(57)【要約】  送信部と受信部とのアイソレーション特性を向上させ、あるいは、送受分岐素子に設けた終端抵抗の放熱効率を向上させることのできる高周波モジュールを得る。  アンテナ（端子ＡＮＴ）に接続される入出力端子（４３）及びグランド（端子ＧＮＤ１）に接続されるグランド端子（４４）を備えたカプラ（４０）をプリント配線板（１０）上に搭載した高周波モジュール。プリント配線板（１０）の直交する縁部（１０ｘ），（１０ｙ）には、第１の方向Ｘに配列されたグランド端子群（ＧＮＤ）と、第１の方向Ｘとは略直交する第２の方向Ｙに配列されたグランド端子群（ＧＮＤ）とが設けられている。カプラ（４０）は、プリント配線板（１０）の直交する縁部（１０ｘ），（１０ｙ）で規定された隅部に、グランド端子群（ＧＮＤ）に近接して搭載されている。さらに、カプラ（４０）は終端抵抗（Ｒ）を有し、該終端抵抗（Ｒ）はカプラ（４０）よりもプリント配線板（１０）の縁部（１０ｘ）側に配置されている。
2012033184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに接続される入出力端子及びグランドに接続されるグランド端子を備えた送受分岐素子と、
前記送受分岐素子を搭載したプリント配線板と、
を備えた高周波モジュールにおいて、
前記プリント配線板の直交する縁部には、第１の方向に配列された第１グランド端子群と、第１の方向とは略直交する第２の方向に配列された第２グランド端子群とが設けられており、
前記送受分岐素子は、プリント配線板の前記直交する縁部で規定された隅部に、第１グランド端子群及び第２グランド端子群に近接して搭載されていること、
を特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
アンテナに接続される入出力端子及びグランドに接続されるグランド端子を備えた送受分岐素子と、
前記送受分岐素子を搭載したプリント配線板と、
を備えた高周波モジュールにおいて、
前記プリント配線板の直交する縁部には、第１の方向に配列された第１グランド端子群と、第１の方向とは略直交する第２の方向に配列された第２グランド端子群とが設けられており、
前記送受分岐素子は終端抵抗を有し、該終端抵抗は前記送受分岐素子よりも前記プリント配線板の縁部側に配置されていること、
を特徴とする高周波モジュール。
【請求項３】
前記終端抵抗は前記第１及び第２グランド端子群のうち少なくとも一つのグランド端子に接続されていること、を特徴とする請求項２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記送受分岐素子は、ループ状導体からなる主線路及び副線路を有し、前記ループ状導体の巻回軸は前記第１の方向及び前記第２の方向に対して略垂直方向に配置されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
さらに、前記プリント配線板に設けた金属ケースを備え、
前記金属ケースに設けた脚部が第１グランド端子群及び第２グランド端子群のうち少なくとも一つのグランド端子に接続、固定されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記送受分岐素子はカプラ又はサーキュレータであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項７】
前記プリント配線板上には前記送受分岐素子と接続された高周波信号処理回路が搭載され、ＲＦＩＤシステムのリーダライタモジュールとして構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波モジュール、特に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムのリーダライタとして用いられる高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品の情報管理システムとして、誘導磁界を発生するリーダライタと、物品に付されたＲＦＩＤタグとを電磁界を利用した非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが実用化されている。【０００３】
特許文献１には、非接触ＩＣカードに電磁誘導により電力と送信信号を供給し、非接触ＩＣカードから受信信号を負荷変動により取得するループアンテナと、このループアンテナを所望の周波数に共振させるための共振回路部と、共振回路部を介してループアンテナに電力と送信データを供給する無線送信部、及び、ループアンテナから共振回路部を介して受信信号を取得する無線受信部を設け、その受信信号から復調回路により非接触ＩＣカードからのデータを復調するように構成され、共振回路部と無線送信部と無線受信部を、方向性結合器、サーキュレータ、アイソレータのいずれか一つを介して結合した非接触ＩＣカード読取／書込装置が記載されている。【０００４】
