JP2011239269A - Antenna device, electronic equipment and electronic equipment system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To downsize an antenna part.SOLUTION: An antenna part 10 are provided to a parent module 101 and child modules 111 and 112 each on surfaces thereof opposite to a communication partner when the child module 111 or 112 is arranged at an arrangement part 102a. The antenna part 10 has a first antenna wire path and a second antenna wire path intersecting with the first antenna wire path in a vertical direction which are formed so that the antenna wire paths are plane-symmetry between the parent module 101 and the child modules 111 and 112. The antenna parts 10a, 10b, 10c and 10d of the parent module 101, and the antenna parts 10e and 10f of the child modules 111 and 112 and others are made to closely face to each other to communicate data.

Description

本発明は、近距離間の無線通信に用いられるアンテナ装置、このアンテナ装置を有する電子機器及び電子機器システムに関する。   The present invention relates to an antenna device used for short-distance wireless communication, an electronic device having the antenna device, and an electronic device system.

従来、電子機器システムには、近接して配置される電子機器間を伝送路で接続し、伝送路を介して電子機器間で情報交換を行う構成を有するものがある。このような近接する電子機器間の伝送路として有線の高速シリアル通信が用いられてきたが、電子機器間をコネクタで接続するため、着脱操作が容易ではなかった。また、高速信号を通せるコネクタには挿抜回数の制限があるものが多く、電子機器間を自由に切り離すことが難しかった。さらに、コネクタ部にゴミや砂が入ると高速信号を通せなくなる等の問題もある。   2. Description of the Related Art Conventionally, some electronic device systems have a configuration in which electronic devices arranged close to each other are connected by a transmission line, and information is exchanged between electronic devices via the transmission line. Wired high-speed serial communication has been used as such a transmission path between adjacent electronic devices. However, since the electronic devices are connected by a connector, the attaching / detaching operation is not easy. In addition, many connectors that allow high-speed signals to pass are limited in the number of insertions and removals, and it has been difficult to freely disconnect electronic devices. Furthermore, there is a problem that high-speed signals cannot be transmitted if dust or sand enters the connector section.

一方、近接する電子機器間の通信路として、無線の非接触距離通信がある。例えば、多層配線基板上にアンテナ線路を形成し、データ転送を行う電子機器間、配線基板の表層に形成したアンテナ線路を近距離で対向させてデータ通信を行うものがある。図12は、従来のアンテナ部の一例を示す上面図である。配線基板90の上面の配線層に形成されるアンテナ素子91は、両端に給電点である信号の入出力ポート、ポート1(92)と、ポート2(93)を有する。アンテナ素子91は、ポート1(92)とポート2(93)を接続する方向に延びる直線状の形状を有しており、アンテナ部94の大きさは、アンテナ線路長L19に応じて決まる。一般に、図12に示した直線状のアンテナ線路では、アンテナ線路長L19が長くなるほど伝送特性がよくなるとされており、データ転送量の多い広帯域の通信を行うためには、アンテナ線路長L19を長くする必要がある。   On the other hand, there is wireless non-contact distance communication as a communication path between adjacent electronic devices. For example, an antenna line is formed on a multilayer wiring board, and data communication is performed between electronic devices that perform data transfer and antenna lines formed on the surface layer of the wiring board facing each other at a short distance. FIG. 12 is a top view showing an example of a conventional antenna unit. The antenna element 91 formed in the wiring layer on the upper surface of the wiring board 90 has a signal input / output port that is a feeding point, port 1 (92), and port 2 (93) at both ends. The antenna element 91 has a linear shape extending in the direction connecting the port 1 (92) and the port 2 (93), and the size of the antenna portion 94 is determined according to the antenna line length L19. In general, in the linear antenna line shown in FIG. 12, it is said that the longer the antenna line length L19, the better the transmission characteristics. In order to perform broadband communication with a large amount of data transfer, the antenna line length L19 is increased. There is a need to.

また、広帯域のアンテナとして、自己補対アンテナも知られている(例えば、特許文献1参照)。   A self-complementary antenna is also known as a broadband antenna (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−281784号公報JP 2007-281784 A

ところで、従来の電子機器システムでは、広帯域性のアンテナ装置を搭載した電子機器を近接させて無線通信を行うとき、アンテナ装置の小型化が容易ではないという問題点がある。   By the way, the conventional electronic device system has a problem that it is not easy to reduce the size of the antenna device when performing wireless communication by bringing an electronic device equipped with a broadband antenna device close to each other.

近年、電子機器間で取り扱われる情報量が多くなるとともに、無線通信で伝送する情報量も多くなり、アンテナは広帯域性を有することが求められている。しかし、前述のように、図12に示した従来のアンテナは、広帯域の信号を伝送するためには、アンテナ線路長L19を短くすることはできない。したがって、アンテナ部94の大きさはアンテナ線路長L19によって決まるため、アンテナ装置の小型化は容易ではない。   In recent years, the amount of information handled between electronic devices has increased, the amount of information transmitted by wireless communication has also increased, and the antenna is required to have a broadband property. However, as described above, the conventional antenna shown in FIG. 12 cannot shorten the antenna line length L19 in order to transmit a broadband signal. Therefore, since the size of the antenna portion 94 is determined by the antenna line length L19, it is not easy to reduce the size of the antenna device.

