(57)【要約】【課題】機器ごとの無線モジュール基板の管理の必要がなくなり、無線モジュール基板を実装する全ての機種に同一の無線モジュール基板で対応させることができる無線通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】無線機能を持つ無線モジュール２０３及びアンテナ２０２が実装された無線モジュール基板２０１と、一定の誘電率を有する誘電体部材２０４と、誘電体部材を支持する支持部材２０６とが設けれ、アンテナ２０２近傍に水平方向に段階的に厚みが異なる誘電体部材２０４を配置し、この誘電体部材２０４を水平方向に移動させることで、アンテナの共振周波数を調整でき、異なる機器に同一の無線モジュール基板で対応させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線機能を持つ無線モジュールとアンテナとが実装されるとともに機器筐体内部に設けられる無線モジュール基板と、一定の誘電率を有する誘電体部材と、前記誘電体部材を支持する支持部材とを有し、
前記アンテナ近傍に前記誘電体部材を接触もしくは近接させて配置し、前記アンテナ周囲の空間インピーダンスを変化させることで、前記アンテナの共振周波数を変化させる機構を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記共振周波数を変化させる機構は、板状形状で段階的に厚みが異なる前記誘電体部材と、前記誘電体部材に取り付けられ前記誘電体部材を水平方向に移動させるスライドレバーと、前記誘電体部材を前記機器筐体内部に支持させる前記支持部材とからなり、
前記誘電体部材は、前記アンテナの直下に接触もしくは近接して配置され、前記スライドレバーを用いて水平方向に移動させることによって前記アンテナ直下に位置する前記誘電体部材の厚みが変化する機構であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記共振周波数を変化させる機構は、円筒形状で段階的に厚みが異なる前記誘電体部材と、前記誘電体部材に取り付けられ前記誘電体部材を回転可能に支持する回転軸と、前記誘電体部材を機器筐体内部に支持させる前記支持部材とからなり、
前記誘電体部材は、前記アンテナの直下に接触もしくは近接して配置され、前記回転軸を中心に回転させることによって前記アンテナ直下に位置する前記誘電体部材の厚みが変化する機構であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば各種データ通信、移動体通信等の小型内蔵アンテナを用いた無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の移動体通信端末の小型軽量、データ速度の高速化が進んできており、それに伴って使用周波数もデータ速度の高速化による広帯域の必要性から更に高い周波数へシフトしてきている。使用周波数が高くなるにつれて、無線機を構成する高周波部品等の小型化も実現しやすくなり、それに伴って携帯端末等も更に小型化されるようになってきた。
【０００３】
また、デザイン的な面や強度的な面等から、端末機器が外部の障害物に接触したり、落下による破損がないように、使用するアンテナもホイップアンテナのように無線端末の外に飛び出さず、機器の内部に組み込む様なチップアンテナ等も利用されている。このように、無線チップの小型化やアンテナの小型化に伴って、様々な機器に無線機能が物理的に省スペースで内蔵されるようになっている。
【０００４】
そして、アンテナを機器に内蔵する場合、アンテナを配置する位置近傍の周辺部材の材質などによって入力反射特性、放射特性などが影響を受ける。入力反射特性の場合、アンテナの共振周波数が使用帯域外にシフトしたり、反射特性（ＶＳＷＲ）が劣化するなどの影響を受ける。特に放射特性の場合、当然のことながら周辺部材に金属が配置されているような状況ではアンテナからの電波の放射が遮られ、空中への電波の放射が抑えられてしまうことになる。したがって、アンテナを機器に内蔵する場合、アンテナの特性を良好に保つためには、アンテナ近傍にアンテナの特性を劣化させる要因の少ない最適な空間を確保する必要がある。
【０００５】
