通信装置
【課題】高周波信号の伝送に適したアンテナ接続ができる構成を提案する。
【解決手段】通信回路と接続された配線パターンを有する第１の基板１３０と、その第１の基板の端面１３０ａに接続され、第１の基板に対してほぼ直交した状態で固定される第２の基板１１０とを備える。そして、第２の基板１１０上に、直線状導体３０３，３０４よりなるアンテナを並列に複数配置する。さらに、そのアンテナ配置部のそれぞれの直線状導体３０３，３０４の給電点と、第１の基板１３０上の配線パターンとを導通した状態で接続する第２の基板内のスルーホールを設けた。
【解決手段】通信回路と接続された配線パターンを有する第１の基板１３０と、その第１の基板の端面１３０ａに接続され、第１の基板に対してほぼ直交した状態で固定される第２の基板１１０とを備える。そして、第２の基板１１０上に、直線状導体３０３，３０４よりなるアンテナを並列に複数配置する。さらに、そのアンテナ配置部のそれぞれの直線状導体３０３，３０４の給電点と、第１の基板１３０上の配線パターンとを導通した状態で接続する第２の基板内のスルーホールを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相手の装置のアンテナと近接させて非接触で無線通信を行う通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固定側の装置と可搬装置とを近接させて、両装置の間で非接触で無線通信を行うものが、各種実用化されている。例えば、可搬装置として非接触ＩＣカードや無線タグなどの機器を用意し、その機器を固定側装置であるリーダに近接させて、無線通信を行うようなものが普及している。
【０００３】
非接触ＩＣカードや無線タグのような用途の場合、リーダ側のアンテナは比較的大型に構成し、そのリーダ側のアンテナで無線通信可能な範囲内にカードやタグを近接させることで、無線通信が行える。無線通信が可能な範囲としては、例えばリーダのアンテナから数センチ以内とすることが考えられる。非接触で無線通信を行う構成とすることで、従来の端子を有するＩＣカードなどの可搬装置を、コネクタを介して固定側に装着させる場合のような挿抜回数の制約などが無くなり、可搬装置の使い勝手を向上させることができる。
【０００４】
一方、このような非接触の無線通信を、例えば数Ｇｂｐｓ以上の高速で効率良く行うことを考えた場合、各装置それぞれでアンテナを複数配置して、それぞれのアンテナ間で個別に非接触無線通信を行い、複数の無線通信系でパラレルに通信を行うことが考えられる。
この場合、固定側装置に用意した複数のアンテナと、可搬側装置に用意した複数のアンテナとを、それぞれ対応したものどうしを近接させる必要があり、また装置の小型化を考えた場合、複数のアンテナはある程度近接させて密集させて配置する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、近接させた機器間で、非接触で無線通信を行う例についての記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１５５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、数Ｇｂｐｓ以上の高速伝送を非接触の近接無線通信で行う場合、アンテナそのものの特性だけでなく、アンテナと通信回路との接続状態についても、良好な特性を確保する上で重要になっている。
例えば、図１３に示すように、通信回路を配置した第１基板１に、アンテナ導体３ａを配置した第２基板３を接続する場合、両基板１，３を接続するコネクタ２で接続する構成が一般的である。図１３では、断面で示してあり、コネクタ２内の２枚の導電板２ａ，２ｂで、第１基板１の端面を挟むと共に、その導電板２ａ，２ｂで、両基板１，３間の電気的接続を行う構成としてある。アンテナ導体３ａと導電板２ａとの間は、配線パターン３ｂで接続させてある。
【０００８】
ところが図１３に示す構成の場合、コネクタ２内の導電板２ａ，２ｂの形状が複雑であり、この導電板２ａなどを使って接続させると、第１基板１内の回路から第２基板２のアンテナ導体３ａまでの伝送経路が複雑になり、高周波信号の伝送特性が劣化してしまう。
図１４は、この図１３に示した接続構成での特性劣化状態を、実際にＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）で測定した例である。図１４に示した特性値の落ち込みが特性の劣化に相当し、図１４に示した特性劣化ａ１が、コネクタ２内の導電板２ａの形状に対応したインピーダンス不整合による特性劣化である。なお、特性劣化ａ２及びａ３は、信号を測定するために回路基板に接続した測定装置側のコネクタによる特性劣化である。
【０００９】
この図１４に示した信号劣化があると、無線伝送される信号がそれだけ劣化することになり、伝送信号の高周波数化の阻害、つまり伝送レートの高速化を阻害する要因になってしまう。
インピーダンス不整合の対処がなされたコネクタも存在するが、構成が複雑で高価であり、簡単には適用できない問題がある。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高周波信号の伝送に適したアンテナ接続ができる構成を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の通信装置は、通信回路と接続された配線パターンを有する第１の基板と、その第１の基板の端面に接続され、第１の基板に対してほぼ直交した状態で固定される第２の基板とを備える。そして、第２の基板上に、直線状導体よりなるアンテナを並列に複数配置し、そのアンテナ配置部のそれぞれの直線状導体の給電点と、第１の基板上の配線パターンとを導通した状態で接続する第２の基板内のスルーホールを設けた。
【００１２】
このように構成したことで、第１の基板側の通信回路と、第２の基板側のアンテナを構成する直線状導体とが、第２の基板のスルーホールを介して直接接続されるようになる。従って、通信回路側の基板とアンテナ側の基板とを、コネクタなどの機構部品で接続する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、通信回路と接続された第１の基板側と、第２の基板側のアンテナを構成する直線状導体とが、第２の基板のスルーホールを介して直接接続され、コネクタなどの機構部品で接続する必要がなくなる。従って、アンテナに給電して送信させる信号や、アンテナで受信して通信回路に供給する信号に、コネクタなどの影響による劣化がなくなり、高周波信号であっても良好に無線通信できるようになる。
また、第２の基板上の複数のアンテナを構成する複数の直線状導体を、第１の基板側とそれぞれ別のスルーホールを介して接続することが可能になり、効率のよい接続が行える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態による可搬型装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるアンテナ配置部のパターン例を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるアンテナ基板と通信基板との接続状態の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるアンテナ構成例を示す説明図である。
【図６】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態によるベース装置の構成例を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるシステム構成例を示す構成図である。
【図９】本発明の一実施の形態による通信処理構成例を示す構成図である。
【図１０】図９の構成による変復調状態の例を示したタイミング図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態によるアンテナ基板と通信基板との接続状態の例を示す斜視図である。
【図１２】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図１３】従来例として、アンテナ基板にコネクタを介して他の基板を接続した例を示した断面図である。
【図１４】図１３の接続構成での信号特性劣化状態の例を示した特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態の例を、以下の順序で説明する。
１．可搬型装置の構成（図１，図２）
２．アンテナとその周辺の構成例（図３〜図６）
３．ベース装置の構成（図７）