また、電子機器には、複数チャンネルの信号を入出力するため、チャンネル数に応じた複数のアンテナ装置を電子機器筐体の外面に配置するものがある。例えば、このような電子機器に図12に示したアンテナ部を有するアンテナ装置を配置する場合で考えてみる。アンテナ部94はアンテナ素子91の線路方向が、アンテナ線路長L19よりも小さくなることはない。このようにアンテナ線路方向(アンテナ線路長L19の方向)が長い形状であるため、アンテナ装置をアンテナ線路方向に密に並べることができない。このことが、電子機器筐体の外面というような限られた面積に複数のアンテナを配置することを難しくしている。また、アンテナ装置を一方向に密に配置できないため、設計時に、例えば、搭載するチャンネル数の制限や、電子機器筐体に一定の大きさを確保する必要が生じる等の問題があった。さらに、アンテナ線路長L19が長くなるため、アンテナ装置への給電を行う配線の損失が大きくなるばかりでなく、一方向に密に配置できないため、アンテナ装置への給電を行う配線が複雑になってしまうという問題点もある。   In addition, in some electronic devices, a plurality of antenna devices corresponding to the number of channels are arranged on the outer surface of the electronic device casing in order to input / output signals of a plurality of channels. For example, consider the case where the antenna apparatus having the antenna portion shown in FIG. In the antenna portion 94, the line direction of the antenna element 91 is never smaller than the antenna line length L19. Since the antenna line direction (the direction of the antenna line length L19) is thus long, the antenna devices cannot be arranged closely in the antenna line direction. This makes it difficult to arrange a plurality of antennas in a limited area such as the outer surface of the electronic device casing. In addition, since the antenna devices cannot be densely arranged in one direction, there are problems such as a limitation on the number of channels to be mounted and a need to ensure a certain size in the electronic device casing at the time of design. Further, since the antenna line length L19 becomes long, not only does the loss of the wiring for supplying power to the antenna device increase, but also the wiring for supplying power to the antenna device becomes complicated because it cannot be densely arranged in one direction. There is also a problem that it ends up.

また、自己補対アンテナは、無限に広い完全導体を基本としているので、アンテナ装置を小型化できないという問題点がある。
このような点に鑑み、アンテナ部の小型化が可能なアンテナ装置、電子機器及び電子機器システムを提供することを目的とする。
Further, since the self-complementary antenna is based on an infinitely wide perfect conductor, there is a problem that the antenna device cannot be reduced in size.
In view of these points, an object of the present invention is to provide an antenna device, an electronic device, and an electronic device system that can reduce the size of the antenna unit.

上記課題を解決するために、近距離間の無線通信に用いられるアンテナ装置が提供される。このアンテナ装置は、誘電体層と誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第1の給電点と第2の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第1のアンテナ線路と、第1のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる直線状のアンテナ素子が形成する第2のアンテナ線路と、を有し、第2のアンテナ線路が第1のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部を有する。   In order to solve the above problems, an antenna device used for short-distance wireless communication is provided. In this antenna device, a linear antenna element having both ends connected to a first feeding point and a second feeding point is formed on a multilayer wiring board having a dielectric layer and a conductor layer sandwiching the dielectric layer. 1 antenna line and a second antenna line formed by a linear antenna element extending in a direction perpendicular to the line direction of the first antenna line, and the second antenna line is the first antenna. It has an antenna part arranged to intersect with the track.

このようなアンテナ装置によれば、直線状の第1のアンテナ線路に、第1のアンテナ線路に対し垂直方向に配置される直線状の第2のアンテナ線路によって、伝送特性が向上する。   According to such an antenna device, the transmission characteristic is improved by the linear second antenna line arranged in the linear first antenna line in a direction perpendicular to the first antenna line.

また、上記課題を解決するために、上記の構成のアンテナ装置を有する電子機器と、上記の構成のアンテナ装置を有する電子機器間で無線通信を行う電子機器システムとが提供される。   In order to solve the above-described problems, an electronic device having the antenna device having the above-described configuration and an electronic device system that performs wireless communication between the electronic devices having the antenna device having the above-described configuration are provided.

開示のアンテナ装置によれば、直線状の第1のアンテナ線路上に、第1のアンテナ線路の垂直方向に直線状の第2のアンテナ線路を配置したことにより、伝送特性が向上するので、第1のアンテ線路の線路長を短くすることができる。これにより、アンテナ装置の小型化が可能となり、対向して通信を行う電子機器システムに属する電子機器の限られた面にアンテナ装置を効率的に配置することができる。   According to the disclosed antenna device, since the linear second antenna line is arranged in the direction perpendicular to the first antenna line on the linear first antenna line, transmission characteristics are improved. The length of one antenna line can be shortened. As a result, the antenna device can be reduced in size, and the antenna device can be efficiently arranged on a limited surface of the electronic device belonging to the electronic device system that performs communication in opposition.

実施の形態の電子機器システムの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the electronic device system of embodiment. アンテナ部の構成例を示した上面図である。It is the top view which showed the structural example of the antenna part. アンテナ部が形成される多層配線基板の積層例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lamination example of the multilayer wiring board in which an antenna part is formed. アンテナ線路間の信号伝達を示した図である。It is the figure which showed the signal transmission between antenna lines. 実施の形態のアンテナ装置と従来のアンテナ装置の透過特性を示した図である。It is the figure which showed the transmission characteristic of the antenna apparatus of embodiment and the conventional antenna apparatus. 図2に示したアンテナの一単位のアンテナエレメントを示した図である。It is the figure which showed the antenna element of 1 unit of the antenna shown in FIG. 図6に示したアンテナエレメントの等価回路である。It is an equivalent circuit of the antenna element shown in FIG. 水平方向のアンテナ線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。It is the figure which showed the transmission characteristic when changing the antenna line length of a horizontal direction. アンテナ線路の全線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。It is the figure which showed the transmission characteristic when changing the total line length of an antenna line. 他の実施の形態のアンテナの構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the antenna of other embodiment. 電子機器システムの構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the electronic device system. 従来のアンテナ部の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the conventional antenna part.

