(57)【要約】【課題】高いアンテナ性能を有しつつ小型化された通信ユニットを提供する。【解決手段】通信ユニット１は、アンテナ１４と接地導体１６とを有する基板１０と、正極端子２１と負極端子２２とを有し、基板１０に給電する電池２０とを備える。負極端子２２は、接地導体１６と電気的に接続し、正極端子２１は、コンデンサ３０を介して接地導体１６と電気的に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと接地導体とを有する基板と、
正極端子と負極端子とを有し、前記基板に電力を供給する電池と
を備え、
前記負極端子は、前記接地導体と電気的に接続し、
前記正極端子は、コンデンサを介して前記接地導体と電気的に接続する
通信ユニット。
【請求項２】
前記基板は、前記電池に近い側に位置する第１端と、前記第１端の反対側に位置する第２端とを有し、
前記アンテナは、前記第１端よりも前記第２端の近くに位置する、請求項１に記載の通信ユニット。
【請求項３】
前記基板は、前記電池の長手方向の端部に隣接する、請求項１又は２に記載の通信ユニット。
【請求項４】
前記電池において、前記正極端子の面積が前記負極端子の面積よりも広い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信ユニット。
【請求項５】
前記電池は、アルカリ乾電池である、請求項４に記載の通信ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線通信を行う通信ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナを内蔵した通信装置が知られている（例えば特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８５９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばモノのインターネット（Internet of Things（ＩｏＴ））技術に通信装置が用いられる場合、通信装置の小型化とアンテナ性能の向上との両立が求められる。
【０００５】
本開示の目的は、高いアンテナ性能を有しつつ小型化された通信ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る通信ユニットは、アンテナと接地導体とを有する基板と、正極端子と負極端子とを有し、前記基板に電力を供給する電池とを備える。前記負極端子は、前記接地導体と電気的に接続する。前記正極端子は、コンデンサを介して前記接地導体と電気的に接続する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、高いアンテナ性能を有しつつ小型化された通信ユニットが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る通信ユニットの概略構成例を示す平面図である。
【図２】図１の通信ユニットの回路図である。
【図３】電池の構造の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の一実施形態が、図面を参照して説明される。本実施形態に係る通信ユニット１（図１参照）は、典型的にはＩｏＴ（Internet of Things）向けの通信ユニット１であってよい。本実施形態に係る通信ユニット１は、ＩｏＴ向けの通信ユニット１に限定されず、無線通信機能を有する各種の通信ユニット１であってよい。
【００１０】
通信ユニット１は、外部のサーバ等と通信してよい。通信ユニット１は、外部環境の情報を取得してよい。通信ユニット１は、取得した外部環境の情報を、外部のサーバ等に送信してよい。通信ユニット１は、操作部を備え、ユーザの操作に基づく情報を外部のサーバ等に送信してもよい。通信ユニット１は、他の機器又は商品等に取り付けられた状態で使用されてよい。通信ユニット１は、小型化されることによって、他の機器又は商品等に取り付けられやすくなる。通信ユニット１は、その用途に応じた多様な使用環境下に置かれ得る。多様な使用環境は、例えば、塵若しくは埃等が多い環境、湿度が高い環境、温度が高い若しくは低い環境、又は、気圧が高い若しくは低い環境等を含んでよい。
【００１１】
図１に示されるように、一実施形態に係る通信ユニット１は、基板１０と、電池２０とを備える。通信ユニット１は、筐体４０をさらに備えてよい。基板１０及び電池２０は、筐体４０に収容されていてよい。
【００１２】
筐体４０は、通信ユニット１の用途に応じた使用環境に耐え得る強度を有する材料で構成されてよい。例えば、筐体４０は、樹脂又は金属等で構成されてよい。
【００１３】