４．システム全体の通信構成（図８，図９）
５．通信状態の説明（図１０）
６．アンテナの他の例の説明（図１１，図１２）
７．実施の形態の変形例の説明
【００１６】
［１．可搬型装置の構成］
本実施の形態においては、可搬型装置１００とベース装置２００とで通信システムが構成される。
まず、図１を参照して可搬型装置１００について説明する。
可搬型装置１００は、内部にデータ記憶部と通信回路とが内蔵させてあり、後述するベース装置２００に接続して使用される。可搬型装置１００とベース装置２００との間でのデータのやり取りは、非接触無線通信で行う構成としてある。通信構成については図８以降の説明で後述する。
【００１７】
可搬型装置１００は、箱形の筐体１０１の内部に、データ記憶部や通信回路などが内蔵させてある。１０１は、例えば合成樹脂などで構成させてある。
筐体１０１は、薄型形状としてあり、底面１０４にアンテナ基板１１０が配置してある。アンテナ基板１１０には、表面に複数のアンテナが並列に配置してある。アンテナの構成と配置状態の詳細については後述するが、それぞれのアンテナは、２つの直線状導体部３０３，３０４を表面に配置した差動アンテナとして構成してある。
【００１８】
図１に示すように、この直線状導体部３０３，３０４は、筐体１０１の厚さ方向（図１中のｘ方向）に伸びるように配置してある。そして、複数のアンテナは、その直線状導体部３０３，３０４が伸びる方向（長手方向）と直交する方向（図１中のｙ方向）に、一定間隔で配列してある。
【００１９】
さらに、各アンテナの直線状導体部３０３，３０４の長手方向と直交する方向（即ちｙ方向）の筐体１００の一方及び他方の端部を、テーパ状傾斜面１０２及び１０３としてある。テーパ状傾斜面１０２及び１０３は、この例では平面としてあり、アンテナ配置面１１０である底面１０４側がすぼまる形状としてある。また、テーパ状傾斜面１０２及び１０３の内部には、シールド作用を有する板（シールド板）を配置する。
なお、図１の例では、アンテナ配置面１１０は、底面１０４から若干奥の位置としてあるが、底面１０４と同一面上にアンテナ配置面１１０を配置してもよい。
【００２０】
次に、図２を参照して、可搬型装置１００の内部構成について説明する。図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
図２に示すように、筐体１０１の底面１０４（図２での左端の面）に、アンテナ１１０基板が配置してあり、そのアンテナ基板１１０の裏面に、端面１３０ａを突き当てて接続した状態で、通信基板１３０が固定させてある。アンテナ基板１１０と通信基板１３０とは直交した位置関係で配置してある。通信基板１３０は図１にも破線で筐体１０１内の配置位置を示してある。アンテナ基板１１０と通信基板１３０との接続状態の詳細については、図４〜図６の説明で後述する。
【００２１】
通信基板１３０には、通信回路部品１３１とデータ書き込み・読出しコントローラ１３２とコネクタ１３３とが配置してある。通信回路部品１３１は、図示しない配線パターンでアンテナ基板１１０側のアンテナと接続させてあり、無線送信処理及び無線受信処理を行う。送信処理や受信処理の例は後述する。
コネクタ１３３には、２つの記憶ユニット１４１，１４２が接続してあり、データ書き込み・読出しコントローラ１３２の制御でデータの読出し及び書き込みが行われる。各記憶ユニット１４１，１４２は、それぞれ例えばＳＳＤ（Solid State Drive）と称される不揮発性メモリを使った記憶装置、或いはハードディスクドライブ装置で構成してあり、それぞれ例えば数百Ｇバイト程度の大容量データを記憶する。
【００２２】
また図２に示すように、通信基板１３０とは別の位置に、電源基板１５０と制御基板１６０が配置してある。電源基板１５０には、電源回路部品１５１が配置してあり、内蔵されたバッテリ１７０から得た電源を所望の電圧に変換して各部に供給する処理が行われる。また、外部から得られた電源でバッテリ１７０を充電させる制御も、電源回路部品１５１が行う。制御基板１６０には、制御回路部品１６１が配置してあり、この可搬型装置１００内の動作を制御する中央制御ユニットとして動作する。
なお、図２では図示しないが、通信基板１３０と電源基板１５０と制御基板１６０は、フレキシブル基板などでそれぞれの配線を接続してある。
【００２３】
［２．アンテナとその周辺の構成例］
次に、可搬型装置１００のアンテナ基板１１０に配置されるアンテナの構成と、その周辺構成について、図３〜図６を参照して説明する。アンテナ基板上のアンテナそのものについては、ベース装置２００のアンテナ配置面２０４に配置されるアンテナについても同一の構成である。
【００２４】
アンテナ基板１１０は、硬質の配線基板であるアンテナ基板３００で構成される。アンテナ基板３００は、図１及び図２に示した可搬型装置１００の底面１０４に配置できるように、細長い形状としてある。
図３に示すように、アンテナ基板１１０の表面には、接地導体部３０１がほぼ全面に設けてあり、楕円形の非導電部３０２が、それぞれのアンテナ配置部ごとに設けてある。非導電部３０２は、接地導体部３０１が形成されていない箇所である。接地導体部３０１は、通信基板１３０側の接地電位部と電気的に接続させてある。
【００２５】
それぞれの非導電部３０２内には、２つの直線状導体部３０３，３０４が配置してある。この２つの直線状導体部３０３，３０４は、可搬型装置１００の厚さ方向（図１でのｘ方向）を長手方向として、平行に配置してある。この２本の直線状導体部３０３，３０４で、差動アンテナが構成される。
直線状導体部３０３，３０４の長さＬは、例えば２５ｍｍとしてあり、２つの直線状導体部３０３と直線状導体部３０４との幅Ｗは、例えば６ｍｍとする。これらの値は、無線通信を行う信号の周波数として７．５ＧＨｚ帯の信号とし、転送レートを５Ｇｂｐｓとしたときの一例の値である。なお、可搬型装置１００側のアンテナのこれらの寸法の数値と、ベース装置側のアンテナのこれらの数値は等しくしてある。
【００２６】
図４に示すように、アンテナ基板１１０の裏面１１０ａ側には、通信基板１３０の端面１３０ａを突き合わせた状態で接続してある。この接続状態で確実に固定されるように、接続部の四隅などにアングル材１９１を配置して補強してある。
【００２７】
図５は、１つのアンテナの詳細を示した図である。
接地導体部３０１で囲まれた楕円形の非導電部３０２内に、同じ太さの２本の直線状導体部３０３及び３０４が平行に配置してあり、各直線状導体部３０３，３０４の一端に給電点３０３ａ，３０４ａが設けてある。給電点３０３ａ，３０４ａには、アンテナ基板１１０に設けたスルーホールを介して、通信基板１３０側のアンテナ接続用導電部が接続してある。１つのアンテナの一方の給電点３０３ａと他方の給電点３０４ａには、相互に逆位相の信号である差動信号を供給する。
【００２８】
また図５に示すように、各直線状導体部３０３，３０４の他端には、抵抗接続点３０３ｂ，３０４ｂが設けてあり、その抵抗接続点３０３ｂと抵抗接続点３０４ｂｇとの間に、抵抗器３０５を接続してある。抵抗器３０５についても、アンテナ基板１１０の裏面側に配置してある。なお、図５の例では抵抗器で接続した例としてあるが、他の素子で接続してもよい。
この図５に示す１個のアンテナが、図３及び図４に示すように複数並列に連続して配置してある。
【００２９】
図６は、アンテナ基板１１０と通信基板１３０との接続状態を断面で示した図である。図６は、アンテナ基板１１０上に直線状導体部３０３（又は３０４）が配置された位置の断面を示してあり、直線状導体部３０３の給電点３０３ａ（又は３０４ａ）の基板１１０にはスルーホール１１０ｂを設けてある。このスルーホール１１０ｂの裏面１１０ａ側は、通信基板１３０の端面１３０ａの固定部としてある。そのスルーホール１１０ｂに埋められた導電部材（無鉛ハンダなど）を介して、給電点３０３ａを通信基板１３０の配線パターン１３０ｂと電気的に接続してある。配線パターン１３０ｂは、図２に示した通信回路部品１３１のアンテナ接続端子に接続された導電部である。
【００３０】
また、アンテナ基板１１０上の接地導体部３０１は、基板１１０の表面から裏面に連続して設けてあり、その裏面１１０ａ側の接地導体部３０１を、通信基板１３０の配線パターン１３０ｃと電気的に接続してある。図６の例では、通信基板１３０上の配線パターン１３０ｃは、配線パターン１３０ｂとは反対側の面に設けてある。
【００３１】
また図６に示すように、直線状導体部３０３（又は３０４）の抵抗接続点３０３ｂ（又は３０４ｂ）を、スルーホール１１０ｃを介して、基板１１０の裏面側と導通させ、裏面側に抵抗器３０５を配置してある。
【００３２】