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、実施の形態の電子機器システムの構成例を示す斜視図である。電子機器システム100は、親モジュール101と、子モジュール111,112を有する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of an electronic device system according to an embodiment. The electronic device system 100 includes a parent module 101 and child modules 111 and 112.

親モジュール101は、子モジュール111,112と非接触近距離通信を行って所定の処理を実行する電子機器である。例えば、パーソナルコンピュータや、データのリーダライタ等が親モジュール101として動作する。親モジュール101は、子モジュール111,112を配置する配置部102a,102bを筐体上面に有する。なお、子モジュール112の下にも、同様の配置部が設置されている。また、図1の例では、親モジュール101の筐体上面に配置部102a,102bを有するが、側面等であってもよい。この配置部102a,102b内には、子モジュール111,112と非接触近距離通信を行うためのアンテナ部10a,10b,10c,10dを有する。   The parent module 101 is an electronic device that performs non-contact near field communication with the child modules 111 and 112 and executes predetermined processing. For example, a personal computer or a data reader / writer operates as the parent module 101. The parent module 101 has placement portions 102a and 102b for placing the child modules 111 and 112 on the top surface of the casing. A similar arrangement part is also installed under the child module 112. Further, in the example of FIG. 1, the placement units 102 a and 102 b are provided on the upper surface of the casing of the parent module 101, but it may be a side surface or the like. The placement units 102a and 102b have antenna units 10a, 10b, 10c, and 10d for performing non-contact near field communication with the child modules 111 and 112, respectively.

子モジュール111,112は、小型の電子機器で、データを格納する機能を有するストレージ装置等である。子モジュール111は、親モジュール101の配置部102a,102bに配置したときに親モジュール101のアンテナ部10a,10b,10c,10dに対向する面にアンテナ部10e,10fを有する。子モジュール112も同様の構成である。子モジュール111,112を親モジュール101上の配置部102に配置すると、親モジュール101のアンテナ部と子モジュール111,112のアンテナ部とが近距離、例えば数ミリメートル(以下、mmとする)の間隔を保って対向する状態が保持される。ここで、送受信を行う電子機器間で、少なくとも送信側の電子機器のアンテナ部から放射される信号が、受信側の電子機器のアンテナ部に到達する距離を近距離とし、近距離を挟んで電子機器のアンテナ部が対向している状態を近接しているとする。例えば、子モジュール111を配置部102aに配置したとき、子モジュール111のアンテナ部10eと親モジュール101のアンテナ部10a、子モジュール111のアンテナ部10fと親モジュール101のアンテナ部10bとが数mmの空間を挟んで対向し、非接触近距離通信が可能となる。   The child modules 111 and 112 are small electronic devices and are storage devices having a function of storing data. The child module 111 has antenna portions 10e and 10f on the surface facing the antenna portions 10a, 10b, 10c, and 10d of the parent module 101 when placed in the placement portions 102a and 102b of the parent module 101. The child module 112 has the same configuration. When the child modules 111 and 112 are arranged in the arrangement unit 102 on the parent module 101, the antenna unit of the parent module 101 and the antenna unit of the child modules 111 and 112 are close to each other, for example, several millimeters (hereinafter referred to as mm). The state of facing each other is maintained. Here, between the electronic devices that perform transmission and reception, at least the signal radiated from the antenna unit of the electronic device on the transmission side reaches the antenna unit of the electronic device on the reception side as a short distance, and the electronic device sandwiches the short distance. It is assumed that the state where the antenna portions of the devices are facing each other is close. For example, when the child module 111 is arranged in the arrangement unit 102a, the antenna unit 10e of the child module 111 and the antenna unit 10a of the parent module 101, and the antenna unit 10f of the child module 111 and the antenna unit 10b of the parent module 101 are several mm. Opposing each other across the space, non-contact near field communication becomes possible.

アンテナ部10a,10b,10c,10d,10e,10fは、両端が第1の給電点と第2の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第1のアンテナ線路と、第1のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる直線状のアンテナ素子が形成する第2のアンテナ線路と、を有し、第2のアンテナ線路が第1のアンテナ線路と交差して配置される形状を有する。なお、親モジュール101のアンテナ部10a,10b,10c,10dと、子モジュール111のアンテナ部10e,10fとは、面対称で同じ形状を有する。これにより、例えば、子モジュール111を親モジュール101の配置部102aに配置して親モジュール101のアンテナ部10aと子モジュール111のアンテナ部10eとを対向させたとき、互いのアンテナ素子の位置は重なる。親モジュール101と、子モジュール111,112とは、対向するアンテナ部10を介して電磁波をやり取りすることで通信を行う。   The antenna units 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f include a first antenna line formed by a linear antenna element whose both ends are connected to the first feeding point and the second feeding point, and the first antenna. A second antenna line formed by a linear antenna element extending in a direction perpendicular to the line direction of the line, and a shape in which the second antenna line intersects with the first antenna line. Have. The antenna units 10a, 10b, 10c, and 10d of the parent module 101 and the antenna units 10e and 10f of the child module 111 are plane-symmetric and have the same shape. Thereby, for example, when the child module 111 is arranged in the arrangement unit 102a of the parent module 101 and the antenna unit 10a of the parent module 101 and the antenna unit 10e of the child module 111 are opposed to each other, the positions of the antenna elements overlap each other. . The parent module 101 communicates with the child modules 111 and 112 by exchanging electromagnetic waves via the antenna unit 10 facing each other.