複数の異なる機器に無線機能を搭載する場合、その機器の無線機能を有する無線チップとアンテナを実装した基板（無線モジュール基板）の配置環境が機器によって異なる。したがって、その機器に実装する無線モジュール基板の実装位置に応じて最適なアンテナの調整が無線モジュール基板毎に必要となる。そして、無線モジュール基板の実装位置は、ある程度アンテナ近傍にアンテナからの放射電波を遮るような金属部材が存在しない位置を選定するなどしてアンテナの放射特性をできる限り良好に保てるような位置を決定する。
【０００６】
次に、実装する機器の無線モジュール基板を配置する位置を決定したら、アンテナの入力特性を最適にするための調整を行う必要がある。無線モジュール基板に実装されているアンテナの入力特性として必要なパラメータに共振周波数と帯域幅がある。アンテナの共振周波数、帯域はアンテナ実装位置周辺の部材の材質や、部材とアンテナとの近接度合いで大きく変化する。アンテナの最適な実装位置は、放射特性を良好に保つためにできる限り金属部材をアンテナ近傍に近接させない位置を実装する機器の中で選択して無線モジュール基板を配置する。
【０００７】
次に無線モジュール基板を実装した位置での周辺部材の影響によるアンテナ入力特性を最適にする為に、従来アンテナの入力端子に設けられた整合回路でアンテナの共振周波数、帯域が最適になるようにアンテナの入力端子整合を取る必要がある。アンテナの入力端子の整合をとるためには、アンテナの入力に実装している整合素子値を実装された位置で最適な値を選択して実装する。
【０００８】
同一の無線モジュール基板を複数の異なる機器、もしくは異なる機種に使用して実装する場合には、無線モジュール基板を実装する機器毎にアンテナの放射特性を最適に保つような実装位置を決定する。そして、その実装位置で最適なアンテナの入力特性となるようなアンテナの整合素子を決定する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来例では複数の異なる機器、もしくは異なる機種などに同一の無線モジュール基板を実装する場合、無線モジュール基板の実装位置はそれぞれ無線モジュール基板を実装する機器によって異なる。したがって、無線モジュール基板に実装されているアンテナ周辺の部材の配置や部材とアンテナの近接度合いが異なってしまう。
【００１０】
すなわち、複数の異なる機器、機種毎に無線モジュール基板に実装されているアンテナの入力特性を最適にする為に、アンテナ入力端に実装されている整合素子値を変えて調整する必要がある。したがって、異なる機器、もしくは異なる機種ごとにアンテナの入力整合素子値が異なり、無線モジュール基板が別部品となってしまうので、無線モジュール基板の共通化が図れないという欠点がある。
【００１１】
結果として機器、機種ごとに無線モジュール基板が別部品となり、無線モジュール基板の製造工数が増加し製造コストがアップする。また別部品として管理する必要がある為、部品管理面でもコストアップになるという欠点が発生する。
【００１２】
本発明は上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、無線モジュール基板の共通化を図ることができる無線通信装置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】
【００１３】
本発明の無線通信装置によれば、無線機能を持つ無線モジュールとアンテナとが実装されるとともに機器筐体内部に設けられる無線モジュール基板と、一定の誘電率を有する誘電体部材と、前記誘電体部材を支持する支持部材とを有し、前記アンテナ近傍に前記誘電体部材を接触もしくは近接させて配置し、前記アンテナ周囲の空間インピーダンスを変化させることで、前記アンテナの共振周波数を変化させる機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば複数の機器、もしくは機種に無線モジュールを実装する場合であっても、一種類の無線モジュール基板で複数の異なる機器に対応可能となる。したがって、複数の異なる機器に対応した無線モジュールの製造工数が低減し、製造コストの低減や、無線モジュール基板の管理コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の概要を示す図面であり、例えばプリンタなどに本発明の無線通信装置を実装している図面である。１０１は無線機能を搭載するプリンタ機器の本体である。１０２はプリンタ機器１０１に無線機能を搭載するための無線モジュール基板である。１０３は、無線モジュールであり、例えばＩＳＭバンドで使用するＢｌｕｅｔｏｏｔｈのチップや８０２．１１ｂの規格に準拠したＷＬＡＮのチップなどである。１０４は無線モジュール１０３から送出される信号を受けて空中に電波として放射するためのアンテナである。