この図６に示すように、アンテナ基板１１０と通信基板１３０とをスルーホール１１０ｂを介して直接、直交状態に接続してあることで、従来のようにアンテナ基板をコネクタを介して通信基板側と接続した場合に比べて特性改善ができる。即ち、図１３に示した従来例のように、コネクタを介してアンテナ基板を接続した構成の場合には、そのコネクタ内で高周波信号の劣化があるが、本実施の形態の場合にはコネクタがなく、そのような信号劣化を防ぐことができる。具体的な特性については示さないが、図１４に示した特性劣化ａ１が発生しない、高周波信号の伝送を行う上で特に劣化が発生しない伝送状態である。
【００３３】
［３．ベース装置の構成］
次に、図７を参照して、可搬型装置１００が接続されるベース装置２００の構成を説明する。
ベース装置２００は、図７に示すように、可搬型装置接続部２１０，２２０，２３０，２４０を備え、それぞれの接続部２１０〜２４０に、１個ずつの可搬型装置１００が接続可能である。図２の例では、接続部２１０だけが可搬型装置１００が接続されていない状態であり、３つの接続部２２０，２３０，２４０に、可搬型装置１００を配置した状態を示している。各接続部２１０〜２４０は同一構成である。
【００３４】
図７に示すように、可搬型装置接続部２１０は、細長い窪みが形成されたスロット状の形状であり、テーパ状傾斜面２０２，２０３を有し、両テーパ状傾斜面２０２，２０３の間にアンテナ配置面２０４を設けてある。テーパ状傾斜面２０２，２０３の配置間隔は、可搬型装置１００側のテーパ状傾斜面１０２，１０３の配置と全く同じとしてあり、傾斜角度も同じである。また、テーパ状傾斜面２０２及び２０３の内部には、シールド作用を有する板（シールド板）を配置する。
アンテナ配置面２０４に配置されるアンテナについても、可搬型装置１００側のアンテナ基板１１０に配置されるアンテナと同様の配置状態である。即ち、アンテナ配置面２０４には、それぞれが直線状導体部３０３，３０４を有するアンテナを複数並べてあり、その複数のアンテナを並べる間隔なども、可搬型装置１００側のアンテナ基板１１０側と等しくしてある。
【００３５】
このように構成されるベース装置２００の各接続部２１０〜２４０には、基本的に可搬型装置１００を載せるだけで接続が完了する構成としてある。この接続時には、可搬型装置１００のテーパ状傾斜面１０２，１０３が、ベース装置２００側のテーパ状傾斜面２０２，２０３と接するように載せる。なお、図７では、アンテナ配置面２０４にアンテナだけを設けた構成としてあるが、例えば可搬型装置１００に電源を供給する端子などを設けてもよい。
【００３６】
［４．システム全体の通信構成］
図８は、通信システム全体の内部構成を示した図である。
図８に沿って説明すると、可搬型装置１００内には、例えばハードディスクドライブで構成される記憶部１１２を備え、その記憶部１１２に各種データを記憶させることができる。記憶部１１２は、図２に示した記憶ユニット１４１，１４２と、制御回路部品１６１などで構成される。
記憶部１１２には、非接触通信部１１３が接続してあり、ベース装置２００側と非接触通信で、記憶部１１２に記憶させるデータの受信、及び記憶部１１２から読出したデータの送信などが行われる。非接触通信部１１３は、図２に示した通信回路部品１３１などで構成される。非接触通信部１１３では、送信時に送信に必要な変調処理や複数のアンテナへのデータ分割処理が行われる。また受信時に、複数のアンテナで受信したデータの結合処理や、受信に必要な復調処理などが行われる。
【００３７】
非接触通信部１１３には、複数のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎが接続してあり、それぞれのアンテナ１１１ａ〜１１１ｎで並列にデータの送信及び受信が行われる。アンテナ１１１ａ〜１１１ｎは、可搬型装置１００のアンテナ基板１１０に配置したそれぞれのアンテナを示す。ここではアンテナ１１１ａ〜１１１ｎの具体的な数は示さないが、例えば１０個から数十個程度のアンテナで構成する。但し可搬型装置１００のアンテナの数とベース装置２００のアンテナの数は等しくする必要がある。
【００３８】
ベース装置２００は、非接触通信部２０６を備え、この非接触通信部２０６に複数のアンテナ２０５ａ〜２０５ｎが接続させてあり、複数のアンテナ２０５ａ〜２０５ｎで並列に送信及び受信が可能な構成としてある。非接触通信部２０６では、送信時には、送信に必要な変調処理や各アンテナへのデータ分割処理が行われる。また受信時には、各アンテナで受信したデータの結合処理や、受信に必要な復調処理などが行われる。アンテナ２０５ａ〜２０５ｎは、アンテナ配置面２０４に配置してあり、可搬型装置１００側のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎと同じ数で同じ配置間隔で配置してある。可搬型装置１００をベース装置２００の接続部２１０などに接続させた状態では、可搬型装置１００側のそれぞれのアンテナ１１１ａ〜１１１ｎは、ベース装置２００側のアンテナ２０５ａ〜２０５ｎと、１つ１つが正確に対向した位置となるようにしてある。
【００３９】
非接触通信部２０６は、内部バスを介して中央制御ユニット（ＣＰＵ）２０７及びデータ処理部２０８などと接続してある。例えば、ＣＰＵ２０７の制御で、データ処理部２０８で処理されたデータを、非接触通信部２０６に接続されたアンテナ２０５ａ〜２０５ｎから並列で無線送信させる。或いは、非接触通信部２０６に接続されたアンテナ２０５ａ〜２０５ｎで受信したデータを、ＣＰＵ２０７の制御で、データ処理部２０８に供給して処理させることが行われる。また、ベース装置２００には図示しないデータの入力部や出力部を設けて、可搬型装置１００側に送信するデータの外部からの入力や、可搬型装置１００側から受信したデータの外部への出力を行うようにしてもよい。
【００４０】
［５．通信状態の説明］
次に、可搬型装置１００とベース装置２００との間で、非接触無線通信が行われる状態について、図９及び図１０を参照して説明する。
図９は、無線通信の具体的な構成例を示したものである。図９では、説明を簡単にするために、可搬型装置１００を送信側、ベース装置２００を受信側として示してあるが、実際にはベース装置２００を送信側、可搬型装置１００を受信側とした逆の構成も備えて、双方向にデータ通信が行えるようにしてある。
【００４１】
図９に基づいて説明すると、可搬型装置１００側では、入力バッファ１２１に入力した送信データは、イコライザ１２２を介して送信アンプ１２３に供給し、送信アンプ１２３から複数のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎに分割して送信データを供給する。複数のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎに分割する処理としては、例えばＮ（Ｎは任意の整数）ビットのパラレルデータの各ビット位置ごとに、それぞれ別のアンテナに供給するように分割する。或いは、その他の分割処理でもよい。送信アンプ１２３から各アンテナ１１１ａ〜１１１ｎに供給する送信信号については、相互に位相が反転した差動信号を送信アンプ１２３などで生成させて、その差動信号を各アンテナ１１１ａ〜１１１ｎの２つの直線状導体部３０３，３０４に供給する。
【００４２】
ベース装置２００側では、アンテナ２０１ａ〜２０１ｎで受信したデータを、それぞれ受信アンプ２２１に供給し、１系統の受信データに合成した上で増幅する。このとき、アンテナ２０１ａ〜２０１ｎの２つの直線状導体部３０３，３０４では差動信号が受信される。受信アンプ２２１が出力する受信データ（差動信号）は、データ復調部２２２に供給して復調処理し、復調された受信データを、第１出力バッファ２２３を介して出力させ、後段の回路に供給する。また、データ復調部２２２で復調された受信データを、自動利得調整を行うＡＧＣ回路（自動利得調整回路）２２４で利得調整をした後、第２出力バッファ２２５を介して出力させ、後段の回路に供給する。
【００４３】
図１０は、図９の構成での無線通信状態を示したタイミング図である。
図１０（ａ）に示すようにバッファ１２１に送信データが入力したとき、アンテナ１１１ａ〜１１１ｎから送信する信号は、図１０（ｂ）に示す状態となる。送信信号は差動信号であるので、図１０（ａ）及び（ｂ）に破線で示す逆位相の信号についても送信されている。
この送信信号は、受信側のアンテナ２０１ａ〜２０１ｎでは、図１０（ｃ）に示すように、変化分を示した微分信号として受信される。受信信号についても差動信号として受信されるので、破線で示すように、相互に逆位相の２系統の信号が得られる。
【００４４】