図1の例では、子モジュール111と親モジュール101とは、それぞれ1組のアンテナ部10e,10fと、アンテナ部10a,10bとを有する。これは、親モジュール101と子モジュール111とが双方向の通信を行うために設けられている。例えば、親モジュール101がアンテナ部10aを送信用、アンテナ部10bを受信用に用いるとき、子モジュール111はアンテナ部10eを受信用、アンテナ部10fを送信用に用いる。なお、各電子機器が搭載するアンテナ部の個数は、電子機器間で実行する処理に応じて適宜決定される。以下では、アンテナ部10a,10b,10c,10d,10e,10fを特に限定する必要がないときは、アンテナ部10と表記して説明する。   In the example of FIG. 1, each of the child module 111 and the parent module 101 has a pair of antenna units 10e and 10f and antenna units 10a and 10b. This is provided in order for the parent module 101 and the child module 111 to perform bidirectional communication. For example, when the parent module 101 uses the antenna unit 10a for transmission and the antenna unit 10b for reception, the child module 111 uses the antenna unit 10e for reception and the antenna unit 10f for transmission. Note that the number of antenna units mounted on each electronic device is appropriately determined according to processing executed between the electronic devices. Below, when it is not necessary to specifically limit the antenna units 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f, they will be described as the antenna unit 10.

次に、アンテナ部10について説明する。図2は、アンテナ部の構成例を示した上面図である。図2は、例えば、親モジュール101のアンテナ部10を図1における上方から見た図である。以下、アンテナ部の構成例を示す上面図の説明では、便宜的に図の水平方向をx方向、垂直方向をy方向とする。   Next, the antenna unit 10 will be described. FIG. 2 is a top view illustrating a configuration example of the antenna unit. 2 is a diagram of the antenna unit 10 of the parent module 101 as viewed from above in FIG. Hereinafter, in the explanation of the top view showing the configuration example of the antenna unit, the horizontal direction in the figure is the x direction and the vertical direction is the y direction for convenience.

アンテナ部10は、多層配線基板の表層の配線基板20上に形成され、第1の給電点であるポート1(11)、第2の給電点であるポート2(12)、第1のアンテナ線路を形成するアンテナ素子13a、第2のアンテナ線路を形成するアンテナ素子13b,13c,13d,13e及びグランド(以下、GNDとする)ガードリング15を有する。   The antenna unit 10 is formed on the wiring board 20 on the surface layer of the multilayer wiring board, and includes a port 1 (11) as a first feeding point, a port 2 (12) as a second feeding point, and a first antenna line. Antenna element 13a forming the second antenna line, antenna elements 13b, 13c, 13d, 13e forming the second antenna line, and a ground (hereinafter referred to as GND) guard ring 15.

ポート1(11)及びポート2(12)は、差動信号を入力する一対のポートであり、一方が+側(ポジティブ)、他方が−側(ネガティブ)として結線する。GNDガードリング15は、後述するビア(VIA)を通して裏面または内装のGND層と接続される。なお、GNDガードリング15を有さない構成とすることもできる。   The port 1 (11) and the port 2 (12) are a pair of ports for inputting differential signals, and one is connected as a positive side (positive) and the other as a negative side (negative). The GND guard ring 15 is connected to the backside or interior GND layer through a via (VIA) described later. Note that a configuration without the GND guard ring 15 may be employed.

第1のアンテナ線路は、直線状のアンテナ素子13aが、ポート1(11)とポート2(12)を繋ぐ。第2のアンテナ線路は、第1のアンテナ線路に対して垂直方向に延びる直線状のアンテナ素子13b,13c,13d,13eが形成し、第1のアンテナ線路上に所定の間隔で周期的に配置される。図2の例では、第2のアンテナ線路を形成するアンテナ素子13b,13c,13d,13eは、図2のy方向の中心点で、第1のアンテナ線路を形成するアンテナ素子13aと電気的に接続する。以下、便宜的に、ポート1(11)とポート2(12)を繋ぐ直線状の第1のアンテナ線路をアンテナ本線、アンテナ本線に対し垂直方向に枝状に延びる第2のアンテナ線路をアンテナ枝と表記し、図2に示したアンテナ本線とアンテナ枝とを有するアンテナ線路の形状を枝分かれ形状とする。また、アンテナのx方向の長さになるアンテナ本線の線路長をL1、y方向の長さになるアンテナ枝の線路長をL2とする。アンテナ枝の線路長及びアンテナ枝をどの程度の間隔でアンテナ本線に配置するかは、所望の伝送性能に応じて適宜決定する。   In the first antenna line, a linear antenna element 13a connects port 1 (11) and port 2 (12). The second antenna line is formed by linear antenna elements 13b, 13c, 13d, and 13e extending in a direction perpendicular to the first antenna line, and periodically arranged at predetermined intervals on the first antenna line. Is done. In the example of FIG. 2, the antenna elements 13b, 13c, 13d, and 13e that form the second antenna line are electrically connected to the antenna element 13a that forms the first antenna line at the center point in the y direction of FIG. Connecting. Hereinafter, for convenience, the linear first antenna line connecting the port 1 (11) and the port 2 (12) is the main antenna line, and the second antenna line extending in a branch shape perpendicular to the main antenna line is the antenna branch. The antenna line having the main antenna line and the antenna branch shown in FIG. Further, the line length of the antenna main line that is the length in the x direction of the antenna is L1, and the line length of the antenna branch that is the length in the y direction is L2. The distance between the antenna branch line length and the antenna branch arrangement in the main antenna line is appropriately determined according to the desired transmission performance.

