JP2009033657A - 無線送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナと電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することが可能な無線送信機を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る無線送信機１は、ＩＤ情報を含む送信信号を生成する電子回路１２，１４と、アンテナ１６を有し、送信信号を無線で送信するためのアンテナ部１８と、電子回路１２，１４に電力を供給する電源素子２０とを備える。電子回路１２，１４と、アンテナ部１８と、電源素子２０とは、それぞれ基準平面に対向して配置されており、基準平面に垂直な方向のアンテナ部１８の厚さは、基準平面に垂直な方向の電源素子２０の厚さ以上であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、セキュリティ分野等で用いられる無線送信機に関する。

従来、携帯電話やパソコンなどにおいては、パスワードロック／アンロック又は電源オン／オフなどの自動化が要望されており、また、自動車においては、ドアロック／アンロックなどの自動化が要望されている。これらの要望に応えるべく、近年、様々な手法が考案されている。例えば、ＩＤ（Identification）識別手法を用い、ユニークなＩＤが割り当てられた無線送信機をユーザが携帯することによって、ユーザが離れた場合に携帯電話やパソコンなどのパスワードロックが行われ、ユーザが近づいた場合にアンロックが行われる手法が考案されている。

この種の無線送信機では、携帯性の観点から小型又は薄型であることが好ましく、特に、ユーザが常に携帯する財布や社員証ホルダなどに収納できるようにカードタイプのものが好ましい。また、長寿命化の観点から、この種の無線送信機では電池などの電源素子を備えることが好ましい。例えば、特許文献１には、電源素子を備えることによって長寿命化が可能であり、電源素子、アンテナ及び電子回路を一平面上に並置することによって薄型化が可能であるキーレスエントリ送信機が無線送信機として記載されている。
特開２００４−３６３９２９号公報

ところで、この種の無線送信機は、ユーザの動作によって誤認識がなされないように、無指向性であることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載の無線送信機では、アンテナと電源素子とを結ぶ方向の放射強度が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、アンテナと電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することが可能な無線送信機を提供することを目的としている。

本願発明者らは、アンテナ部と電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下の問題について鋭意検討を重ねた結果、この問題はアンテナ部の高さに対して電源素子の高さが大きいことに起因することを見出した。詳説すれば、特許文献１に示されるような電子回路を構成する部品の高さは電源素子の高さに比べて小さいので、アンテナ部と電子回路を構成する部品とを結ぶ方向の放射強度の低下は比較的小さい。これに対して、アンテナ部の高さは電源素子の高さに比べて大きいので、アンテナ部から放射された電磁波が電源素子によって遮られ、アンテナ部と電源素子とを結ぶ方向の放射強度が低下していた。

そこで、本発明の無線送信機は、送信信号を生成する電子回路と、アンテナを有し、送信信号を無線で送信するためのアンテナ部と、電子回路に電力を供給する電源素子とを備える無線送信機において、電子回路と、アンテナ部と、電源素子とは、それぞれ基準平面に対向して配置されており、基準平面に垂直な方向のアンテナ部の厚さは、基準平面に垂直な方向の電源素子の厚さ以上であることを特徴とする。

この無線送信機によれば、アンテナ部の厚さが電源素子の厚さ以上であるので、アンテナ部から放射された電磁波が電源素子によって遮られ難く、アンテナ部と電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。その結果、この無線送信機によれば、無指向性を実現することが可能となる。

上記したアンテナは、電子回路に接続された一対の端子を有しており、上記した電源素子は、電子回路に接続されたプラス電極及びマイナス電極を有しており、アンテナにおける一対の端子の何れか一方は、電源素子におけるマイナス電極に接続されていることが好ましい。

例えば、数百ＭＨｚ以上の高周波信号を放射する場合、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が安定な電位に高周波的に接地されていないと、放射強度が低下してしまう。すなわち、アンテナ利得が低下してしまう。

この構成によれば、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が電源素子におけるマイナス電極に接続されているので、すなわち、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が安定な電位に高周波的に接地されているので、アンテナ利得を高めることができる。更に、この構成によれば、電源素子におけるマイナス電極がアンテナ部と共にアンテナとして機能することとなり、アンテナ利得をより高めることができる。

