(57)【要約】【課題】無線通信カードを挿入することで情報処理装置に無線機能を持たせる際、アンテナをあらかじめ情報処理装置側に組み込んでおくことで、高利得のアンテナを設計することが可能となる。しかし、従来の構成では、カード内の無線回路とアンテナとを同軸線路を介して接続する際、同軸ケーブルのグランドとカード側のグランドが、端子の接触具合により安定せず、アンテナとしての特性を保持できないという課題を有していた。【解決手段】カードからの無線信号を入出力するＲＦコネクタ１８には、２つのばね端子１９とループアンテナ２１とを接続するための平衡線路２０を備え、２つのばね端子１９と無線通信カード表面の２つのパッド端子２２が電気的に接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッド端子を設けた無線通信カードをスロットに挿入することにより無線通信が可能となる機器における無線カード接続構造であって、
前記パッド端子と電気的に接続されるばね端子と、
無線信号を送受信する平衡給電型アンテナと、
前記平衡給電型アンテナと前記ばね端子とを電気的に接続するための平衡線路とを備えたことを特徴とする無線カード接続構造。
【請求項２】
前記アンテナ構造は、プリント基板、もしくはフレキシブル基盤上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の無線カード接続構造。
【請求項３】
前記パッド端子が無線通信カードの両面に配置されている場合、前記ばね端子はカードを挟みこむように配置されていることを特徴とする請求項１記載の無線カード接続構造。
【請求項４】
前記ばね端子は、金属板、もしくは、ピン端子であることを特徴とする請求項１記載の無線カード接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信カードと外付けアンテナとを接続する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ規格に準拠した無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応した機器など、無線技術を応用した機器が普及した現在、カード型端末に無線通信機能を実装し、機器に挿入することで無線機能を後付け可能にする事例が増えている。
【０００３】
機器側には、無線通信カードを接続するインターフェイスを備えておき、無線通信カードは別売りとすることで、無線機能を必要としないユーザーに対しては、低価格で製品を提供できる。
【０００４】
無線通信カードには、無線信号を効率よく空間に放射、または受信するためのアンテナが必要となる。アンテナは、カード内の基板端に、機器からはみ出すようにして設置されるのが一般的であるが、カードのサイズの小型化に伴って、アンテナに対しても小型化への要求がなされている。さらに、携帯時の格納性、耐久性、デザイン性の面から、アンテナを、カードスロットの外側に突出することなく設置することも要求されている。ところが、アンテナは一般に、小型化すると利得や指向性を犠牲にすることになる。また、機器とアンテナとの間隔が近いほど、アンテナの性能は低下してしまう。
【０００５】
そこで、通信カードにアンテナを設けず、機器にあらかじめアンテナを組み込んでおく方法を考える。このようにすることで、アンテナ設置に使用できる空間が、大幅に広がることになり、所望のアンテナ指向性をもった高利得のアンテナを設計することが可能となる。また、カード側においても、アンテナのための領域を考慮する必要がなくなるので、更なる小型化や、格納性、耐久性、デザイン性の向上が容易となる。
【０００６】
この時に問題となるのが、カードとアンテナとの接続方法である。カードには、通常のインターフェイス用端子以外に、カード内部の無線回路につながるコネクタを設ける必要がある。カード基板上に同軸コネクタを実装すると、抜き差し時の圧力に耐えうるための基板強度や、コネクタの経年劣化による接続部での信号損失の面で、課題が生じる。
【０００７】
この課題を解決するための従来技術として、例えば、特許文献１に記載された発明は、無線通信カードとアンテナを、パッド端子を用いて接続し、同軸コネクタへ変換する方法を提供している。図１１は、特許文献１に記載された従来の無線通信カードの接続構造を示すものである。
【０００８】
図１１（ａ）に示すように、無線通信カードには無線通信回路に至るＧＮＤパッド端子５ａ、信号パッド端子５ｂが設けられている。また、図１１（ｂ）に示すように、筺体の内部に設置されたアンテナ（図示せず）は、同軸ケーブル３、同軸コネクタ８、ＧＮＤ７ａ、信号線７ｂを介して、カードスロット１内部に設けたばね端子２ａ、２ｂに接続されている。また、図１１（ｂ）に示すように、無線通信カード４をカードスロット１に挿入すると、同図（ｃ）に示すように、カード表面のＧＮＤパッド端子５ａ、信号パッド端子５ｂとばね端子２ａ、ばね端子２ｂがそれぞれ接続され、送受信処理が行われる。