ところで、パッシブ型のＲＦＩＤタグでは応答信号が微弱である。微弱な信号を受信する際、前記非接触ＩＣカード読取／書込装置では、カプラなどの送信から受信へのアイソレーション特性が悪いと、ＲＦＩＤタグからの受信波と同じ周波数の送信波が重なって受信部に入力され、受信波のＳ／Ｎ比が悪化することによって受信不能に陥るおそれがある。また、送信波による電流が大きいため、カプラなどの終端抵抗での発熱量が大きくなる。装置（モジュール）全体にこの熱が伝達されると、読取り特性が劣化したり、動作が不安定になるおそれも有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０６２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、送信部と受信部とのアイソレーション特性を向上させることのできる高周波モジュールを提供することにある。本発明の他の目的は、送受分岐素子に設けた終端抵抗の放熱効率を向上させることのできる高周波モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態である高周波モジュールは、
アンテナに接続される入出力端子及びグランドに接続されるグランド端子を備えた送受分岐素子と、
前記送受分岐素子を搭載したプリント配線板と、
を備えた高周波モジュールにおいて、
前記プリント配線板の直交する縁部には、第１の方向に配列された第１グランド端子群と、第１の方向とは略直交する第２の方向に配列された第２グランド端子群とが設けられており、
前記送受分岐素子は、プリント配線板の前記直交する縁部で規定された隅部に、第１グランド端子群及び第２グランド端子群に近接して搭載されていること、
を特徴とする。【０００８】
第１の形態である高周波モジュールにおいて、送受分岐素子はプリント配線板の隅部に第１グランド端子群及び第２グランド端子群に近接して搭載されるため、送受分岐素子のグランド端子をプリント配線板のグランド端子群に短い距離で配置したり、また、プリント配線板にシールドケースを被せる際にシールドケースのグランドポイントと送受分岐素子のグランド端子とが最短になるように配置できる。その結果、送受分岐素子のグランド電位が安定してアイソレーション特性が改善され、受信波のＳ／Ｎ比が向上する。そして、通信性能が安定するとともに、通信距離が長くなる。【０００９】
本発明の第２の形態である高周波モジュールは、
アンテナに接続される入出力端子及びグランドに接続されるグランド端子を備えた送受分岐素子と、
前記送受分岐素子を搭載したプリント配線板と、
を備えた高周波モジュールにおいて、
前記プリント配線板の直交する縁部には、第１の方向に配列された第１グランド端子群と、第１の方向とは略直交する第２の方向に配列された第２グランド端子群とが設けられており、
前記送受分岐素子は終端抵抗を有し、該終端抵抗は前記送受分岐素子よりも前記プリント配線板の縁部側に配置されていること、
を特徴とする。【００１０】
第２の形態である高周波モジュールにおいて、送受分岐素子の終端抵抗は該送受分岐素子よりもプリント配線板の縁部側に配置されているため、第１又は第２グランド端子群の任意のグランド端子を介して直接的にプリント配線板に放熱され、放熱効率が向上する。その結果、モジュールの温度上昇が抑制され、通信性能や動作が安定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、送信部と受信部とのアイソレーション特性が向上し、あるいは、送受分岐素子に設けた終端抵抗の放熱効率が向上する。その結果、通信性能や動作が安定するとともに、通信距離が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例である高周波モジュールを示す斜視図である。
【図２】前記高周波モジュールのプリント配線板を示す平面図である。
【図３】前記高周波モジュールの回路図である。
【図４】前記プリント配線板の端子群を示す平面図である。
【図５】前記プリント配線板の各層を示す平面図である。
【図６】前記プリント配線板上に搭載されているカプラとグランド端子群との関係を示す平面図である。
【図７】前記カプラの等価回路図である。
【図８】前記カプラの分解斜視図である。
【図９】第２実施例である高周波モジュールのプリント配線板を示す平面図である。
【図１０】サーキュレータの回路図である。