【００１６】
無線モジュール基板１０２は、例えば誘電率４.０程度の一般的なＦＲ４等の樹脂多層基板である。そして、この基板上には無線モジュール１０３、アンテナ１０４、その他図示されていないがクリスタル発振器、レギュレータなどの電源ＩＣ、コンデンサ、抵抗、コイル等の受動部品、及びコネクタ等が実装されている。また、無線モジュール基板１０２において、アンテナ１０４の実装されている位置の無線モジュール基板１０２の裏面には信号パターン、ＧＮＤパターンは存在せず樹脂材料のみが存在する。
【００１７】
１０５は、本発明の特徴であるアンテナ１０４の共振周波数を変化させて調整する機構であり、共振周波数調整部と称する。この共振周波数調整部１０５は、プリンタ本体１０１の内部に取り付けられ、無線モジュール基板１０２に実装されているアンテナ１０４の共振周波数を所望の周波数に調整することができる。
【００１８】
他の無線機器（図示せず）に実装するように設計されている無線モジュール基板をプリンタ１０１にそのまま実装すると、他の機器（図示せず）で実装されているアンテナの位置とプリンタ１０１で実装されるアンテナ１０４の位置が異なる。つまり、プリンタ１０１で実装されるアンテナ１０４の周囲の部材配置が異なり、共振周波数が所望の周波数に共振しなくなる。
【００１９】
この共振周波数調整部１０５により、プリンタ１０１に実装しようとする無線モジュール基板１０２に実装されているアンテナ１０４の入力整合素子の値を変えることなく共振周波数を所望の周波数に調整することができる。
【００２０】
図２は、図１における共振周波数調整部１０５の詳細を示す図である。図２（ａ）は共振周波数調整部１０５の図１におけるＡを通る垂直断面を右方向からみた図であり、図２（ｂ）は図１におけるＢを通る垂直断面を正面方向からみた図である。
【００２１】
図２（ａ）において、２０１は無線モジュール基板、２０２はアンテナ、２０３は無線モジュール、２０４は無線モジュール基板２０１に接触もしくは近接して配置された樹脂部材である。２０４は一定の誘電率を有する誘電体部材としての樹脂部材２０４であり、アンテナ２０２の真下に位置し、無線モジュール基板２０１に接触もしくは近接して配置されている。２０５は樹脂部材２０４を図の矢印方向にスライドさせるためのスライドレバーである。図２（ｂ）において、２０６は樹脂部材２０４を支持するための支持部材、２０７は無線モジュール基板２０１を取り付け固定するための基板取り付け部材である。
【００２２】
樹脂部材２０４は、板状形状でありスライド方向（水平方向）に段階的に厚みが異なる構造を有している。そして、スライドレバー２０５を図中の矢印方向に移動（スライド）させることによってアンテナ２０２の真下の樹脂部材２０４の厚みが変化し、厚みに応じてアンテナ周囲の空間インピーダンスを変化させ、共振周波数を変化させることができる。
【００２３】
図３は、図２に示す樹脂部材２０４に設けられたスライドレバー２０５をスライドさせてアンテナ２０２の真下の樹脂部材２０４の厚みを変化させた時のアンテナ２０２の共振周波数の変化を示した図である。図３（ａ）において横軸はアンテナ２０２の真下にくる樹脂部材２０４の厚み、縦軸はアンテナ２０２の共振周波数である。
【００２４】
例えば、図２（ａ）におけるスライドレバー２０５を右方向にスライドさせることによって、アンテナ２０２の真下にくる樹脂部材２０４の厚みを厚いほうにスライドさせることができ、アンテナ２０２の共振周波数は低い周波数にシフトする。図３（ａ）において、樹脂部材２０４の厚みに対するアンテナ２０２の共振周波数のシフトの割合は樹脂部材２０４の誘電率によって変わってくる。樹脂部材２０４の誘電率が高いほどアンテナ２０２の共振周波数の変化量は大きくなり図の直線の傾きは大きくなる。
【００２５】