【特許文献１】特開２００２−１０８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のカードの接続構造では、基板上の同軸コネクタが不要となることにより、カード外形やコネクタ実装面積などの物理的制約や、抜き差し時の圧力による基板破損などの問題から解消される効果がある。
【００１０】
しかしながら、従来の構成では、同軸ケーブルのグランド線と、カード側のグランドが、ばね端子によってのみ接続されているので、わずかな接触状態の変化によりグランド電位が変動し、アンテナとしての特性が安定しないという課題を有していた。また、同軸ケーブルに接続して使用する非平衡型アンテナは、グランドとして十分な面積を確保する必要があり、小型化の面で課題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アンテナから効率よく電波が放射できる為の、カードと筐体内アンテナとの接続手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の無線通信カード接続構造は、カードスロットに隣接したコネクタ内部に、平衡線路と、その平衡線路に接続された平衡アンテナを設ける。コネクタ内部の平衡線路と無線カードとは、コネクタに設けたバネ端子と、無線カードに設けたパッド端子により接続される。
【００１３】
本構成によって、カード内の無線通信回路からアンテナに至るまでの経路で、平衡な無線信号を入出力させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の接続方法を用いて、無線通信カードと内蔵アンテナを接続することにより、平衡信号を入出力することになる為、グランド電位が不安定となる課題は解決され、端子の接触状態に起因するアンテナ特性変化を防ぐことができる。
【００１５】
また、アンテナにグランド領域を設ける必要がないため、アンテナ設置に要する面積を最低限に収めることができる。
【００１６】
さらに、平衡給電型アンテナの一種であるループアンテナ・フォールデッドダイポールアンテナは、人体の影響を受けにくい、広い周波数で利用可能といった特徴を持つが、バランを介することなくそれらアンテナを接続できるので、良好な通信特性が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＳＤカード型無線通信カードに形成されるパッド端子がカードの上面に形成されている場合の接続構造について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１における無線通信カードの接続構造を示す斜視図であり、図２（ａ）はカードスロットを拡大した正面図、同図（ｂ）はカードスロットを拡大した側面図である。
【００２０】
図１において、情報処理装置１１は、無線通信カード１２を格納する為のカードスロット１３を内蔵する。カードスロット１３内部にはＳＤカードコネクタ１４が設けられ、インターフェイス１５にて情報処理装置１１と接続されている。また、無線通信カード１２の上面には、２つのパッド端子２２が形成され、内部の高周波信号処理部（図示せず）と接続されている。なお、パッド端子としては、ばね端子、ピン端子等を用いる。
【００２１】
図２は、カードスロット１３に無線通信カード１２が挿入された状態を示している。図２（ａ）に示すように、カードからの無線信号を入出力するＲＦコネクタ１８には、２つのばね端子１９とループアンテナ２１とを接続するための平衡線路２０を備え、２つのばね端子１９と無線通信カード表面の２つのパッド端子２２が電気的に接続されるようになっている。なお、ばね端子としては、金属板、ピン端子等を用いる。
【００２２】
また、同図（ｂ）に示すように、ＳＤカードコネクタ１４には、カード挿入通路１６が形成されており、カード挿入通路１６に無線通信カード１２が挿入された状態で、無線通信カード１２がコネクタピン１７に接続するように形成されている。また、ＳＤカードコネクタ１４の上面には、ＲＦコネクタ１８とばね端子１９が設置され、無線通信カード表面のパッド端子２２に電気的に接続される。また、ばね端子１９とループアンテナ２１はＲＦコネクタ１８に設けられた平衡線路２０（図示せず）を介して電気的に接続されている。
【００２３】
かかる構成によれば、無線通信カード１２内部の高周波信号処理部は、２つのパッド端子２２、２つのばね端子１９、平衡線路２０を介して、ループアンテナへ接続されていることから、無線通信カードからアンテナに至るまで、全て平衡信号で処理されることになり、グランド電位が不安定となる課題は解決され、端子の接触状態に起因するアンテナ特性変化を防ぐことができる。