【図１１】前記プリント配線板上に搭載されているサーキュレータとグランド端子群との関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る高周波モジュールの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
（第１実施例、図１〜図８参照）
図１に示すように、第１実施例である高周波モジュール１は、プリント配線板１０と金属ケース１００とから構成されている。プリント配線板１０は、図２に示すように、その表面に、高周波信号処理回路２０、送信側としてバラン２１、アンプ２２、バンドパスフィルタ２３、受信側としてバラン２４、送信側及び受信側とアンテナ３０とを接続するカプラ（方向性結合器）４０、発振器２５、レギュレータ２６を搭載している。高周波信号処理回路２０はＲＦＩＤシステムに使用される高周波信号を処理するもので、この高周波モジュール１はＲＦＩＤシステムのリーダライタとして構成されている。従って、アンテナ３０は近距離で配置されているＲＦＩＤタグ３１と高周波信号にて交信する。
【００１５】
高周波信号処理回路２０はバス３５を介してコンピュータ３６と接続されている。また、前記搭載部品のそれぞれは図３に示す回路を構成しており、それぞれの回路構成自体及びその作用は周知である。概略的に説明すると、送信信号は、処理回路２０の端子ＴＸから出力されてバラン２１、アンプ２２、バンドパスフィルタ２３を介してカプラ４０に伝達され、カプラ４０を介してアンテナ３０（ＡＮＴ）から放射される。一方、アンテナ３０（ＡＮＴ）から入力された受信信号は、カプラ４０を介してバラン２４に伝達され、端子ＲＸから処理回路２０に入力される。
【００１６】
金属ケース１００は、電磁シールド部材として機能するもので、図１に示すように、四つの脚部１０１ａ〜１０１ｄを有し、これらの脚部１０１ａ〜１０１ｄは以下に説明するプリント配線板１０の縁部に設けたグランド端子ＧＮＤ（図４参照）に接続される。
【００１７】
プリント配線板１０は平面視で長方形状をなし、図４に示すように、四つの縁部には、アンテナ端子ＡＮＴ、グランド端子ＧＮＤ、電源端子ＶＣＣ１，ＶＣＣ２、コントロール端子ＣＯＮ、入出力端子ＩＦが配置されている。直交する二つの縁部１０ｘ、１０ｙにおいて、縁部１０ｘのグランド端子ＧＮＤは第１の方向Ｘに配列され、縁部１０ｙのグランド端子ＧＮＤは第２の方向Ｙに配列されている。
【００１８】
プリント配線板１０は、図５に示すように、六つの層１０ａ〜１０ｆからなり、上面の第１層１０ａには前記各種電子部品２０〜２６，４０が搭載されており、各端子との配線パターンの図示は省略されている。第２層１０ｂ〜第６層１０ｆにはそれぞれグランド電極５１，５２，５３，５４ａ，５４ｂ，５５や必要な配線パターン（全ては図示せず）が形成されている。各端子は、各層１０ａ〜１０ｆにマザー基板の状態でビアホール導体として形成され、後にラインＡ，Ｂでカットされる。
【００１９】
カプラ４０は、図６に示すように、その表面に各種端子４１〜４６が形成されており、入力端子４２は高周波信号処理回路２０の送信端子ＴＸに接続され、出力端子４３は高周波信号処理回路２０の受信端子ＲＸに接続され、入出力端子４４はアンテナ端子ＡＮＴに接続されている。アイソレーション端子４１は終端抵抗Ｒを介してプリント配線板１０に設けたグランド端子ＧＮＤ１に接続されている。端子４５，４６はグランド端子である。
【００２０】
カプラ４０は図７に示す等価回路を有し、主線路Ｌ１及び副線路Ｌ２はループ状導体から構成されている。具体的には、図８に示すように、基材層４７ａ上にグランド電極５１を形成し、基材層４７ｂ，４７ｃ上にそれぞれ線路電極Ｌ１を形成し、基材層４７ｄ，４７ｅ上にそれぞれ線路電極Ｌ２を形成し、基材層４７ｆ上にグランド電極５２を形成し、基材層４７ｇの二つの縁部及び前記基材層４７ａ〜４７ｆのそれぞれの縁部に端子４１〜４６を形成したものである。基材層４７ａ〜４７ｇはセラミックグリーンシートからなる。
【００２１】
線路電極Ｌ１が主線路であり、入出力端子４４はアンテナ端子ＡＮＴに接続され、入力端子４２は送信端子ＴＸに接続される。線路電極Ｌ２が副線路であり、出力端子４３は受信端子ＲＸに接続され、アイソレーション端子４１は終端抵抗Ｒを介してグランド端子ＧＮＤ１に接続される。
【００２２】
入出力端子４４と入力端子４２との間の長さを使用周波数の波長λの（λ／４）長、入力端子４２から入出力端子４４を介して出力端子４３に至る長さを（λ／２）長、入出力端子４４から入力端子４２を介してアイソレーション端子４１に至る長さを（λ／２）としている。入出力端子４４から入力された受信信号のうち、入力端子４２から反射してアイソレーション端子４１に至ろうとする信号は、入出力端子４４から入力端子４２までの経路と入力端子４２からアイソレーション端子４１までの経路で同じ（λ／４）長の逆相となるので互いに打ち消し合い、アイソレーション端子４１に至らない。入力端子４２から入力された送信信号のうち、入出力端子４４から反射して出力端子４３に至ろうとする信号は、入力端子４２から入出力端子４４までの経路と入出力端子４４から出力端子４３までの経路で同じ（λ／４）長の逆相となるので互いに打ち消し合い、出力端子４３に至らない。