このように、アンテナ部10は、差動信号を入出力するポート1(11)とポート2(12)を繋ぐ直線状のアンテナ線路(アンテナ本線)に対して、垂直方向に棒状のアンテナ線路(アンテナ枝)が配置されている。この垂直方向の棒状のアンテナ枝の配置間隔が、アンテナ部10を、周期性を有するアンテナと同様に機能させ、アンテナ枝が配置されていない状態よりも伝送特性を向上させることができる。この結果、同じ伝送性能を得ようとしたとき、図12に示した従来の直線状のアンテナの線路長L19よりも、x方向のアンテナ本線の線路長L1を短くすることができる。なお、前述のように、対向する電子機器のアンテナ部は、面対称(鏡映対称)の形状になる。例えば、図2に示した枝分かれ形状のアンテナ線路を有するアンテナ部10が親モジュールのアンテナ部10a,10b,10c,10dの形状であるとき、対向する子モジュール111のアンテナ部10e,10fを、子モジュール111が配置部102aに配置されたときに親モジュール101方向から見たとき、そのアンテナ線路の形状は、図2の枝分かれ形状と面対称の形状になる。   As described above, the antenna unit 10 has a rod-like antenna line (vertical antenna line (vertical main line)) that connects the port 1 (11) and the port 2 (12) for inputting and outputting differential signals in the vertical direction. Antenna branch) is arranged. This arrangement interval of the rod-shaped antenna branches in the vertical direction allows the antenna unit 10 to function in the same manner as an antenna having periodicity, and can improve the transmission characteristics as compared with a state where no antenna branches are arranged. As a result, when trying to obtain the same transmission performance, the line length L1 of the antenna main line in the x direction can be made shorter than the line length L19 of the conventional linear antenna shown in FIG. Note that, as described above, the antenna unit of the opposing electronic device has a plane symmetry (mirror symmetry) shape. For example, when the antenna unit 10 having a branched antenna line shown in FIG. 2 has the shape of the antenna units 10a, 10b, 10c, and 10d of the parent module, the antenna units 10e and 10f of the opposing child module 111 are When viewed from the direction of the parent module 101 when the module 111 is arranged in the arrangement unit 102a, the shape of the antenna line is symmetrical with the branching shape of FIG.

図3は、アンテナ部が形成される多層配線基板の積層例を示す断面図である。図3に示した配線基板20は、1層の誘電体層202の上下を金属層201,203で挟んだ二層構造を有する多層配線基板である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a multilayer wiring board on which an antenna portion is formed. The wiring substrate 20 shown in FIG. 3 is a multilayer wiring substrate having a two-layer structure in which a single dielectric layer 202 is sandwiched between metal layers 201 and 203.

電子機器に組み込んだとき、表面側になる最上層の表層金属層(導電体層)201は、アンテナ部10が形成されるアンテナ配線層である。以下、アンテナ配線層201とする。アンテナ配線層201の下層には、誘電体層202が設けられている。誘電体層202は、例えば、FR4(ガラスエポキシ基板)等で構成される。その下層の裏面となる裏面金属層203は、GND層になる。以下、GND層203とする。ビア204は、層間の配線を接続する。   When incorporated in an electronic device, the uppermost surface metal layer (conductor layer) 201 on the surface side is an antenna wiring layer on which the antenna unit 10 is formed. Hereinafter, the antenna wiring layer 201 is used. A dielectric layer 202 is provided below the antenna wiring layer 201. The dielectric layer 202 is made of, for example, FR4 (glass epoxy substrate). The back surface metal layer 203 serving as the back surface of the lower layer becomes a GND layer. Hereinafter, the GND layer 203 is used. The via 204 connects wiring between layers.

図3では、2層の構成例を示したが、層構成はこれに限定されない。例えば、アンテナ配線層を2層以上有する多層構造としてもよい。また、基板は、多層リジットプリント配線基板、多層フレキシブルプリント配線基板、または多層セラミック配線基板等、通常の電子機器において用いられる多層基板の材料が用いられる。   Although FIG. 3 shows a configuration example of two layers, the layer configuration is not limited to this. For example, a multilayer structure having two or more antenna wiring layers may be used. The substrate is made of a multilayer substrate material used in a normal electronic device such as a multilayer rigid printed wiring substrate, a multilayer flexible printed wiring substrate, or a multilayer ceramic wiring substrate.