この微分信号となった受信信号は、図１０（ｄ）に示すように、増幅された後、データ復調部２２２で、＋方向の閾値及び−方向の閾値と比較されて、ヒステリシスを持った回路で元の送信データが復調されて、図１０（ｅ）に示す出力信号が得られる。無線伝送途中でのエラーがない限り、図１０（ａ）に示した送信側の信号と、図１０（ｅ）に示した受信側の信号は、同じ信号となる。
【００４５】
［６．アンテナの他の例の説明］
次に、図１１及び図１２を参照して、アンテナ基板１１０へのアンテナの配置状態の変形例について説明する。
この図１１，図１２の例は、可搬装置が備えるアンテナ基板１１０′に２列にアンテナを配置した例である。
即ち、図１１に示すように、アンテナ基板１１０′の表面には、接地導体部４０１がほぼ全面に設けてあり、楕円形の非導電部４０２が、それぞれのアンテナ配置部ごとに設けてある。非導電部４０２は、接地導体部４０１が形成されていない箇所である。
【００４６】
それぞれの非導電部４０２内には、４つの直線状導体部４０３，４０４，４０５，４０６が配置してある。配置状態としては、２つの直線状導体部４０３，４０４を平行に隣接して配置し、他の２つの直線状導体部４０５，４０６を平行に隣接して配置する。なお、図示はしないが、２つの直線状導体部４０３，４０４は端部を抵抗器などの素子で接続してあり、他の２つの直線状導体部４０５，４０６についても、端部を抵抗器などの素子で接続してあり、それぞれ個別の差動アンテナとして機能する構成である。一方の組の直線状導体部４０３，４０４には、１組の差動信号を供給する。他方の組の直線状導体部４０５，４０６にも、別の１組の差動信号を供給する。
従って、１つの非導電部４０２内には、２つの差動アンテナが配置された状態になっている。そして、その２つの差動アンテナの内の一方のアンテナが、アンテナ基板１１０′の長手方向に配列された第１のアンテナ列と、他方のアンテナが、アンテナ基板１１０′の長手方向に配列された第２のアンテナ列とを備える構成となっている。一方のアンテナは、２つの直線状導体部４０３，４０４で構成されるアンテナである。他方のアンテナは、２つの直線状導体部４０５，４０６で構成されるアンテナである。なお、図１１の構成では、２つのアンテナで１つの非導電部４０２を共有する構成としたが、１つ１つのアンテナごとに非導電部４０２を設けて、接地導体部４０１で囲う構成としてもよい。
【００４７】
図１２は、図１１に示したアンテナ基板１１０′と通信基板１３０′との接続状態を断面で示した図である。
図１２に示すように、一方の組の直線状導体部４０３，４０４と、他方の組の直線状導体部４０５，４０６とが向き合った位置の裏面側のアンテナ基板１１０′に、通信基板１３０′を接続して固定してある。２つの基板１１０′，１３０′の固定状態は、例えば図４に示した２つの基板１１０，１３０の接続構成と同じ構成が適用可能である。そして、それぞれの導体部４０３〜４０６の端部に電気的に接続されるスルーホール１１０ｂ′を個別に設け、それぞれのスルーホール接続点をアンテナ給電点とする。
【００４８】
各スルーホール１１０ｂ′は、通信基板１３０′の表面及び裏面の配線パターン１３０ｄ及び１３０ｅと個別に電気的に接続してある。それぞれの配線パターン１３０ｄ，１３０ｅは、通信基板１３０に配置された通信回路部品（図示せず）と接続してある。また、通信基板１３０′は４層の配線層を備えた基板としてあり、内部の配線層に、接地電位の配線パターン１３０ｆ，１３０ｇを備える。この接地電位の配線パターン１３０ｆ，１３０ｇは、アンテナ基板１１０′の接地導体部４０１と電気的に接続してある。図１２ではこの接地導体部４０１と配線パターン１３０ｆ，１３０ｇとを接続した位置は図示されていないが、他の位置で接続する。接地電位の配線パターン１３０ｆ，１３０ｇが、基板１３０′の表面又は裏面に配置できる場合には、表面又は裏面に配置してもよい。
なお、図１１及び図１２に示した構成は、可搬装置側のアンテナであるが、ベース装置側のアンテナも同様の２列配列とする。
【００４９】
この図１１及び図１２に示した２列のアンテナ列を配置した構成としたことで、１つのアンテナ基板に配置できるアンテナの数がそれだけ増え、限られた配置スペースに効率良く多数のアンテナを配置できるようになる。
【００５０】
［７．実施の形態の変形例の説明］
なお、各図に図示したアンテナの配置状態は、構成が判り易いように比較的大きく示してあるが、図示したものよりもサイズの小さなアンテナをより多数配置するようにしてもよい。また、図４などに示した例では、複数のアンテナを１列に配置した例とし、図１１の例では２列配列とした例を示したが、３列やそれ以上の複数列でアンテナを配置してもよい。
また、アンテナ素子そのものの構成として、２本の直線状導体を平行に配置して、差動信号を供給する差動アンテナとしたが、１本の直線状導体で構成されるアンテナとしてもよい。但し、図５に詳細を示した差動アンテナとして構成して、差動信号の無線伝送を行うことで、高周波信号による非接触近接無線通信が高い伝送効率で行える。
また、複数配置したアンテナの使い分けについては、単に並列に使用するとだけ述べたが、例えば送信に使用するアンテナ群と受信に使用するアンテナ群を分けるなどの、より高度な使い分けをしてもよい。
【００５１】
また、図１や図２に示した可搬型装置１００やベース装置２００の形状についても、好適な一例を示したものであり、アンテナ配置部の両端にテーパ状の傾斜面を有する形状であれば、その他の形状としてもよい。さらに、図３の構成例として示した可搬型装置１００は、データ記憶（記録）を行う装置としたが、その他の処理を行う装置として構成してもよい。
【００５２】
また、図４などに示したアンテナ構成では、アンテナを構成するアンテナ基板上の直線状導電部３０３，３０４は、露出した状態としてある。これに対して、可搬型装置１００やベース装置２００に配置する際に、表面に何らかの保護部材を配置して、電極部材が露出しない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１００…可搬型装置、１０１…筐体、１０２，１０３…テーパ状傾斜面、１０４…底面、１１０…アンテナ基板、１１０ａ…裏面、１１０ｂ…スルーホール、１１０ｃ…スルーホール、１１１ａ〜１１１ｎ…アンテナ、１１２…記憶部、１１３…非接触通信部、１２１…入力バッファ、１２２…イコライザ、１２３…送信アンプ、１３０…通信基板、１３０ａ…端面、１３０ｂ，１３０ｃ…配線パターン、１３１…通信回路部品、１３２…データ書き込み・読出しコントローラ、１３３…コネクタ、１４１，１４２…記憶ユニット、１５０…電源基板、１５１…電源回路部品、１６０…制御基板、１６１…制御回路部品、１７０…バッテリ、１９１…アングル材、２００…ベース装置、２０１…筐体、２０２，２０３…テーパ状傾斜面、２０４…アンテナ配置面、２０５ａ〜２０５ｎ…アンテナ、２０６…非接触通信部、２０７…中央制御ユニット（ＣＰＵ）、２０８…データ処理部、２１０，２２０，２３０，２４０…可搬型装置接続部、２２１…受信アンプ、２２２…データ復調部、２２３…第１出力バッファ、２２４…ＡＧＣ回路、２２５…第２出力バッファ、３００…アンテナ基板、３０１…接地導体部、３０２…非導電部、３０３，３０４…直線状導体部、３０３ａ，３０４ａ…給電点、３０３ｂ，３０４ｂ…抵抗接続点、３０５…抵抗器、４０１…接地導体部、４０１…接地導体部、４０２…非導電部、４０３，４０４，４０５，４０６…直線状導体部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相手の装置のアンテナと近接させて非接触で無線通信を行う通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固定側の装置と可搬装置とを近接させて、両装置の間で非接触で無線通信を行うものが、各種実用化されている。例えば、可搬装置として非接触ＩＣカードや無線タグなどの機器を用意し、その機器を固定側装置であるリーダに近接させて、無線通信を行うようなものが普及している。
【０００３】
非接触ＩＣカードや無線タグのような用途の場合、リーダ側のアンテナは比較的大型に構成し、そのリーダ側のアンテナで無線通信可能な範囲内にカードやタグを近接させることで、無線通信が行える。無線通信が可能な範囲としては、例えばリーダのアンテナから数センチ以内とすることが考えられる。非接触で無線通信を行う構成とすることで、従来の端子を有するＩＣカードなどの可搬装置を、コネクタを介して固定側に装着させる場合のような挿抜回数の制約などが無くなり、可搬装置の使い勝手を向上させることができる。
【０００４】
一方、このような非接触の無線通信を、例えば数Ｇｂｐｓ以上の高速で効率良く行うことを考えた場合、各装置それぞれでアンテナを複数配置して、それぞれのアンテナ間で個別に非接触無線通信を行い、複数の無線通信系でパラレルに通信を行うことが考えられる。