【００２３】
一方、入力端子４２からアイソレーション端子４１には、カプラ４０内の線路の結合度に応じて分配されて出力されるが、アイソレーション端子４１のインピーダンス特性を所定の値（通常５０Ω）で終端することで、アイソレーション端子４１からの反射を生じない。従って、アイソレーション端子４１のインピーダンス特性を所望の値に精度よく調整することが重要であり、そのためにアイソレーション端子４１及びこれに接続される終端抵抗Ｒをできるだけプリント配線板１０のグランド端子群ＧＮＤに近接して配置することが好ましい。
【００２４】
以上の構成からなる高周波モジュール１において、カプラ４０はプリント配線板１０の隅部に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに配列されたグランド端子群ＧＮＤに近接して搭載されている。それゆえ、カプラ４０のグランド端子４４，４５をプリント配線板１０のグランド端子群に短い距離（図６参照）で配置することができる。また、金属ケース１００に設けた脚部１０１ａはカプラ４０が接続されるグランド端子ＧＮＤ１に最短距離で接続される。このように、カプラ４０のグランド端子４４，４５をプリント配線板１０のグランド端子群に短い距離で配置したり、金属ケース１００のグランドポイント（脚部１０１ａ）とカプラ４０のグランド端子４４とが最短になるように配置することにより、カプラ４０のグランド電位が安定してアイソレーション特性が改善され、受信波のＳ／Ｎ比が向上する。そして、通信性能が安定するとともに、通信距離が長くなる。
【００２５】
また、カプラ４０の終端抵抗Ｒは該カプラ４０よりもプリント配線板１０の縁部側に配置されている（図６参照）。それゆえ、終端抵抗Ｒの発熱は直近に位置するグランド端子ＧＮＤ１を介して直接的にプリント配線板１０に放熱され、放熱効率が向上する。その結果、高周波モジュール１の温度上昇が抑制され、通信性能や動作が安定する。さらに、終端抵抗Ｒからの発熱を効果的に放熱するために、金属ケース１００の脚部１０１ａ〜１０１ｄが接続されているプリント配線板１０のグランド端子又は脚部１０１ａ〜１０１ｄに隣接するグランド端子に終端抵抗Ｒを接続することが好ましい。
【００２６】
（第２実施例、図９〜図１１参照）
図９に示すように、第２実施例である高周波モジュール２は、送受分岐素子として、前記第１実施例で用いたカプラ４０に代えて、サーキュレータ６０を用いたものである。サーキュレータ６０は、図３に示した回路中に前記カプラ４０に代えて挿入され（図１０参照）、送信側のバンドパスフィルタ２３からの信号をアンテナ３０に伝達し、アンテナ３０からの信号を受信側のバラン２４に伝達する。
【００２７】
サーキュレータ６０のプリント配線板１０上での配置は図１１に示すとおりであり、前記カプラ４０と同様に、プリント配線板１０の隅部に第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに配列されたグランド端子群ＧＮＤに近接して搭載されている。ちなみに、サーキュレータ６０の各端子は図１１において前記カプラ４０と同じ符号を付している。即ち、４２は入力端子であって送信端子ＴＸに接続され、４３は出力端子であって受信端子ＲＸに接続され、４４は入出力端子であってアンテナ端子ＡＮＴに接続されている。４５，４６はグランド端子である。端子４１は回路的には接続されていない。
【００２８】
本第２実施例においても、サーキュレータ６０はプリント配線板１０の隅部に搭載されているため、グランド端子４５，４６をプリント配線板１０のグランド端子群に短い距離で配置することができ、サーキュレータ６０のグランド電位が安定する。それゆえ、アイソレーション特性が改善され、受信波のＳ／Ｎ比が向上する。また、サーキュレータ６０での損失は、導体損、フェライトでの発熱によって生じる。そこで、サーキュレータ６０においても、グランド端子４５，４６をプリント配線板１０の任意のグランド端子に短い距離で接続することにより、前記カプラ４０の終端抵抗Ｒの放熱処理と同様に、放熱効率が向上し、サーキュレータ６０やモジュールが熱的に安定する。
【００２９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る高周波モジュールは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明は、高周波モジュールに有用であり、送信部と受信部とのアイソレーション特性が向上し、さらに、送受分岐素子に設けた終端抵抗の放熱効率が向上する点で優れている。