図３（ｂ）は、横軸にアンテナ２０２の共振周波数、縦軸にアンテナ２０２のＲＬ（リターンロス）を示した図である。アンテナ２０２の真下にくる樹脂部材２０４の厚みをスライドレバー２０５をスライドさせて樹脂部材２０４の厚みを変化させてもアンテナ２０２の帯域は変化せず共振周波数のみが変化する様子を示している。
【００２６】
第１の実施の形態によれば、無線モジュール基板２０１に実装されているアンテナ２０２の共振周波数を所望の周波数に調整することができる共振周波数調整部を設けた。これにより、無線モジュール基板２０１に実装されているアンテナ２０２の入力特性を最適に調整する為に、各機器ごとにアンテナ入力端の整合素子値を変えて調整する必要がない。したがって、機器ごとに異なる整合素子を実装することによって発生する、機器ごとの無線モジュール基板の管理の必要がなくなり、無線モジュール基板を実装する全ての機種に同一の無線モジュール基板で対応することが可能になる。
【００２７】
また、第１の実施の形態によれば、水平方向に沿って厚みが変化する樹脂部材２０４をアンテナ２０２の直下に接触もしくは近接して配置させ、水平方向に移動させることができる構造にした。したがって、上述の効果に加えて、無線通信装置自体の鉛直方向の厚みを薄くすることができるという効果を有する。
【００２８】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態の共振周波数調整部１０５の他の実施の形態の詳細を示す図である。図４（ａ）は共振周波数調整部１０５の図１におけるＡを通る垂直断面を右方向からみた図であり、図４（ｂ）は図１におけるＢを通る垂直断面を正面方向からみた図である。
【００２９】
図４（ａ）において、４０１は無線モジュール基板、４０２はアンテナ、４０３は無線モジュール、４０４は無線モジュール基板４０１に接触もしくは近接して配置された樹脂部材である。４０４は一定の誘電率を有する誘電体部材としての樹脂部材４０４であり、円筒形状をなす樹脂円筒部材４０５である。４０６は、樹脂円筒部材４０５の内部である。４０７は、樹脂円筒部材４０５を図の矢印方向に回転させるための回転軸である。図４（ｂ）において、４１０は樹脂部材４０４を支持するための支持部材、４０８は無線モジュール基板４０１を取り付け固定するための基板取り付け部材である。
【００３０】
樹脂円筒部材４０５は、円筒形状で内部が空洞であり、回転方向に段階的に厚みが異なる構造を有している。そして、回転軸４０７を中心に図中の矢印方向に回転させることによってアンテナ４０２の真下の樹脂部材４０４の厚みが変化し、厚みに応じてアンテナ周囲の空間インピーダンスを変化させ、共振周波数を変化させることができる。
【００３１】
例えば、図４（ａ）における樹脂円筒部材４０５を左方向に回転させることによって、アンテナ２０２の真下にくる樹脂部材２０４の厚みを厚いほうに移動させることができ、アンテナ２０２の共振周波数は低い周波数にシフトする。
【００３２】
第２の実施の形態によれば、回転方向に沿って厚みが変化する樹脂部材４０４をアンテナ４０２の直下に接触もしくは近接して配置され、回転軸を中心に移動させることができる構造にした。したがって、上述した効果に加えて、無線通信装置自体の水平方向の厚みを薄くすることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の共振周波数調整部の構成を示す図である。
【図３】本発明の共振周波数調整部によるアンテナ共振周波数の変化を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の共振周波数調整部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０２、２０１、４０１  無線モジュール基板
１０３、２０３，４０３  無線モジュール
１０４，２０２，４０２  アンテナ
２０４、４０４          樹脂部材
２０５                  スライドレバー
２０６、４１０          支持部材
４０５                  樹脂円筒部材
４０７                  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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