この場合、固定側装置に用意した複数のアンテナと、可搬側装置に用意した複数のアンテナとを、それぞれ対応したものどうしを近接させる必要があり、また装置の小型化を考えた場合、複数のアンテナはある程度近接させて密集させて配置する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、近接させた機器間で、非接触で無線通信を行う例についての記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１５５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、数Ｇｂｐｓ以上の高速伝送を非接触の近接無線通信で行う場合、アンテナそのものの特性だけでなく、アンテナと通信回路との接続状態についても、良好な特性を確保する上で重要になっている。
例えば、図１３に示すように、通信回路を配置した第１基板１に、アンテナ導体３ａを配置した第２基板３を接続する場合、両基板１，３を接続するコネクタ２で接続する構成が一般的である。図１３では、断面で示してあり、コネクタ２内の２枚の導電板２ａ，２ｂで、第１基板１の端面を挟むと共に、その導電板２ａ，２ｂで、両基板１，３間の電気的接続を行う構成としてある。アンテナ導体３ａと導電板２ａとの間は、配線パターン３ｂで接続させてある。
【０００８】
ところが図１３に示す構成の場合、コネクタ２内の導電板２ａ，２ｂの形状が複雑であり、この導電板２ａなどを使って接続させると、第１基板１内の回路から第２基板２のアンテナ導体３ａまでの伝送経路が複雑になり、高周波信号の伝送特性が劣化してしまう。
図１４は、この図１３に示した接続構成での特性劣化状態を、実際にＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）で測定した例である。図１４に示した特性値の落ち込みが特性の劣化に相当し、図１４に示した特性劣化ａ１が、コネクタ２内の導電板２ａの形状に対応したインピーダンス不整合による特性劣化である。なお、特性劣化ａ２及びａ３は、信号を測定するために回路基板に接続した測定装置側のコネクタによる特性劣化である。
【０００９】
この図１４に示した信号劣化があると、無線伝送される信号がそれだけ劣化することになり、伝送信号の高周波数化の阻害、つまり伝送レートの高速化を阻害する要因になってしまう。
インピーダンス不整合の対処がなされたコネクタも存在するが、構成が複雑で高価であり、簡単には適用できない問題がある。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高周波信号の伝送に適したアンテナ接続ができる構成を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の通信装置は、通信回路と接続された配線パターンを有する第１の基板と、その第１の基板の端面に接続され、第１の基板に対してほぼ直交した状態で固定される第２の基板とを備える。そして、第２の基板上に、直線状導体よりなるアンテナを並列に複数配置し、そのアンテナ配置部のそれぞれの直線状導体の給電点と、第１の基板上の配線パターンとを導通した状態で接続する第２の基板内のスルーホールを設けた。
【００１２】
このように構成したことで、第１の基板側の通信回路と、第２の基板側のアンテナを構成する直線状導体とが、第２の基板のスルーホールを介して直接接続されるようになる。従って、通信回路側の基板とアンテナ側の基板とを、コネクタなどの機構部品で接続する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、通信回路と接続された第１の基板側と、第２の基板側のアンテナを構成する直線状導体とが、第２の基板のスルーホールを介して直接接続され、コネクタなどの機構部品で接続する必要がなくなる。従って、アンテナに給電して送信させる信号や、アンテナで受信して通信回路に供給する信号に、コネクタなどの影響による劣化がなくなり、高周波信号であっても良好に無線通信できるようになる。
また、第２の基板上の複数のアンテナを構成する複数の直線状導体を、第１の基板側とそれぞれ別のスルーホールを介して接続することが可能になり、効率のよい接続が行える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態による可搬型装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるアンテナ配置部のパターン例を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるアンテナ基板と通信基板との接続状態の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるアンテナ構成例を示す説明図である。
【図６】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態によるベース装置の構成例を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるシステム構成例を示す構成図である。
【図９】本発明の一実施の形態による通信処理構成例を示す構成図である。
【図１０】図９の構成による変復調状態の例を示したタイミング図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態によるアンテナ基板と通信基板との接続状態の例を示す斜視図である。
【図１２】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図１３】従来例として、アンテナ基板にコネクタを介して他の基板を接続した例を示した断面図である。
【図１４】図１３の接続構成での信号特性劣化状態の例を示した特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態の例を、以下の順序で説明する。
１．可搬型装置の構成（図１，図２）
２．アンテナとその周辺の構成例（図３〜図６）
３．ベース装置の構成（図７）
４．システム全体の通信構成（図８，図９）
５．通信状態の説明（図１０）
６．アンテナの他の例の説明（図１１，図１２）
７．実施の形態の変形例の説明
【００１６】
［１．可搬型装置の構成］
本実施の形態においては、可搬型装置１００とベース装置２００とで通信システムが構成される。
まず、図１を参照して可搬型装置１００について説明する。
可搬型装置１００は、内部にデータ記憶部と通信回路とが内蔵させてあり、後述するベース装置２００に接続して使用される。可搬型装置１００とベース装置２００との間でのデータのやり取りは、非接触無線通信で行う構成としてある。通信構成については図８以降の説明で後述する。
【００１７】
可搬型装置１００は、箱形の筐体１０１の内部に、データ記憶部や通信回路などが内蔵させてある。１０１は、例えば合成樹脂などで構成させてある。
筐体１０１は、薄型形状としてあり、底面１０４にアンテナ基板１１０が配置してある。アンテナ基板１１０には、表面に複数のアンテナが並列に配置してある。アンテナの構成と配置状態の詳細については後述するが、それぞれのアンテナは、２つの直線状導体部３０３，３０４を表面に配置した差動アンテナとして構成してある。
【００１８】
図１に示すように、この直線状導体部３０３，３０４は、筐体１０１の厚さ方向（図１中のｘ方向）に伸びるように配置してある。そして、複数のアンテナは、その直線状導体部３０３，３０４が伸びる方向（長手方向）と直交する方向（図１中のｙ方向）に、一定間隔で配列してある。
【００１９】
さらに、各アンテナの直線状導体部３０３，３０４の長手方向と直交する方向（即ちｙ方向）の筐体１００の一方及び他方の端部を、テーパ状傾斜面１０２及び１０３としてある。テーパ状傾斜面１０２及び１０３は、この例では平面としてあり、アンテナ配置面１１０である底面１０４側がすぼまる形状としてある。また、テーパ状傾斜面１０２及び１０３の内部には、シールド作用を有する板（シールド板）を配置する。
なお、図１の例では、アンテナ配置面１１０は、底面１０４から若干奥の位置としてあるが、底面１０４と同一面上にアンテナ配置面１１０を配置してもよい。
【００２０】
次に、図２を参照して、可搬型装置１００の内部構成について説明する。図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