【符号の説明】
【００３１】
１，２…高周波モジュール
１０…プリント配線板
２０…高周波信号処理回路
３０…アンテナ
４０…カプラ（方向性結合器）
４１…アイソレーション端子
４２…入力端子
４３…出力端子
４４…入出力端子
６０…サーキュレータ
１００…金属ケース
１０１ａ〜１０１ｄ…脚部
ＧＮＤ…グランド端子
ＡＮＴ…アンテナ端子
Ｒ…終端抵抗
Ｌ１，Ｌ２…線路電極
【図１】
2012033184.tif 000003
【図２】
2012033184.tif 000004
【図３】
2012033184.tif 000005
【図４】
2012033184.tif 000006
【図５】
2012033184.tif 000007
【図６】
2012033184.tif 000008
【図７】
2012033184.tif 000009
【図８】
2012033184.tif 000010
【図９】
2012033184.tif 000011
【図１０】
2012033184.tif 000012
【図１１】
2012033184.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月11日(2012.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに接続される入出力端子及びグランドに接続されるグランド端子を備えた送受分岐素子と、
前記送受分岐素子を搭載したプリント配線板と、
を備えた高周波モジュールにおいて、
前記プリント配線板の直交する縁部には、第１の方向に配列された第１グランド端子群と、第１の方向とは略直交する第２の方向に配列された第２グランド端子群とが設けられており、
前記送受分岐素子は終端抵抗を有し、該終端抵抗は前記送受分岐素子よりも前記プリント配線板の縁部側に配置されていること、
を特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記終端抵抗は前記第１及び第２グランド端子群のうち少なくとも一つのグランド端子に接続されていること、を特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記送受分岐素子は、ループ状導体からなる主線路及び副線路を有し、前記ループ状導体の巻回軸は前記第１の方向及び前記第２の方向に対して略垂直方向に配置されていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
さらに、前記プリント配線板に設けた金属ケースを備え、
前記金属ケースに設けた脚部が第１グランド端子群及び第２グランド端子群のうち少なくとも一つのグランド端子に接続、固定されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記送受分岐素子はカプラ又はサーキュレータであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記プリント配線板上には前記送受分岐素子と接続された高周波信号処理回路が搭載され、ＲＦＩＤシステムのリーダライタモジュールとして構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の高周波モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一形態である高周波モジュールは、
アンテナに接続される入出力端子及びグランドに接続されるグランド端子を備えた送受分岐素子と、
前記送受分岐素子を搭載したプリント配線板と、
を備えた高周波モジュールにおいて、
前記プリント配線板の直交する縁部には、第１の方向に配列された第１グランド端子群と、第１の方向とは略直交する第２の方向に配列された第２グランド端子群とが設けられており、
前記送受分岐素子は終端抵抗を有し、該終端抵抗は前記送受分岐素子よりも前記プリント配線板の縁部側に配置されていること、
を特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一形態である高周波モジュールにおいて、送受分岐素子の終端抵抗は該送受分岐素子よりもプリント配線板の縁部側に配置されているため、第１又は第２グランド端子群の任意のグランド端子を介して直接的にプリント配線板に放熱され、放熱効率が向上する。その結果、モジュールの温度上昇が抑制され、通信性能や動作が安定する。
【国際調査報告】
2012033184.tif 000014
2012033184.tif 000015
2012033184.tif 000016
2012033184.tif 000017