また、この構成によれば、アンテナにおける一方の端子の電位が比較的安定し、その結果、スプリアスを低減することができると共に、放射ノイズを低減することができる。

上記した無線送信機では、電源素子におけるマイナス電極の面積は、基準平面に投影されるアンテナ部の面積と基準平面に投影される電子回路の面積との総和より大きいことが好ましい。

この構成によれば、電源素子におけるマイナス電極の面積が比較的大きいので、アンテナにおける一方の端子の電位をより安定化することができ、アンテナ利得をより高めることができると共に、スプリアス及び放射ノイズをより低減することができる。

上記したアンテナは平面アンテナである。また、上記したアンテナは基準平面と平行であり、電源素子は平板上をなし、基準平面と平行である。このような構成において、アンテナを有するアンテナ部から放射される電磁波が電源素子によって遮られることがある。しかしながら、上記した構成の無線送信機によれば、上記したようにアンテナ部の厚さが電源素子の厚さ以上であるので、アンテナ部から放射される電磁波に対して電源素子が障壁となることがない。

上記したアンテナ部は、基準平面に対向して配置された回路基板を更に有し、上記したアンテナは、回路基板上に形成された配線パターンであり、基準平面に垂直な方向の回路基板の厚さと基準平面に垂直な方向の配線パターンの厚さとの総和は、電源素子の厚さ以上である。又は、上記したアンテナ部は、基準平面に対向して配置された回路基板を更に有し、アンテナは、回路基板上に搭載された積層型アンテナ部品であり、基準平面に垂直な方向の回路基板の厚さと基準平面に垂直な方向の積層型アンテナ部品の厚さとの総和は、電源素子の厚さ以上である。この構成によれば、回路基板の厚さを変更することによって、容易に、アンテナ部の厚さを電源素子の厚さ以上とすることができる。

上記した電源素子のマイナス電極は、電源素子における基準平面側に配置されており、電源素子は、電子回路に接続されたプラス電極及びマイナス電極を有すると共に、マイナス電極から基準平面と平行な方向に延びたマイナス電極端子を有しており、電源素子のマイナス電極端子は、回路基板における基準平面側の裏面に接続されており、上記したアンテナは、回路基板における裏面と反対側の表面に配置され、電子回路に接続された一対の端子を有しており、アンテナにおける一対の端子の何れか一方は、電源素子のマイナス電極端子と電気的に接続されていることが好ましい。

この構成によれば、基準平面からのアンテナ部の底面の高さと基準平面からの電源素子２０の底面の高さとの差を小さくすることができる。したがって、上記したようにアンテナ部の厚さを電源素子の厚さ以上とすることによって、基準平面からのアンテナ部の高さが基準平面からの電源素子の高さより高くなり、アンテナ部から放射される電磁波に対して電源素子が障壁となることがない。

本発明によれば、アンテナと電源素子とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することが可能な無線送信機を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本発明の実施形態に係る無線送信機の電気的な構成を示す回路図である。図１に示す無線送信機１は、信号処理部（電子回路）１２と、送信信号生成部（電子回路）１４と、アンテナ１６と、電池（電源素子）２０とを備えている。

信号処理部１２は、ＣＰＵとメモリとから構成されている。メモリには、ＩＤナンバーと通信フォーマットとが予め記憶されている。ＩＤナンバーは、無線送信機ごとに割り振られたユニークなナンバーであり、通信フォーマットは予めプログラムされたものである。メモリには、揮発性のものや不揮発性のものなど様々なメモリが適用可能である。ＣＰＵは、これらのＩＤナンバー及び通信フォーマットをメモリから読み込み、出力信号として送信信号生成部１４へ断続的に且つ定期的に出力する。

送信信号生成部１４は、信号処理部１２からの出力信号を受け、この出力信号におけるＩＤナンバーを含む送信信号を生成する。具体的には、送信信号生成部１４は、信号処理部１２からの出力信号における通信フォーマットに従って、信号処理部１２からの出力信号におけるＩＤナンバーを用いて例えば３００ＭＨｚの搬送波を変調した変調信号を生成する。換言すれば、送信信号生成部１４は、例えば、転送レートが９６００ｂｐｓの２値ＦＳＫ変調信号に変調した変調信号を生成する。送信信号生成部１４は、この変調信号を送信信号としてアンテナ１６へ出力する。