図２に示すように、筐体１０１の底面１０４（図２での左端の面）に、アンテナ１１０基板が配置してあり、そのアンテナ基板１１０の裏面に、端面１３０ａを突き当てて接続した状態で、通信基板１３０が固定させてある。アンテナ基板１１０と通信基板１３０とは直交した位置関係で配置してある。通信基板１３０は図１にも破線で筐体１０１内の配置位置を示してある。アンテナ基板１１０と通信基板１３０との接続状態の詳細については、図４〜図６の説明で後述する。
【００２１】
通信基板１３０には、通信回路部品１３１とデータ書き込み・読出しコントローラ１３２とコネクタ１３３とが配置してある。通信回路部品１３１は、図示しない配線パターンでアンテナ基板１１０側のアンテナと接続させてあり、無線送信処理及び無線受信処理を行う。送信処理や受信処理の例は後述する。
コネクタ１３３には、２つの記憶ユニット１４１，１４２が接続してあり、データ書き込み・読出しコントローラ１３２の制御でデータの読出し及び書き込みが行われる。各記憶ユニット１４１，１４２は、それぞれ例えばＳＳＤ（Solid State Drive）と称される不揮発性メモリを使った記憶装置、或いはハードディスクドライブ装置で構成してあり、それぞれ例えば数百Ｇバイト程度の大容量データを記憶する。
【００２２】
また図２に示すように、通信基板１３０とは別の位置に、電源基板１５０と制御基板１６０が配置してある。電源基板１５０には、電源回路部品１５１が配置してあり、内蔵されたバッテリ１７０から得た電源を所望の電圧に変換して各部に供給する処理が行われる。また、外部から得られた電源でバッテリ１７０を充電させる制御も、電源回路部品１５１が行う。制御基板１６０には、制御回路部品１６１が配置してあり、この可搬型装置１００内の動作を制御する中央制御ユニットとして動作する。
なお、図２では図示しないが、通信基板１３０と電源基板１５０と制御基板１６０は、フレキシブル基板などでそれぞれの配線を接続してある。
【００２３】
［２．アンテナとその周辺の構成例］
次に、可搬型装置１００のアンテナ基板１１０に配置されるアンテナの構成と、その周辺構成について、図３〜図６を参照して説明する。アンテナ基板上のアンテナそのものについては、ベース装置２００のアンテナ配置面２０４に配置されるアンテナについても同一の構成である。
【００２４】
アンテナ基板１１０は、硬質の配線基板であるアンテナ基板３００で構成される。アンテナ基板３００は、図１及び図２に示した可搬型装置１００の底面１０４に配置できるように、細長い形状としてある。
図３に示すように、アンテナ基板１１０の表面には、接地導体部３０１がほぼ全面に設けてあり、楕円形の非導電部３０２が、それぞれのアンテナ配置部ごとに設けてある。非導電部３０２は、接地導体部３０１が形成されていない箇所である。接地導体部３０１は、通信基板１３０側の接地電位部と電気的に接続させてある。
【００２５】
それぞれの非導電部３０２内には、２つの直線状導体部３０３，３０４が配置してある。この２つの直線状導体部３０３，３０４は、可搬型装置１００の厚さ方向（図１でのｘ方向）を長手方向として、平行に配置してある。この２本の直線状導体部３０３，３０４で、差動アンテナが構成される。
直線状導体部３０３，３０４の長さＬは、例えば２５ｍｍとしてあり、２つの直線状導体部３０３と直線状導体部３０４との幅Ｗは、例えば６ｍｍとする。これらの値は、無線通信を行う信号の周波数として７．５ＧＨｚ帯の信号とし、転送レートを５Ｇｂｐｓとしたときの一例の値である。なお、可搬型装置１００側のアンテナのこれらの寸法の数値と、ベース装置側のアンテナのこれらの数値は等しくしてある。
【００２６】
図４に示すように、アンテナ基板１１０の裏面１１０ａ側には、通信基板１３０の端面１３０ａを突き合わせた状態で接続してある。この接続状態で確実に固定されるように、接続部の四隅などにアングル材１９１を配置して補強してある。
【００２７】
図５は、１つのアンテナの詳細を示した図である。
接地導体部３０１で囲まれた楕円形の非導電部３０２内に、同じ太さの２本の直線状導体部３０３及び３０４が平行に配置してあり、各直線状導体部３０３，３０４の一端に給電点３０３ａ，３０４ａが設けてある。給電点３０３ａ，３０４ａには、アンテナ基板１１０に設けたスルーホールを介して、通信基板１３０側のアンテナ接続用導電部が接続してある。１つのアンテナの一方の給電点３０３ａと他方の給電点３０４ａには、相互に逆位相の信号である差動信号を供給する。
【００２８】
また図５に示すように、各直線状導体部３０３，３０４の他端には、抵抗接続点３０３ｂ，３０４ｂが設けてあり、その抵抗接続点３０３ｂと抵抗接続点３０４ｂｇとの間に、抵抗器３０５を接続してある。抵抗器３０５についても、アンテナ基板１１０の裏面側に配置してある。なお、図５の例では抵抗器で接続した例としてあるが、他の素子で接続してもよい。
この図５に示す１個のアンテナが、図３及び図４に示すように複数並列に連続して配置してある。
【００２９】
図６は、アンテナ基板１１０と通信基板１３０との接続状態を断面で示した図である。図６は、アンテナ基板１１０上に直線状導体部３０３（又は３０４）が配置された位置の断面を示してあり、直線状導体部３０３の給電点３０３ａ（又は３０４ａ）の基板１１０にはスルーホール１１０ｂを設けてある。このスルーホール１１０ｂの裏面１１０ａ側は、通信基板１３０の端面１３０ａの固定部としてある。そのスルーホール１１０ｂに埋められた導電部材（無鉛ハンダなど）を介して、給電点３０３ａを通信基板１３０の配線パターン１３０ｂと電気的に接続してある。配線パターン１３０ｂは、図２に示した通信回路部品１３１のアンテナ接続端子に接続された導電部である。
【００３０】
また、アンテナ基板１１０上の接地導体部３０１は、基板１１０の表面から裏面に連続して設けてあり、その裏面１１０ａ側の接地導体部３０１を、通信基板１３０の配線パターン１３０ｃと電気的に接続してある。図６の例では、通信基板１３０上の配線パターン１３０ｃは、配線パターン１３０ｂとは反対側の面に設けてある。
【００３１】
また図６に示すように、直線状導体部３０３（又は３０４）の抵抗接続点３０３ｂ（又は３０４ｂ）を、スルーホール１１０ｃを介して、基板１１０の裏面側と導通させ、裏面側に抵抗器３０５を配置してある。
【００３２】
この図６に示すように、アンテナ基板１１０と通信基板１３０とをスルーホール１１０ｂを介して直接、直交状態に接続してあることで、従来のようにアンテナ基板をコネクタを介して通信基板側と接続した場合に比べて特性改善ができる。即ち、図１３に示した従来例のように、コネクタを介してアンテナ基板を接続した構成の場合には、そのコネクタ内で高周波信号の劣化があるが、本実施の形態の場合にはコネクタがなく、そのような信号劣化を防ぐことができる。具体的な特性については示さないが、図１４に示した特性劣化ａ１が発生しない、高周波信号の伝送を行う上で特に劣化が発生しない伝送状態である。
【００３３】
［３．ベース装置の構成］
次に、図７を参照して、可搬型装置１００が接続されるベース装置２００の構成を説明する。
ベース装置２００は、図７に示すように、可搬型装置接続部２１０，２２０，２３０，２４０を備え、それぞれの接続部２１０〜２４０に、１個ずつの可搬型装置１００が接続可能である。図２の例では、接続部２１０だけが可搬型装置１００が接続されていない状態であり、３つの接続部２２０，２３０，２４０に、可搬型装置１００を配置した状態を示している。各接続部２１０〜２４０は同一構成である。
【００３４】
図７に示すように、可搬型装置接続部２１０は、細長い窪みが形成されたスロット状の形状であり、テーパ状傾斜面２０２，２０３を有し、両テーパ状傾斜面２０２，２０３の間にアンテナ配置面２０４を設けてある。テーパ状傾斜面２０２，２０３の配置間隔は、可搬型装置１００側のテーパ状傾斜面１０２，１０３の配置と全く同じとしてあり、傾斜角度も同じである。また、テーパ状傾斜面２０２及び２０３の内部には、シールド作用を有する板（シールド板）を配置する。
アンテナ配置面２０４に配置されるアンテナについても、可搬型装置１００側のアンテナ基板１１０に配置されるアンテナと同様の配置状態である。即ち、アンテナ配置面２０４には、それぞれが直線状導体部３０３，３０４を有するアンテナを複数並べてあり、その複数のアンテナを並べる間隔なども、可搬型装置１００側のアンテナ基板１１０側と等しくしてある。
【００３５】
このように構成されるベース装置２００の各接続部２１０〜２４０には、基本的に可搬型装置１００を載せるだけで接続が完了する構成としてある。この接続時には、可搬型装置１００のテーパ状傾斜面１０２，１０３が、ベース装置２００側のテーパ状傾斜面２０２，２０３と接するように載せる。なお、図７では、アンテナ配置面２０４にアンテナだけを設けた構成としてあるが、例えば可搬型装置１００に電源を供給する端子などを設けてもよい。
【００３６】
［４．システム全体の通信構成］