電池２０は、正極端子２１と負極端子２２とを有する。電池２０は、正極端子２１と負極端子２２との間に直流の電圧を出力する。電池２０は、基板１０に電力を供給する。電池２０は、一次電池であってよいし、二次電池であってもよい。電池２０は、アルカリ乾電池又はマンガン乾電池等であってもよい。
【００１４】
基板１０は、第１端１１と第２端１２とを有する。通信ユニット１の平面視において、基板１０と電池２０とは、並んで配置されている。この場合、第１端１１は、電池２０に近い側に位置するものとする。第２端１２は、電池２０から遠い側、つまり、第１端１１の反対側に位置するものとする。
【００１５】
基板１０は、通信モジュール１３と、アンテナ１４と、接地導体１６と、電圧側導体１８とを備える。言い換えれば、通信モジュール１３と、アンテナ１４と、接地導体１６と、電圧側導体１８とは、基板１０上に実装されている。基板１０は、例えば、セラミック等の材料で構成されてよい。基板１０は、板状であってよい。電圧側導体１８は、電池２０の正極端子２１と通信モジュール１３とを電気的に接続している。通信ユニット１は、電池２０の正極端子２１と電圧側導体１８とを電気的に接続する第１導線６１をさらに備えてよい。接地導体１６は、電池２０の負極端子２２と通信モジュール１３とを電気的に接続している。通信ユニット１は、電池２０の負極端子２２と接地導体１６とを電気的に接続する第２導線６２をさらに備えてよい。第１導線６１及び第２導線６２は、基板１０上に実装されたプリント配線を含んでよいし、リード線を含んでもよい。
【００１６】
通信モジュール１３は、無線通信をはじめとする各種の機能を実現する。通信モジュール１３は、電圧側導体１８を通じて電池２０から電力の供給を受ける。
【００１７】
通信モジュール１３は、種々の機能を実行するプロセッサを含んでよい。プロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）として実現されてよい。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。
【００１８】
通信モジュール１３は、記憶部を含んでよい。記憶部は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。記憶部は、プロセッサで実行されるプログラム、又は、各種情報等を格納する。記憶部は、プロセッサのワークメモリとして機能してよい。
【００１９】
通信モジュール１３は、基板１０に実装されているアンテナ１４を介して、外部機器と無線で通信する。通信モジュール１３は、アンテナ１４で受信した電波に基づく信号を、アンテナ１４と接地導体１６との間の電圧として取得する。通信モジュール１３は、アンテナ１４と接地導体１６との間に電圧を印加することによって、アンテナ１４から電波を送信させる。つまり、通信モジュール１３は、アンテナ１４を接地導体１６と組み合わせたモノポールアンテナとして機能させる。
【００２０】
アンテナ１４がモノポールアンテナとして機能する場合、接地導体１６の面積を広げることが求められる。接地導体１６は、基板１０上において、広い面積で実装されてよい。接地導体１６を基板１０外の導電性の部材と電気的に接続させることによって、接地導体１６の面積がさらに広げられてよい。
【００２１】
一実施形態に係る通信ユニット１は、電池２０の正極端子２１と接地導体１６とを電気的に接続するコンデンサ３０をさらに備える。コンデンサ３０は、基板１０上に実装されていてよいし、基板１０の外に実装されていてもよい。通信ユニット１は、コンデンサ３０と電池２０の正極端子２１とを電気的に接続する第３導線６３をさらに備えてよい。通信ユニット１は、コンデンサ３０と接地導体１６とを電気的に接続する第４導線６４をさらに備えてよい。第３導線６３及び第４導線６４は、基板１０上に実装されたプリント配線を含んでよいし、リード線を含んでもよい。
【００２２】
通信ユニット１がコンデンサ３０を備える場合、コンデンサ３０と通信モジュール１３とは、図２に示される回路のように、電池２０に並列に接続されている。電池２０は、コンデンサ３０及び通信モジュール１３それぞれに直流の電圧信号を出力している。一方で、コンデンサ３０は、直流の電圧信号に対して絶縁体として機能する。したがって、電池２０が出力する直流の電圧は、コンデンサ３０の接続にかかわらず、通信モジュール１３に印加される。つまり、通信モジュール１３は、コンデンサ３０の接続にかかわらず、電池２０から電力の供給を受ける。
【００２３】