アンテナ１６は、送信信号生成部１４からの送信信号を電磁波に変換して放射する。

電池２０は、信号処理部１２及び送信信号生成部１４へ電力を供給する。例えば、電池２０は、リチウムイオン電池であり、定格でＤＣ３Ｖの電圧を出力する。電池２０では、信号処理部１２と送信信号生成部１４との最低動作電圧レベルにもよるが、例えば１．８〜３．３Ｖの間で電流が消費される。

このような回路構成により、無線送信機１は、ＩＤナンバーを含む送信信号を電磁波として断続的に且つ定期的に出力し続ける。

次に、無線送信機１の物理的な構成を詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態に係る無線送信機の物理的な構成を示す正面図（ＸＹＺ直交座標系のＸＹ平面における図）であり、図３は、図２におけるIII−III線に沿う断面図である。図２及び図３に示すように、無線送信機１は、カード型の薄型形状をなしている。なお、図２及び図３では、無線送信機１の内部構造を分かりやすくするために、カード型のケースの裏面側壁５のみが記載されており、カード型のケースの表面側壁及び側面側壁が省略されている。

無線送信機１は、カード型のケースの内部に回路基板１０及び上記した電池２０を備えている。回路基板１０上には、上記した信号処理部１２及び送信信号生成部１４が搭載されると共に、上記したアンテナ１６が配線パターンによって形成されている。回路基板１０には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基板)やＦＲ４基板など様々な基板が適用可能である。

本実施形態では、アンテナ１６は、スパイラル形状の配線パターンによって形成されており、平面状をなしている。この配線パターンの両端部は、一対の端子１６ａ，１６ｂとなっている。アンテナ１６の一対の端子１６ａ，１６ｂはそれぞれ送信信号生成部１４の一対の出力端子に接続されている。なお、本実施形態では、端子１６ｂがグランド端子となっており、送信信号生成部１４のグランド側出力端子に接続されている。このアンテナ１６と、回路基板１０においてアンテナ１６が形成された部分１０ａとがアンテナ部１８を構成している。

電池２０は、平板状の略直方体をなしており、内部に平行平板であるプラス電極２１及びマイナス電極２３を有している。マイナス電極２３は、電池２０に対してケースの裏面側壁５の内面（基準平面）５ａに対向する底面２０ａ側に配置され、プラス電極２１は、電池２０に対して底面２０ａと反対側の上面２０ｂ側に配置される。電池２０は、プラス電極２１及びマイナス電極２３にそれぞれ接続されたプラス電極端子２２とマイナス電極端子２４とを有している。

マイナス電極端子２４は、ケースの裏面側壁５の内面５ａと平行な方向に延びており、
回路基板１０におけるケースの裏面側壁５の内面５ａに対向する側の裏面に接続されている。プラス電極端子２２は、ケースの裏面側壁５の内面５ａと平行な方向に延びており、
回路基板１０における裏面と反対側の表面に接続されている。このようにして、電池２０は信号処理部１２及び送信信号生成部１４に電力を供給する。電池２０の外装は金属で覆われており、外装の金属はプラス電極２１及びマイナス電極２３と絶縁されている。

回路基板１０と電池２０とは、ケースの裏面側壁５の内面（基準平面）５ａに対向して配置されている。上述したように、回路基板１０は信号処理部１２、送信信号生成部１４及びアンテナ部１８を有しているので、信号処理部１２と、送信信号生成部１４と、アンテナ部１８と、電池２０とは、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対向して配置されている。このようにして、信号処理部１２と、送信信号生成部１４と、アンテナ部１８と、電池２０とは、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対して横並びに並置されることとなる。すなわち、アンテナ部１８及びアンテナ１６は、電池２０と略平行に横並びに並置されることとなる。これにより、無線送信機１の形状を薄型なカード形状とすることができる。

なお、アンテナ部１８及びアンテナ１６と電池２０とは、側辺同士が並置せず、角部で並んでいてもよい。また、アンテナ部１８及びアンテナ１６と電池２０とは、直接隣接せず、間に部品などを介して並んでいてもよい。