図4は、アンテナ線路間の信号伝達を示した図である。(a)は、ポート1からの信号入力時(t0)の状態を示している。(b)は、t1経過後の状態を示している。図4は、図1に示した子モジュール111を親モジュール101の配置部102aに配置したときの状態を親モジュール101の側面方向から見たときの図である。図4の例は、下側が、親モジュール101のアンテナ部10aのポート1(11a)、ポート2(12a)、アンテナ素子13aであるとする。上側は、対向する子モジュール111のアンテナ部10eのポート1をポート3(11e)、ポート2をポート4(12e)、アンテナ素子13eとしている。子モジュールのポート1,2を図4においてポート3,4としているのは、親モジュールのポートと区別するためである。親モジュール101のアンテナ部10aと、子モジュール111のアンテナ部10eとは、距離dを介して対向する。距離dは、前述のように、非接触通信が可能な数mm程度の近接距離である。ここでは、ポート1(11a)、ポート2(12a)を送信側、ポート3(11e)、ポート4(12e)を受信側として説明する。送信側のポート1(11a)、ポート2(12a)から差動信号が入力すると、アンテナ線路(アンテナ素子13a)に流れる信号によって電界と磁界が放射され、近傍にあるポート3(11e)とポート4(12e)を接続するアンテナ線路(アンテナ素子13e)上を伝わる信号を誘起する。   FIG. 4 is a diagram illustrating signal transmission between antenna lines. (A) shows the state at the time of signal input from port 1 (t0). (B) has shown the state after t1 progress. FIG. 4 is a view of the state when the child module 111 shown in FIG. 1 is arranged in the arrangement unit 102 a of the parent module 101 when viewed from the side surface direction of the parent module 101. In the example of FIG. 4, the lower side is assumed to be the port 1 (11 a), the port 2 (12 a), and the antenna element 13 a of the antenna unit 10 a of the parent module 101. On the upper side, the port 1 of the antenna unit 10e of the opposing child module 111 is the port 3 (11e), the port 2 is the port 4 (12e), and the antenna element 13e. The reason why the ports 1 and 2 of the child module are designated as ports 3 and 4 in FIG. 4 is to distinguish them from the ports of the parent module. The antenna unit 10a of the parent module 101 and the antenna unit 10e of the child module 111 face each other via a distance d. As described above, the distance d is a proximity distance of about several millimeters where non-contact communication is possible. Here, port 1 (11a) and port 2 (12a) will be described as the transmission side, and port 3 (11e) and port 4 (12e) will be described as the reception side. When a differential signal is input from the port 1 (11a) and the port 2 (12a) on the transmission side, an electric field and a magnetic field are radiated by a signal flowing through the antenna line (antenna element 13a), and the nearby port 3 (11e) and port 4 (12e) to induce a signal transmitted on the antenna line (antenna element 13e).

(a)ポート1からの信号入力時(t0)は、親モジュール101のアンテナ部10aのポート1(11a)から差動信号を入力したときを時刻t0とし、時刻t0における状態を示している。なお、実際の通信処理では、ポート2(12a)からも対となる差動信号が入力するが、説明を簡単にするため、図4では省略している。   (A) When a signal is input from the port 1 (t0), the time t0 is the time when a differential signal is input from the port 1 (11a) of the antenna unit 10a of the parent module 101, and the state at the time t0 is shown. In the actual communication process, a pair of differential signals are also input from the port 2 (12a), but are omitted from FIG. 4 for the sake of simplicity.

(b)t1経過後は、t0からt1が経過したときに状態を示しており、親モジュール101のアンテナ部10aのポート1(11a)から入力した差動信号が、各ポートに伝達したときの状態を示している。ここでは、子モジュール111のアンテナ部10eのポート3(11e)で受信する信号について説明する。親モジュール101のポート1(11a)から入力された信号は、親モジュール101のポート2(12a)へも伝達される。この信号は、終端されずに再度ポート2(12a)からポート1(11a)へ向かって反射する。子モジュール111のポート3(11e)では、ポート2(12a)からの反射波と、本来のポート1(11a)から来た信号が重畳して観測される。さらに、ポート1(11a)から入力した信号は、子モジュール111のポート4(12e)にも伝達し、ポート4(12e)で終端されず、反射波となって、ポート3(11e)へ入力していた。ポート2(12a)及びポート4(12e)からの反射波は、ノイズに相当する。このように、ポート3(11e)では、本来のポート1(11a)から来た信号に、ポート2(12a)及びポート4(12e)からの反射波(ノイズ)が重畳された信号になる。   (B) After t1, the state is shown when t1 has elapsed from t0, and the differential signal input from the port 1 (11a) of the antenna unit 10a of the parent module 101 is transmitted to each port. Indicates the state. Here, a signal received by the port 3 (11e) of the antenna unit 10e of the child module 111 will be described. A signal input from the port 1 (11a) of the parent module 101 is also transmitted to the port 2 (12a) of the parent module 101. This signal is not terminated and is reflected again from port 2 (12a) toward port 1 (11a). At the port 3 (11e) of the child module 111, the reflected wave from the port 2 (12a) and the signal coming from the original port 1 (11a) are superposed and observed. Further, the signal input from the port 1 (11a) is also transmitted to the port 4 (12e) of the child module 111, and is not terminated at the port 4 (12e), but becomes a reflected wave and input to the port 3 (11e). Was. The reflected waves from the port 2 (12a) and the port 4 (12e) correspond to noise. As described above, the port 3 (11e) is a signal in which the reflected wave (noise) from the port 2 (12a) and the port 4 (12e) is superimposed on the original signal from the port 1 (11a).

次に、図2に示した実施の形態のアンテナ部10を有するアンテナ装置を透過特性によって評価する。ここでは、透過特性は、図4のポート1及びポート2から差動信号を入力したとき、ポート3及びポート4でどの程度受信できたかを示す指標である。例えば、ポート3,4で検出された受信信号の大きさを、ポート1,2から送信した送信信号の大きさで割って算出する。ここでは、所望の伝送性能を、「通信周波数が7.0GHzを中心とする所定の範囲の帯域において、−7.0dB以上の透過量を得る」とした場合について説明する。   Next, the antenna apparatus having the antenna unit 10 according to the embodiment shown in FIG. 2 is evaluated based on the transmission characteristics. Here, the transmission characteristic is an index indicating how much the port 3 and the port 4 can receive when a differential signal is input from the port 1 and the port 2 in FIG. For example, the magnitude of the received signal detected at the ports 3 and 4 is calculated by dividing the magnitude of the received signal transmitted from the ports 1 and 2. Here, a case will be described in which the desired transmission performance is “a transmission amount of −7.0 dB or more is obtained in a band in a predetermined range centering on a communication frequency of 7.0 GHz”.