【００２４】
また、ループアンテナを代表例とする平衡給電型アンテナは、グランド領域を設ける必要がないため、アンテナ設置に要する面積を最低限に収めることができる。
【００２５】
さらに、無線通信カードは、同じ周波数帯を使用するものであれば、種々の無線通信方式に対してＳＤカードを交換するだけで対応することができる。例えば、２．４ＧＨｚ帯を使用する８０２．１１ｂ／ｇ準拠の無線ＬＡＮとＢｌｕｅｔｏｏｔｈが考えられる。
【００２６】
図３（ａ）に、一例として、本実施の形態における電磁界シミュレーションモデルの斜視図を、同図（ｂ）に同シミュレーションモデルの側面図を示す。この場合、ＳＤカード形状(幅２４mm×長さ３２mm×厚み２．１mm)の無線通信カード表面に２．５mm×３mmのパッド端子を間隔１．６mmで設け、３mm×７mm×１１mmのコネクタを介して高さ２４mm×幅４４mmのループアンテナ２１に給電する。ループアンテナ２１は、無線通信カード１２を取り囲むようにして設置しているものとする。
【００２７】
この構成での電磁界シミュレーション結果を図４、図５に示す。図４は、図３のシミュレーションモデルのアンテナ放射特性図、図５は、図３のシミュレーションモデルのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio、電圧定在波比）特性図である。
【００２８】
図４は、２．４５ＧＨｚでの水平面内での放射指向特性を示し、放射指向特性は最大利得２．９ｄＢｉとなっている。また、図５に示すように、ＶＳＷＲは、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚで２以下となり、８０２．１１ｂ／ｇ準拠の無線ＬＡＮおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈでの使用に適した良好な特性を示している。
【００２９】
一般に、アンテナの放射効率Ｐｒは、アンテナ長をｌ（＞０）とすると、ｌの２乗に比例する。小型のカードにアンテナを内蔵しようとすると、効率よく放射させることが困難になっているのが現状である。本発明での接続方法は、カードの大きさの制約を受けないので、高効率のアンテナを構成するうえで非常に有効である。
【００３０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、無線通信カードに形成されるパッド端子がカードを挟むように、両面に形成されている無線通信カードと接続する場合について説明する。
【００３１】
図６は、本発明の実施の形態２における無線通信カードを挿入可能な情報処理装置を正面から見た斜視図であり、図７（ａ）はカードスロットを拡大した正面図、同図（ｂ）はカードスロットを拡大した側面図である。図６、図７において、図１、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３２】
図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態における無線通信カード１２には、パッド端子２２がカードの上下面に「対になるように」形成され、内部の高周波信号処理部と接続されている。
【００３３】
また、同図に示すように、ＳＤカードコネクタ１４に隣接した部分には、２つのＲＦコネクタ１８が挿入されたカードを挟むように対になって設置されており、ループアンテナ２１は２つの給電点に接続されるように配置されている。２つのＲＦコネクタ１８には、２つのばね端子１９および、平衡線路２０が組み込まれている。この構成によりカード挿入時には、カード側の上下面に設けられた２つのパッド端子２２と２つのばね端子１９とが、それぞれ電気的に接続される。なお、パッド端子としては、ばね端子、ピン端子等を、ばね端子としては、金属板、ピン端子等を用いる。
【００３４】
かかる構成によれば、無線通信カードの高周波信号処理部は、上下面２つのパッド端子、上下面２つのばね端子、および平衡線路を介し、アンテナへ接続されていることから、無線通信カードからアンテナに至るまで全て平衡信号で処理される。よって、グランド電位が不安定となる課題は解決され、端子の接触状態に起因するアンテナ特性変化を防ぐことができる。
【００３５】
図８に、一例として、本実施の形態におけるシミュレーションモデル図を示す。この場合、ＳＤカード形状(幅２４mm×長さ３２mm×厚み２．１mm)の無線通信カード表面および裏面に２．５mm×３mmのパッド端子を設け、３．５mm×１２mm×１０mmのコネクタを介して高さ２４mm×幅４４mmのループアンテナ２１に給電する。