そして、ケースの裏面側壁５の内面５ａに略垂直な方向の厚さＨ１８は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに略垂直な方向の電池２０の厚さＨ２０以上である。換言すれば、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さは、ケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さ以上である。本実施形態では、アンテナ部１８における回路基板部分１０ａの誘電体の厚さ、すなわち回路基板１０の誘電体の厚さを調整することによって、容易に、アンテナ部１８の厚さＨ１８を電池２０の厚さＨ２０以上とすることができる。

また、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される電池２０の面積は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される回路基板１０の面積より大きい。すなわち、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される電池２０の面積は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影されるアンテナ部１８の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される信号処理部１２の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される送信信号生成部１４の面積との総和より大きい。

そして、電池２０のマイナス電極２３の面積は、電池２０の底面２０ａ及び上面２０ｂの面積と略同一程度に大きい。すなわち、電池２０のマイナス電極２３の面積は、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影されるアンテナ部１８の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される信号処理部１２の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される送信信号生成部１４の面積との総和より大きい。

本実施形態では、電池２０が平板状の略直方体をなしているので、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対向する電池２０の底面２０ａ及び上面２０ｂの面積、並びにマイナス電極２３の面積が、アンテナ部１８の形成面積と、信号処理部１２の実装面積と、送信信号生成部１４の実装面積との総和より大きいこととなる。本実施形態では、外形８６ｍｍ×５４ｍｍ×２ｍｍのカード型形状に対して、電池２０の面積及びマイナス電極２３の面積は約７０％である。

また、電池２０のマイナス電極端子２４は、回路基板２０の裏面から表面へ貫通するビアやスルーホールを介して、回路基板２０の表面側に形成されたアンテナ部１８におけるアンテナ１６の一対の端子１６ａ，１６ｂのうちのグランド端子１６ｂに接続されている。これにより、送信信号はアンテナ部１８からマイナス電極端子２４及びマイナス電極２３へ回りこみ、マイナス電極端子２４及びマイナス電極２３からも送信信号が放射される。すなわち、マイナス電極端子２４及びマイナス電極２３はアンテナ部１８と共にアンテナとして機能することとなる。電池２０は、これらのマイナス電極端子２４及びマイナス電極２３を有するので、電池２０もまた、アンテナ部１８と共にアンテナとして機能することとなる。

このように、本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０以上であるので、アンテナ部１８から放射された電磁波が電池２０によって遮られ難く、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。すなわち、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得の低下を低減することができる。その結果、本実施形態の無線送信機１によれば、無指向性を実現することが可能となる。以下に、本実施形態の無線送信機１における放射特性の測定結果を示す。

図４は、アンテナ部の厚さに対するアンテナ部の指向性比を示す表である。詳細に述べると、図４では、電池２０の厚さを一定（１．０ｍｍ）とし、アンテナ部１８の厚さを０．４ｍｍから１．６ｍｍまで０．２ｍｍずつ厚くしたときのアンテナ部１８の指向性比の測定結果が示されている。また、図５は、図２のＸＹ平面におけるアンテナ部のアンテナ利得特性を示す図である。図５（ａ）には、アンテナ部１８の厚さが１．６ｍｍであるときのアンテナ利得特性が示されており、図５（ｂ）には、アンテナ部１８の厚さが０．４ｍｍであるときのアンテナ利得特性が示されている。図５（ａ）及び（ｂ）における矢印は、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向であって、電池２０の方向を指している。なお、図４に示す指向性比とは、図５における最小アンテナ利得と最大アンテナ利得との比である。

図５（ｂ）によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０より薄い場合、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得が低下していることがわかる。これは、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さに比べてケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さが大きくなるので、アンテナ部１８から放射される電磁波に対して電池２０が障壁となってしまうことによる。これにより、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向にヌル点が存在してしまう可能性がある。

一方、図５（ａ）によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０より厚い場合、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得の低下が低減されていることがわかる。これは、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さに比べてケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さが小さくなるので、アンテナ部１８から放射される電磁波に対して電池２０が障壁とならないことによる。

図４によれば、アンテナ部１８の厚さＨ１８が１．０ｍｍ以上である場合、すなわちアンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０以上である場合に、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向のアンテナ利得が改善され、指向性比が１．０に近づいている。すなわち、無指向性が向上されている。

更に、アンテナ部１８の厚さＨ１８は１．２ｍｍ以上であることが好ましい。このように、アンテナ部１８の厚さＨ１８が電池２０の厚さＨ２０に対して１．２倍以上であるとき、無指向性をより向上することが可能となる。