図８は、通信システム全体の内部構成を示した図である。
図８に沿って説明すると、可搬型装置１００内には、例えばハードディスクドライブで構成される記憶部１１２を備え、その記憶部１１２に各種データを記憶させることができる。記憶部１１２は、図２に示した記憶ユニット１４１，１４２と、制御回路部品１６１などで構成される。
記憶部１１２には、非接触通信部１１３が接続してあり、ベース装置２００側と非接触通信で、記憶部１１２に記憶させるデータの受信、及び記憶部１１２から読出したデータの送信などが行われる。非接触通信部１１３は、図２に示した通信回路部品１３１などで構成される。非接触通信部１１３では、送信時に送信に必要な変調処理や複数のアンテナへのデータ分割処理が行われる。また受信時に、複数のアンテナで受信したデータの結合処理や、受信に必要な復調処理などが行われる。
【００３７】
非接触通信部１１３には、複数のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎが接続してあり、それぞれのアンテナ１１１ａ〜１１１ｎで並列にデータの送信及び受信が行われる。アンテナ１１１ａ〜１１１ｎは、可搬型装置１００のアンテナ基板１１０に配置したそれぞれのアンテナを示す。ここではアンテナ１１１ａ〜１１１ｎの具体的な数は示さないが、例えば１０個から数十個程度のアンテナで構成する。但し可搬型装置１００のアンテナの数とベース装置２００のアンテナの数は等しくする必要がある。
【００３８】
ベース装置２００は、非接触通信部２０６を備え、この非接触通信部２０６に複数のアンテナ２０５ａ〜２０５ｎが接続させてあり、複数のアンテナ２０５ａ〜２０５ｎで並列に送信及び受信が可能な構成としてある。非接触通信部２０６では、送信時には、送信に必要な変調処理や各アンテナへのデータ分割処理が行われる。また受信時には、各アンテナで受信したデータの結合処理や、受信に必要な復調処理などが行われる。アンテナ２０５ａ〜２０５ｎは、アンテナ配置面２０４に配置してあり、可搬型装置１００側のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎと同じ数で同じ配置間隔で配置してある。可搬型装置１００をベース装置２００の接続部２１０などに接続させた状態では、可搬型装置１００側のそれぞれのアンテナ１１１ａ〜１１１ｎは、ベース装置２００側のアンテナ２０５ａ〜２０５ｎと、１つ１つが正確に対向した位置となるようにしてある。
【００３９】
非接触通信部２０６は、内部バスを介して中央制御ユニット（ＣＰＵ）２０７及びデータ処理部２０８などと接続してある。例えば、ＣＰＵ２０７の制御で、データ処理部２０８で処理されたデータを、非接触通信部２０６に接続されたアンテナ２０５ａ〜２０５ｎから並列で無線送信させる。或いは、非接触通信部２０６に接続されたアンテナ２０５ａ〜２０５ｎで受信したデータを、ＣＰＵ２０７の制御で、データ処理部２０８に供給して処理させることが行われる。また、ベース装置２００には図示しないデータの入力部や出力部を設けて、可搬型装置１００側に送信するデータの外部からの入力や、可搬型装置１００側から受信したデータの外部への出力を行うようにしてもよい。
【００４０】
［５．通信状態の説明］
次に、可搬型装置１００とベース装置２００との間で、非接触無線通信が行われる状態について、図９及び図１０を参照して説明する。
図９は、無線通信の具体的な構成例を示したものである。図９では、説明を簡単にするために、可搬型装置１００を送信側、ベース装置２００を受信側として示してあるが、実際にはベース装置２００を送信側、可搬型装置１００を受信側とした逆の構成も備えて、双方向にデータ通信が行えるようにしてある。
【００４１】
図９に基づいて説明すると、可搬型装置１００側では、入力バッファ１２１に入力した送信データは、イコライザ１２２を介して送信アンプ１２３に供給し、送信アンプ１２３から複数のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎに分割して送信データを供給する。複数のアンテナ１１１ａ〜１１１ｎに分割する処理としては、例えばＮ（Ｎは任意の整数）ビットのパラレルデータの各ビット位置ごとに、それぞれ別のアンテナに供給するように分割する。或いは、その他の分割処理でもよい。送信アンプ１２３から各アンテナ１１１ａ〜１１１ｎに供給する送信信号については、相互に位相が反転した差動信号を送信アンプ１２３などで生成させて、その差動信号を各アンテナ１１１ａ〜１１１ｎの２つの直線状導体部３０３，３０４に供給する。
【００４２】
ベース装置２００側では、アンテナ２０１ａ〜２０１ｎで受信したデータを、それぞれ受信アンプ２２１に供給し、１系統の受信データに合成した上で増幅する。このとき、アンテナ２０１ａ〜２０１ｎの２つの直線状導体部３０３，３０４では差動信号が受信される。受信アンプ２２１が出力する受信データ（差動信号）は、データ復調部２２２に供給して復調処理し、復調された受信データを、第１出力バッファ２２３を介して出力させ、後段の回路に供給する。また、データ復調部２２２で復調された受信データを、自動利得調整を行うＡＧＣ回路（自動利得調整回路）２２４で利得調整をした後、第２出力バッファ２２５を介して出力させ、後段の回路に供給する。
【００４３】
図１０は、図９の構成での無線通信状態を示したタイミング図である。
図１０（ａ）に示すようにバッファ１２１に送信データが入力したとき、アンテナ１１１ａ〜１１１ｎから送信する信号は、図１０（ｂ）に示す状態となる。送信信号は差動信号であるので、図１０（ａ）及び（ｂ）に破線で示す逆位相の信号についても送信されている。
この送信信号は、受信側のアンテナ２０１ａ〜２０１ｎでは、図１０（ｃ）に示すように、変化分を示した微分信号として受信される。受信信号についても差動信号として受信されるので、破線で示すように、相互に逆位相の２系統の信号が得られる。
【００４４】
この微分信号となった受信信号は、図１０（ｄ）に示すように、増幅された後、データ復調部２２２で、＋方向の閾値及び−方向の閾値と比較されて、ヒステリシスを持った回路で元の送信データが復調されて、図１０（ｅ）に示す出力信号が得られる。無線伝送途中でのエラーがない限り、図１０（ａ）に示した送信側の信号と、図１０（ｅ）に示した受信側の信号は、同じ信号となる。
【００４５】
［６．アンテナの他の例の説明］
次に、図１１及び図１２を参照して、アンテナ基板１１０へのアンテナの配置状態の変形例について説明する。
この図１１，図１２の例は、可搬装置が備えるアンテナ基板１１０′に２列にアンテナを配置した例である。
即ち、図１１に示すように、アンテナ基板１１０′の表面には、接地導体部４０１がほぼ全面に設けてあり、楕円形の非導電部４０２が、それぞれのアンテナ配置部ごとに設けてある。非導電部４０２は、接地導体部４０１が形成されていない箇所である。
【００４６】
それぞれの非導電部４０２内には、４つの直線状導体部４０３，４０４，４０５，４０６が配置してある。配置状態としては、２つの直線状導体部４０３，４０４を平行に隣接して配置し、他の２つの直線状導体部４０５，４０６を平行に隣接して配置する。なお、図示はしないが、２つの直線状導体部４０３，４０４は端部を抵抗器などの素子で接続してあり、他の２つの直線状導体部４０５，４０６についても、端部を抵抗器などの素子で接続してあり、それぞれ個別の差動アンテナとして機能する構成である。一方の組の直線状導体部４０３，４０４には、１組の差動信号を供給する。他方の組の直線状導体部４０５，４０６にも、別の１組の差動信号を供給する。
従って、１つの非導電部４０２内には、２つの差動アンテナが配置された状態になっている。そして、その２つの差動アンテナの内の一方のアンテナが、アンテナ基板１１０′の長手方向に配列された第１のアンテナ列と、他方のアンテナが、アンテナ基板１１０′の長手方向に配列された第２のアンテナ列とを備える構成となっている。一方のアンテナは、２つの直線状導体部４０３，４０４で構成されるアンテナである。他方のアンテナは、２つの直線状導体部４０５，４０６で構成されるアンテナである。なお、図１１の構成では、２つのアンテナで１つの非導電部４０２を共有する構成としたが、１つ１つのアンテナごとに非導電部４０２を設けて、接地導体部４０１で囲う構成としてもよい。
【００４７】
図１２は、図１１に示したアンテナ基板１１０′と通信基板１３０′との接続状態を断面で示した図である。
図１２に示すように、一方の組の直線状導体部４０３，４０４と、他方の組の直線状導体部４０５，４０６とが向き合った位置の裏面側のアンテナ基板１１０′に、通信基板１３０′を接続して固定してある。２つの基板１１０′，１３０′の固定状態は、例えば図４に示した２つの基板１１０，１３０の接続構成と同じ構成が適用可能である。そして、それぞれの導体部４０３〜４０６の端部に電気的に接続されるスルーホール１１０ｂ′を個別に設け、それぞれのスルーホール接続点をアンテナ給電点とする。