図5は、実施の形態のアンテナ装置と従来のアンテナ装置の透過特性を示した図である。(a)は、実施の形態のアンテナ装置の透過特性、(b)は、従来のアンテナ装置の透過特性を示している。また、図5の横軸は通信周波数(単位はGHz)、縦軸は透過量(単位はdB)を示している。   FIG. 5 is a diagram showing the transmission characteristics of the antenna device of the embodiment and the conventional antenna device. (A) is the transmission characteristic of the antenna apparatus of embodiment, (b) has shown the transmission characteristic of the conventional antenna apparatus. Further, the horizontal axis of FIG. 5 indicates the communication frequency (unit is GHz), and the vertical axis indicates the transmission amount (unit is dB).

(a)実施の形態のアンテナ装置の透過特性は、アンテナ装置が図2に示したアンテナ部10のように、アンテナ線路が枝分かれ形状を有するときの透過特性である。なお、図5(a)の透過特性は、アンテナ部10のアンテナ線路の大きさが、L1=5.0mm、L2=5.0mmのときのものである。図5(a)を参照すると、図2のアンテナ部10は、7.0GHzにおいて−6.7dBの透過特性値が得られる。   (A) The transmission characteristic of the antenna device of the embodiment is a transmission characteristic when the antenna line has a branched shape like the antenna unit 10 shown in FIG. The transmission characteristics in FIG. 5A are those when the size of the antenna line of the antenna unit 10 is L1 = 5.0 mm and L2 = 5.0 mm. Referring to FIG. 5A, the antenna unit 10 of FIG. 2 can obtain a transmission characteristic value of −6.7 dB at 7.0 GHz.

(b)従来のアンテナ装置の透過特性は、アンテナ装置が図12に示したアンテナ部94のように、アンテナ線路が直線状の形状を有するときの透過特性である。なお、図5(b)の透過特性は、アンテナ部94のアンテナ線路の大きさが、L19=50.0mmのときのものである。図5(b)を参照すると、図12のアンテナ部94は、7.0GHzにおいて−5.9dBの透過特性値が得られる。   (B) The transmission characteristic of the conventional antenna device is a transmission characteristic when the antenna line has a linear shape like the antenna unit 94 shown in FIG. In addition, the transmission characteristic of FIG.5 (b) is a thing when the magnitude | size of the antenna track | line of the antenna part 94 is L19 = 50.0mm. Referring to FIG. 5B, the antenna unit 94 of FIG. 12 can obtain a transmission characteristic value of −5.9 dB at 7.0 GHz.

このように、図2のアンテナ部10に示した枝分かれ形状のアンテナ線路によれば、所望の帯域において、従来の直線状のアンテナ線路と比較して約1/10の長さの線路長で同等の性能が得られることがわかる。これにより、所望の性能を得るアンテナ部の大きさを、従来よりも小さくすることが可能となる。また、アンテナ部10のアンテナ本線の線路長方向(図2におけるx方向)を短くすることができるので、例えば、親モジュール101のように、複数のアンテナ部を搭載する電子機器におけるアンテナ部の配置を容易にすることができる。これにより、従来の直線形状のアンテナをx方向に並べて配置する場合に比べて、多くのアンテナ部を配置することが可能となり、給電のための配線の複雑化も解消される。   As described above, according to the branched antenna line shown in the antenna unit 10 of FIG. 2, the line length is about 1/10 as long as the conventional linear antenna line in the desired band. It can be seen that the following performance can be obtained. This makes it possible to reduce the size of the antenna unit for obtaining desired performance as compared with the conventional case. Further, since the line length direction (x direction in FIG. 2) of the antenna main line of the antenna unit 10 can be shortened, for example, the arrangement of the antenna unit in an electronic device in which a plurality of antenna units are mounted like the parent module 101. Can be made easier. As a result, it is possible to arrange a larger number of antenna portions than in the case where conventional linear antennas are arranged side by side in the x direction, and the complexity of wiring for power supply is also eliminated.