ところで、長寿命化の観点から、電池容量、すなわち電池の体積は大きいことが好ましい。電池の体積を大きくするためには、電池の厚さ及び電池の面積（縦×横）を大きくすることが考えられる。しかしながら、電池の厚さをアンテナ部の厚さに比べて大きくしてしまうと、アンテナ部から放射される電磁波に対して電池が障壁となってしまう。この状態で、更に電池の面積を単純に大きくしてしまうと、より広い範囲にわたって放射強度が低減してしまう。

本実施形態の無線送信機１によれば、上述したように、アンテナ部１８の厚さが電池２０の厚さ以上であるので、アンテナ部１８から放射される電磁波に対して電池２０が障壁とならず、電池２０の面積を単純に大きくすることができる。したがって、本実施形態の無線送信機１によれば、電池の体積、すなわち電池容量を増加することができ、無指向性を阻害することなく長寿命化が可能である。

ところで、例えば、数百ＭＨｚ以上の高周波信号を放射する場合、アンテナにおける一対の端子の何れか一方が安定な電位に高周波的に接地されていないと、放射強度が低下してしまう。すなわち、アンテナ利得が低下してしまう。

本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ部１８におけるアンテナ１６の一対の端子１６ａ，１６ｂのうちグランド端子１６ｂが電池２０におけるマイナス電極２３に接続されているので、すなわち、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが安定な電位に高周波的に接地されているので、アンテナ利得を高めることができる。更に、本実施形態の無線送信機１によれば、マイナス電極２３を有する電池２０がアンテナ部１８と共にアンテナとして機能することとなり、アンテナ利得をより高めることができる。

また、本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ１６のグランド端子１６ｂの電位が比較的安定し、その結果、スプリアスを低減することができると共に、放射ノイズを低減することができる。

更に、本実施形態の無線送信機１によれば、電池２０のマイナス電極２３の面積が、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影されるアンテナ部１８の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される信号処理部１２の面積と、ケースの裏面側壁５の内面５ａに投影される送信信号生成部１４の面積との総和より大きいので、アンテナ１６のグランド端子１６ｂの電位をより安定化することができ、アンテナ利得をより高めることができると共に、スプリアス及び放射ノイズをより低減することができる。

図６は、本実施形態の無線送信機１及び比較例の無線送信機の放射ノイズ特性を示す図である。図６（ａ）には、本実施形態の無線送信機１の放射ノイズ特性の測定結果が示されており、図６（ｂ）には、比較例の無線送信機の放射ノイズ特性の測定結果が示されている。図６（ａ）及び（ｂ）には、無線送信機１の放射ノイズ特性の測定結果と共に、微弱無線規格の規格レベルＲが示されている。ここで、比較例の無線送信機は、無線送信機１において、アンテナ部１８におけるアンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２０ａに接続されていない点で本実施形態と異なっている。

図６（ｂ）によれば、比較例の無線送信機では、周波数約３００ＭＨｚの送信信号Ａのレベルは規格レベルＲ以下であるが、周波数約９００ＭＨｚの３次高調波Ｂのレベルが規格レベルＲを満たしていないことがわかる。また、広帯域にわたって放射ノイズレベルが規格レベルＲを満たしていないことがわかる。これは、アンテナ１６のグランド端子１６ｂの電位が不安定であることによる。

一方、図６（ａ）によれば、本実施形態の無線送信機１では、周波数約３００ＭＨｚの送信信号Ａのレベル、及び、周波数約９００ＭＨｚの３次高調波Ｂのレベルが規格レベルＲ以下であり、スプリアスが低減されていることがわかる。また、広帯域にわたって放射ノイズレベルが低減されていることがわかる。これは、アンテナ部１８におけるアンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されたことによる。すなわち、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが安定な電位に高周波的に接地されたことによる。また、電池２０のマイナス電極２３の面積を回路基板２０の面積より大きくして、アンテナ１６の一方の端部の電位をより安定化したことによる。

また、本実施形態の無線送信機１では、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されており、アンテナ利得が高められることによって、結果的に実使用条件下で消費電流を低減することができる。以下では、実使用条件下における消費電流の低減効果について説明する。