【００４８】
各スルーホール１１０ｂ′は、通信基板１３０′の表面及び裏面の配線パターン１３０ｄ及び１３０ｅと個別に電気的に接続してある。それぞれの配線パターン１３０ｄ，１３０ｅは、通信基板１３０に配置された通信回路部品（図示せず）と接続してある。また、通信基板１３０′は４層の配線層を備えた基板としてあり、内部の配線層に、接地電位の配線パターン１３０ｆ，１３０ｇを備える。この接地電位の配線パターン１３０ｆ，１３０ｇは、アンテナ基板１１０′の接地導体部４０１と電気的に接続してある。図１２ではこの接地導体部４０１と配線パターン１３０ｆ，１３０ｇとを接続した位置は図示されていないが、他の位置で接続する。接地電位の配線パターン１３０ｆ，１３０ｇが、基板１３０′の表面又は裏面に配置できる場合には、表面又は裏面に配置してもよい。
なお、図１１及び図１２に示した構成は、可搬装置側のアンテナであるが、ベース装置側のアンテナも同様の２列配列とする。
【００４９】
この図１１及び図１２に示した２列のアンテナ列を配置した構成としたことで、１つのアンテナ基板に配置できるアンテナの数がそれだけ増え、限られた配置スペースに効率良く多数のアンテナを配置できるようになる。
【００５０】
［７．実施の形態の変形例の説明］
なお、各図に図示したアンテナの配置状態は、構成が判り易いように比較的大きく示してあるが、図示したものよりもサイズの小さなアンテナをより多数配置するようにしてもよい。また、図４などに示した例では、複数のアンテナを１列に配置した例とし、図１１の例では２列配列とした例を示したが、３列やそれ以上の複数列でアンテナを配置してもよい。
また、アンテナ素子そのものの構成として、２本の直線状導体を平行に配置して、差動信号を供給する差動アンテナとしたが、１本の直線状導体で構成されるアンテナとしてもよい。但し、図５に詳細を示した差動アンテナとして構成して、差動信号の無線伝送を行うことで、高周波信号による非接触近接無線通信が高い伝送効率で行える。
また、複数配置したアンテナの使い分けについては、単に並列に使用するとだけ述べたが、例えば送信に使用するアンテナ群と受信に使用するアンテナ群を分けるなどの、より高度な使い分けをしてもよい。
【００５１】
また、図１や図２に示した可搬型装置１００やベース装置２００の形状についても、好適な一例を示したものであり、アンテナ配置部の両端にテーパ状の傾斜面を有する形状であれば、その他の形状としてもよい。さらに、図３の構成例として示した可搬型装置１００は、データ記憶（記録）を行う装置としたが、その他の処理を行う装置として構成してもよい。
【００５２】
また、図４などに示したアンテナ構成では、アンテナを構成するアンテナ基板上の直線状導電部３０３，３０４は、露出した状態としてある。これに対して、可搬型装置１００やベース装置２００に配置する際に、表面に何らかの保護部材を配置して、電極部材が露出しない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１００…可搬型装置、１０１…筐体、１０２，１０３…テーパ状傾斜面、１０４…底面、１１０…アンテナ基板、１１０ａ…裏面、１１０ｂ…スルーホール、１１０ｃ…スルーホール、１１１ａ〜１１１ｎ…アンテナ、１１２…記憶部、１１３…非接触通信部、１２１…入力バッファ、１２２…イコライザ、１２３…送信アンプ、１３０…通信基板、１３０ａ…端面、１３０ｂ，１３０ｃ…配線パターン、１３１…通信回路部品、１３２…データ書き込み・読出しコントローラ、１３３…コネクタ、１４１，１４２…記憶ユニット、１５０…電源基板、１５１…電源回路部品、１６０…制御基板、１６１…制御回路部品、１７０…バッテリ、１９１…アングル材、２００…ベース装置、２０１…筐体、２０２，２０３…テーパ状傾斜面、２０４…アンテナ配置面、２０５ａ〜２０５ｎ…アンテナ、２０６…非接触通信部、２０７…中央制御ユニット（ＣＰＵ）、２０８…データ処理部、２１０，２２０，２３０，２４０…可搬型装置接続部、２２１…受信アンプ、２２２…データ復調部、２２３…第１出力バッファ、２２４…ＡＧＣ回路、２２５…第２出力バッファ、３００…アンテナ基板、３０１…接地導体部、３０２…非導電部、３０３，３０４…直線状導体部、３０３ａ，３０４ａ…給電点、３０３ｂ，３０４ｂ…抵抗接続点、３０５…抵抗器、４０１…接地導体部、４０１…接地導体部、４０２…非導電部、４０３，４０４，４０５，４０６…直線状導体部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回路と接続された配線パターンを有する第１の基板と、
前記第１の基板の端面に接続され、前記第１の基板に対してほぼ直交した状態で固定される第２の基板と、
前記第２の基板上に配置された、直線状導体よりなるアンテナを並列に複数配置したアンテナ配置部と、
前記アンテナ配置部のそれぞれの直線状導体の給電点と、前記第１の基板上の配線パターンとを導通した状態で接続する前記第２の基板内のスルーホールとを備えた
通信装置。
【請求項２】
前記第２の基板上の前記直線状導体の周囲に接地電位部を設け、
前記第２の基板上の接地電位部を、前記第１の基板の接地電位部と導通した状態で接続した
請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記直線状導体は、２本の直線状導体を１組とし、その１組の直線状導体を所定の素子を介して接続し、その接続した直線状導体の給電点に差動信号を供給するアンテナとして構成した
請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記直線状導体を２列に配置し、その２列の内の一方の列の直線状導体の給電点を、スルーホールを介して前記第１の基板の第１の配線層に接続し、
前記２列の内の他方の列の直線状導体の給電点を、スルーホールを介して前記第１の基板の第２の配線層に接続した
請求項１記載の通信装置。
【請求項５】
前記第２の基板上の前記直線状導体の周囲に接地電位部を設け、
前記前記第２の基板の接地電位部を、前記第１の基板の内部の第３の配線層の接地電位部と接続した
請求項４記載の通信装置。
【請求項１】
通信回路と接続された配線パターンを有する第１の基板と、
前記第１の基板の端面に接続され、前記第１の基板に対してほぼ直交した状態で固定される第２の基板と、
前記第２の基板上に配置された、直線状導体よりなるアンテナを並列に複数配置したアンテナ配置部と、
前記アンテナ配置部のそれぞれの直線状導体の給電点と、前記第１の基板上の配線パターンとを導通した状態で接続する前記第２の基板内のスルーホールとを備えた
通信装置。
【請求項２】
前記第２の基板上の前記直線状導体の周囲に接地電位部を設け、
前記第２の基板上の接地電位部を、前記第１の基板の接地電位部と導通した状態で接続した
請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記直線状導体は、２本の直線状導体を１組とし、その１組の直線状導体を所定の素子を介して接続し、その接続した直線状導体の給電点に差動信号を供給するアンテナとして構成した
請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記直線状導体を２列に配置し、その２列の内の一方の列の直線状導体の給電点を、スルーホールを介して前記第１の基板の第１の配線層に接続し、
前記２列の内の他方の列の直線状導体の給電点を、スルーホールを介して前記第１の基板の第２の配線層に接続した
請求項１記載の通信装置。
【請求項５】
前記第２の基板上の前記直線状導体の周囲に接地電位部を設け、
前記前記第２の基板の接地電位部を、前記第１の基板の内部の第３の配線層の接地電位部と接続した
請求項４記載の通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−３５７３３（Ｐ２０１１−３５７３３Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８０９０４（Ｐ２００９−１８０９０４）
【出願日】平成２１年８月３日（２００９．８．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３日（２００９．８．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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