一方で、アンテナ１４で送受信する電波は、アンテナ１４と接地導体１６との間に、交流の電圧信号を誘起する。コンデンサ３０は、交流の電圧信号に対して導体として機能する。したがって、アンテナ１４で送受信する電波に対応して誘起される交流の電圧信号は、接地導体１６に伝搬するとともに、交流の電圧信号から見るとコンデンサ３０を介して接地導体１６に電気的に接続されている、電池２０の正極端子２１にも伝搬する。その結果、アンテナ１４から見た接地導体１６の面積は、電池２０の正極端子２１の面積の分だけ広がる。
【００２４】
図３に示されるように、電池２０は、正極端子２１と、負極端子２２と、ガスケット２３と、外装２４とを備える。正極端子２１及び負極端子２２はそれぞれ、電池２０の外形の一部を構成している。正極端子２１及び負極端子２２の少なくとも一方は、電池２０の側面を形成している。ガスケット２３は、正極端子２１と負極端子２２との間に位置し、正極端子２１と負極端子２２とを絶縁するとともに、電池２０の内部の電解液を封止している。外装２４は、電池２０の側面を覆っている。
【００２５】
正極端子２１は、所定の面積を有する。つまり、アンテナ１４から見た接地導体１６の面積は、所定の面積だけ広がる。正極端子２１が負極端子２２の側に延伸するほど、所定の面積が広がる。つまり、正極端子２１が負極端子２２の側に延伸するほど、アンテナ１４から見た接地導体１６の面積が広がる。正極端子２１が電池２０の側面を形成する場合、正極端子２１の面積は、負極端子２２の面積よりも広くなる。この場合、アンテナ１４から見た接地導体１６の面積がさらに広がる。
【００２６】
図３に示される電池２０は、アルカリ乾電池でありうる。電池２０がアルカリ乾電池である場合、正極端子２１が電池２０の側面を形成する。この場合、正極端子２１の面積は、負極端子２２の面積よりも広い。つまり、電池２０がアルカリ乾電池である場合、アンテナ１４から見た接地導体１６の面積は、さらに広がる。
【００２７】
本実施形態に係る通信ユニット１は、電池２０の正極端子２１と接地導体１６との間をコンデンサ３０で電気的に接続することによって、アンテナ１４から見た接地導体１６の面積を広げることができる。その結果、アンテナ１４の性能が向上されうる。
【００２８】
比較例として、通信ユニット１において接地導体１６の面積を広げるために、導電性部材を接続することが考えられる。この場合、通信ユニット１の中に導電性部材を設置するスペースが必要となるとともに、導電性部材のコストがかかる。一方で、本実施形態に係る通信ユニット１が備えるコンデンサ３０は、導電性部材よりも小さくされうるものであり、導電性部材よりも安価な部材で構成されうるものである。したがって、本実施形態に係る通信ユニット１によれば、接地導体１６の面積が広げられつつ、小型化とコスト低減とが達成されうる。
【００２９】
アンテナ１４は、基板１０において、第１端１１よりも第２端１２の近くに位置してよい。つまり、アンテナ１４は、電池２０から遠ざけられてよい。アンテナ１４が導電性部材を含む電池２０の近くに位置する場合、アンテナ１４に入射する電波は、電池２０に含まれる導電性部材によって反射されたりすることによって影響を受けうる。アンテナ１４が電池２０から遠ざけられることによって、アンテナ１４に入射する電波が電池２０に含まれる導電性部材からの影響を受けにくくなる。その結果、アンテナ１４の性能が向上されうる。
【００３０】
図１に示されるように、基板１０は、電池２０の長手方向の端部に隣接してよい。この場合、基板１０が電池２０の短手方向の端部に隣接している場合よりも、アンテナ１４をモノポールアンテナとして機能させるために必要な接地導体１６の面積が確保されやすい。
【００３１】
本開示に係る構成を説明する図は、模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものと必ずしも一致しない。
【００３２】
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１端は、第２端と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
【００３３】
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施されうる。
【符号の説明】
【００３４】
１  通信ユニット
１０  基板
１１  第１端
１２  第２端
１３  通信モジュール
１４  アンテナ
１６  接地導体
１８  電圧側導体
２０  電池
２１  正極端子
２２  負極端子
２３  ガスケット
２４  外装
３０  コンデンサ
４０  筐体
６１〜６４  第１〜第４導線
【図１】
2020005068.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020005068.tif 000005