本願発明者らは、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されていない場合、アンテナ利得や放射効率が低下することを実験により確認した。通信距離２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度の近接無線では問題ないが、１ｍ〜３ｍの通信距離を確保する場合、周波数は、数百ＭＨｚ以上、例えば、３００ＭＨｚ以上の周波数帯で使用するが、このように周波数が高い場合に影響が大きく、通信距離の低下や消費電力の増加が発生していた。

このように、アンテナ利得や放射効率が低下した場合、送信信号の周波数３００ＭＨｚにおいて、受信側で受信感度を−１００ｄＢとし且つ通信距離３ｍを確保するためには、送信時の出力は約１０ｍＷ必要となる。この結果、電池２０の電圧３．０ｖに対する消費電流は約８０ｍＡ必要となる。

一方、本実施形態の無線送信機１によれば、アンテナ１６のグランド端子１６ｂが電池２０のマイナス電極２３に接続されており、アンテナ利得や放射効率の低下が低減される。このため、送信信号の周波数３００ＭＨｚにおいて、受信側で受信感度を−１００ｄＢとし且つ通信距離３ｍを確保するためには、送信時の出力は０．１ｍＷで充分である。この結果、電池２０の電圧３．０ｖに対する消費電流は２ｍＡと低減される。

このように、本実施形態の無線送信機１によれば、実使用条件下で、消費電流を低減することができ、その結果、長寿命化を実現することが可能となる。

以上、本実施形態の無線送信機１について説明したが、この無線送信機１は、携帯電話やパソコンなどのセキュリティ用途に好適に用いられる。例えば、無線送信機１はユーザによって携帯され、携帯電話やパソコンには無線送信機１から受ける受信信号からＩＤナンバーを識別するための無線受信機が設けられる。すると、ユーザが携帯電話やパソコンから閾距離以上離れた場合、無線送信機１と携帯電話やパソコンに設けられた無線受信機との間で無線通信ができなくなり、携帯電話やパソコンは例えばパスワードロックを自動的に行うことができる。一方、ユーザが携帯電話やパソコンに閾距離まで近づいた場合、無線通信が可能となり、携帯電話やパソコンはアンロックを自動的に行うことができる。

また、この無線送信機１は、薄型なカード形状を実現することができるので、ユーザが常に身に付ける財布や社員証ホルダなどに収納することが可能となる。その結果、携帯性を向上することが可能となる。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、アンテナ１６はスパイラル形状の配線パターンによって形成されたが、アンテナ１６を構成する配線パターン形状は、スパイラル形状に限らず、例えば、一巻き形状や、直線形状、ミアンダ形状、ヘリカル形状など様々な形状であってもよい。

また、本実施形態では、アンテナ部１８におけるアンテナ１６は配線パターンによって形成されたが、アンテナは積層型アンテナ部品であってもよいし、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミックス）により構成された部品と、インダクタ素子と、コンデンサ素子とで構成されてもよい。これらの部品は、アンテナ部１８における回路基板部分１０ａに搭載される。この場合、回路基板１０の厚さと部品の厚さとの総和が電池２０の厚さ以上であればよい。

また、本実施形態では、ケースの裏面側壁５の内面５ａに対するアンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差が小さい場合を例示したが、アンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差が大きい場合でも、アンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。

図７は、本発明の無線送信機の他の実施形態を示す断面図である。まず、図２に示す無線送信機１では、電池２０のマイナス電極端子２４を回路基板１０の裏面側に接続することによって、アンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差を小さくしている。すなわち、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の底面の高さとケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の底面の高さとの差を小さくしている。これによって、アンテナ部１８の厚さＨ１８を電池２０の厚さＨ２０より厚くすれば、ケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の高さがケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の高さより高くなり、ＸＹ平面におけるアンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向の放射強度の低下を低減することができる。

一方、図７に示す無線送信機１Ａでは、電池２０のマイナス電極端子２４を回路基板１０の表面側に接続することによって、アンテナ部１８の実装高さと電池２０の実装高さとの差が大きい。すなわち、ケースの裏面側壁５の内面５ａからの電池２０の底面の高さがケースの裏面側壁５の内面５ａからのアンテナ部１８の底面の高さより高い。この無線送信機１Ａでは、アンテナ部１８の厚さＨ１８を電池２０の厚さＨ２０以上とすることによって、ＸＺ平面におけるアンテナ部１８と電池２０とを結ぶ方向ＤＤの放射強度の低下を低減することができる。なお、無線送信機１Ａでは、回路基板１０を多層にする必要がなく、低価格化が可能となる。

