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記アンテナ素子に供給される高周波信号の波長λに対して、前記アンテナ形成エリアの長手方向の一辺の長さがλ／８よりも短いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線送信機。
7. 前記アンテナ素子は、前記アンテナ形成エリア内に形成された帯状導体パターンであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記電池の面積は、前記無線モジュール部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無線送信機。

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