【００３６】
この構成での電磁界シミュレーション結果を図９、図１０に示す。図９は、図８のシミュレーションモデルのアンテナ放射特性図、図１０は、図８のシミュレーションモデルのＶＳＷＲ特性図である。
【００３７】
図９は、２．４５ＧＨｚでのｘｙ平面内の放射指向特性を示し、平均利得は２．２ｄＢｉとなっている。また、放射指向特性は同平面において無指向性を示しており、宅内等での機器使用に適した特性を得ることができる。また、図１０に示すように、ＶＳＷＲは、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚで２以下となり、８０２．１１ｂ／ｇ準拠の無線ＬＡＮおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈでの使用に適した良好な特性を示している。
【００３８】
なお、本発明において、無線通信カードとして、ＳＤカード型無線通信カードを例示したが、ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）規格のカードや、その他のカードにも本発明を適用できる。同様に、ＳＤカードコネクタの代わりに、その他のカードコネクタを使用してもよい。
【００３９】
また、本発明において、無線通信カードは、主に２．４ＧＨｚの無線周波数を念頭に置くが、本発明は無線周波数により限定されない。
【００４０】
また、無線通信カードを挿入する機器として、情報処理装置を例に挙げて説明しているが、カードスロットの取り付けが可能な機器であれば、これに限定されない。
【００４１】
また、パッド端子およびばね端子は、平衡信号を入出力できるものであればその形状や場所に限定はなく、例えば、ピン型の端子をカード側面に備えていても、本発明を適用できる。
【００４２】
また、平衡線路は、ＲＦコネクタ内にのみ構成されているが、線路長は限定されず、ＲＦコネクタとアンテナを接続していればよいものとする。よって、平衡線路がない場合も本発明が適用できる。
【００４３】
また、接続されるアンテナは、平衡給電型アンテナの代表としてループアンテナを示しているが、平衡給電型アンテナであれば、これに限定されることはない。
【００４４】
また、接続されるアンテナは、プリント基板、もしくはフレキシブル基板上に形成され、ばね端子に接続されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる無線通信カード接続構造は、端子の接触状態に起因する特性劣化を防ぐことが可能になるので、無線通信カードと外付けアンテナとを高効率に接続する方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における無線通信カードの接続構造を示す斜視図
【図２】（ａ）同カードスロットを拡大した正面図、（ｂ）同カードスロットを拡大した側面図
【図３】（ａ）同シミュレーションモデルの斜視図、（ｂ）同シミュレーションモデルの側面図
【図４】図３のシミュレーションモデルのアンテナ放射特性図
【図５】図３のシミュレーションモデルのＶＳＷＲ特性図
【図６】本発明の実施の形態２における無線通信カードの接続構造を示す斜視図
【図７】（ａ）同カードスロットを拡大した正面図、（ｂ）同カードスロットを拡大した側面図
【図８】（ａ）同シミュレーションモデルの斜視図、（ｂ）同シミュレーションモデルの側面図
【図９】図８のシミュレーションモデルのアンテナ放射特性図
【図１０】図８のシミュレーションモデルのＶＳＷＲ特性図
【図１１】（ａ）無線通信カードを示す斜視図、（ｂ）従来の無線通信カードの接続構造を示す図、（ｃ）従来の無線通信カードの接続構造を示す側面図
【符号の説明】
【００４７】
１１  情報処理装置
１２  無線通信カード
１３  カードスロット
１４  ＳＤカードコネクタ
１５  インターフェイス
１６  挿入通路
１７  コネクタピン
１８  ＲＦコネクタ
１９  ばね端子
２０  平衡線路
２１  ループアンテナ
２２  パッド端子
【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図９】
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【図１１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
2008167365.tif 000011
【図８】
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【図１０】
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