また、本実施形態では、電源素子２０として電池を例示したが、電源素子２０には薄型化が可能な様々な電源素子が適用可能である。例えば、電源素子２０には電気２重層キャパシタなどが用いられてもよい。

また、本発明の無線送信機は、送受信機能を有する無線送受信機における無線送信部として用いられてもよい。

本発明の実施形態に係る無線送信機の電気的な構成を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る無線送信機の物理的な構成を示す正面図である。 図２におけるIII−III線に沿う断面図である。 アンテナ部の厚さに対するアンテナ部の指向性比を示す図である。 ＸＹ平面におけるアンテナ部のアンテナ利得特性を示す図である。 本実施形態の無線送信機及び比較例の無線送信機の放射ノイズ特性を示す図である。 本発明の無線送信機の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１…無線送信機、５…ケースの裏面側壁、５ａ…内面（基準平面）、１０…回路基板、１０ａ…部分、１２…信号処理部（電子回路）、１４…送信信号生成部（電子回路）、１６…アンテナ、１６ａ，１６ｂ…一対の端子、１８…アンテナ部、２０…電池（電源素子）、２１…プラス電極、２２…プラス電極端子、２３…マイナス電極、２４…マイナス電極端子。

Claims (8)

1. 送信信号を生成する電子回路と、アンテナを有し、前記送信信号を無線で送信するためのアンテナ部と、前記電子回路に電力を供給する電源素子とを備える無線送信機において、
   前記電子回路と、前記アンテナ部と、前記電源素子とは、それぞれ基準平面に対向して配置されており、
   前記基準平面に垂直な方向の前記アンテナ部の厚さは、前記基準平面に垂直な方向の前記電源素子の厚さ以上であることを特徴とする、
   無線送信機。
2. 前記アンテナは、前記電子回路に接続された一対の端子を有しており、
   前記電源素子は、前記電子回路に接続されたプラス電極及びマイナス電極を有しており、
   前記アンテナにおける前記一対の端子の何れか一方は、前記電源素子における前記マイナス電極に接続されていることを特徴とする、
   請求項１に記載の無線送信機。
3. 前記電源素子における前記マイナス電極の面積は、前記基準平面に投影される前記アンテナ部の面積と前記基準平面に投影される前記電子回路の面積との総和より大きいことを特徴とする、請求項２に記載の無線送信機。
4. 前記アンテナは平面アンテナである、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の無線送信機。
5. 前記アンテナは前記基準平面と平行であり、
   前記電源素子は平板上をなし、前記基準平面と平行である、
   請求項４に記載の無線送信機。
6. 前記アンテナ部は、前記基準平面に対向して配置された回路基板を更に有し、
   前記アンテナは、前記回路基板上に形成された配線パターンであり、
   前記基準平面に垂直な方向の前記回路基板の厚さと前記基準平面に垂直な方向の前記配線パターンの厚さとの総和は、前記電源素子の厚さ以上である、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の無線送信機。
7. 前記アンテナ部は、前記基準平面に対向して配置された回路基板を更に有し、
   前記アンテナは、前記回路基板上に搭載された積層型アンテナ部品であり、
   前記基準平面に垂直な方向の前記回路基板の厚さと前記基準平面に垂直な方向の前記積層型アンテナ部品の厚さとの総和は、前記電源素子の厚さ以上である、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の無線送信機。
8. 前記電源素子は、前記電子回路に接続されたプラス電極及びマイナス電極を有すると共に、該マイナス電極から前記基準平面と平行な方向に延びたマイナス電極端子を有しており、
   前記電源素子の前記マイナス電極は、前記電源素子における前記基準平面側に配置されており、
   前記電源素子の前記マイナス電極端子は、前記回路基板における前記基準平面側の裏面に接続されており、
   前記アンテナは、前記回路基板における前記裏面と反対側の表面に配置され、前記電子回路に接続された一対の端子を有しており、
   前記アンテナにおける前記一対の端子の何れか一方は、前記電源素子の前記マイナス電極端子と電気的に接続されている、
   請求項６又は７に記載の無線送信機。

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