以下、実施の形態のアンテナ部について詳細に説明し、伝送性能が改善した理由を説明する。
図6は、図2に示したアンテナの一単位のアンテナエレメントを示した図である。図2のアンテナ線路は、図2のy方向に延びるアンテナ素子のひとつと、y方向に延びるアンテナ素子を繋ぐx方向のアンテナ素子とを1単位として構成されている。図6に示した1単位のアンテナエレメント130は、アンテナ部10のアンテナ線路の枝部を形成するアンテナ線路(枝)132と、アンテナ本線を形成するアンテナ線路(本線)131とを有する。アンテナ線路(枝)132は、図2のアンテナ枝を形成するアンテナ素子13b,13c,13d,13eのいずれかに相当する。アンテナ線路(本線)131は、図2の第1のアンテナ本線を形成する13aの一部であり、第2のアンテナ線路間を繋ぐ部分を切り出したものである。例えば、アンテナ線路(枝)132が、図2のアンテナ素子13cのとき、アンテナ線路(本線)131は、図2のアンテナ本線を形成するアンテナ素子13aの、アンテナ枝を形成するアンテナ素子13cからアンテナ素子13dまでの区間のアンテナ素子である。図7は、図6に示したアンテナエレメントの等価回路である。線路長L2、幅Wのアンテナ線路(枝)132によって、伝送方向に対して並列にコイル(L)成分が生成される。また、線路長L3、幅S1のアンテナ線路(本線)131によって、次のアンテナエレメントと接続される点において、コンデンサ(C)成分が直列に生成される。このようなアンテナエレメントが複数配置されることによって、図2に示したアンテナ部10のアンテナ線路が構成される。図2のアンテナ部10のアンテナ線路では、このアンテナエレメントが4本接続されている。なお、例えば、左から順に配置したとき、配置順の最後のアンテナエレメントは、アンテナ線路(本線)131部分を有さない。このように、アンテナ部10のアンテナ線路を構成することにより、アンテナ線路(枝)131の配置間隔は周期性を有する。
Hereinafter, the antenna unit of the embodiment will be described in detail, and the reason why the transmission performance has been improved will be described.
FIG. 6 is a diagram showing an antenna element as a unit of the antenna shown in FIG. The antenna line in FIG. 2 is configured with one of the antenna elements extending in the y direction and the antenna element in the x direction connecting the antenna elements extending in the y direction as one unit. 6 includes an antenna line (branch) 132 that forms a branch of the antenna line of the antenna unit 10 and an antenna line (main line) 131 that forms an antenna main line. The antenna line (branch) 132 corresponds to one of the antenna elements 13b, 13c, 13d, and 13e forming the antenna branch of FIG. The antenna line (main line) 131 is a part of 13a that forms the first antenna main line in FIG. 2, and is a cut-out portion that connects the second antenna lines. For example, when the antenna line (branch) 132 is the antenna element 13c in FIG. 2, the antenna line (main line) 131 is an antenna from the antenna element 13c that forms the antenna branch of the antenna element 13a that forms the antenna main line in FIG. It is an antenna element in a section up to the element 13d. FIG. 7 is an equivalent circuit of the antenna element shown in FIG. A coil (L) component is generated in parallel to the transmission direction by the antenna line (branch) 132 having a line length L2 and a width W. In addition, a capacitor (C) component is generated in series at the point connected to the next antenna element by the antenna line (main line) 131 having the line length L3 and the width S1. By arranging a plurality of such antenna elements, the antenna line of the antenna unit 10 shown in FIG. 2 is configured. Four antenna elements are connected in the antenna line of the antenna unit 10 of FIG. For example, when the antenna elements are arranged in order from the left, the last antenna element in the arrangement order does not have the antenna line (main line) 131 portion. Thus, by configuring the antenna line of the antenna unit 10, the arrangement interval of the antenna lines (branches) 131 has periodicity.

ところで、周期性を利用した一般的なアンテナの例として八木・宇多アンテナが知られている。八木・宇多アンテナは、送信機または受信機に接続する輻射管の両側に、導波管と反射管が配置されている。そして、輻射管から出た電波が、導波管と反射管から戻ってくることで放射の効率を向上させている。また、その管の配置間隔は、波長の1/4程度である。例えば、誘電体層202における7.0GHzの1/4波長の大きさは、約4.9mmになる。したがって、八木・宇多アンテナと同等のアンテナを形成した場合、必要な大きさは、少なくとも4.9mmの倍になる。なお、ここでは、八木・宇多アンテナを例としたが、一般的な周期性のアンテナは、電波の腹と節が重なるような波長の周期でアンテナ素子を配置するので、その大きさを小さくすることができなかった。   By the way, the Yagi-Uta antenna is known as an example of a general antenna using periodicity. In the Yagi / Uta antenna, a waveguide and a reflection tube are arranged on both sides of a radiation tube connected to a transmitter or a receiver. And the radio wave emitted from the radiation tube returns from the waveguide and the reflection tube, thereby improving the radiation efficiency. Further, the arrangement interval of the tubes is about ¼ of the wavelength. For example, the size of the 1/4 wavelength of 7.0 GHz in the dielectric layer 202 is about 4.9 mm. Therefore, when an antenna equivalent to the Yagi / Uta antenna is formed, the required size is at least double 4.9 mm. In this example, the Yagi / Uta antenna is used as an example. However, in general periodic antennas, the antenna elements are arranged with a period of a wavelength such that the antinodes and nodes of radio waves overlap, so the size is reduced. I couldn't.

しかし、図2に示したアンテナ部10では、図6に示したアンテナエレメントを複数配置し、かつ、通信相手の電子機器のアンテナ部10のアンテナ線路を面対称の形状とし、近接して対向させることにより、通信効率を向上させている。例えば、図5に示した例では、約5mmの幅にアンテナエレメントを4本接続している。このときの配置間隔W+S1は、約1.7mmとなる。7.0GHz周波数では、1/4波長は約4.9mmとなることから、1/12波長の間隔でアンテナエレメントを配置できていることになる。したがって、アンテナ部10を小型化することが可能となる。   However, in the antenna unit 10 shown in FIG. 2, a plurality of antenna elements shown in FIG. 6 are arranged, and the antenna line of the antenna unit 10 of the electronic device of the communication partner is formed in a plane-symmetric shape so as to face each other close to each other. As a result, communication efficiency is improved. For example, in the example shown in FIG. 5, four antenna elements are connected to a width of about 5 mm. The arrangement interval W + S1 at this time is about 1.7 mm. At the 7.0 GHz frequency, the quarter wavelength is about 4.9 mm, and thus the antenna elements can be arranged at intervals of 1/12 wavelength. Therefore, the antenna unit 10 can be reduced in size.

なお、図6に示したアンテナエレメントのy方向のアンテナ線路長L2、y方向のアンテナ線路の幅W、次単位との距離を決めるx方向のアンテナ線路長S1と、x方向のアンテナ線路長の幅L3、及びアンテナエレメントをいくつ接続するかは、最急降下法等の最適化アルゴリズムを用いて決定する。例えば、達成したい伝送量と周波数を設定し、ある適当な初期値から始めてその値を更新しながらシミュレーションを繰り返し、最適な値を求める。   The antenna line length L2 in the y direction of the antenna element shown in FIG. 6, the width W of the antenna line in the y direction, the antenna line length S1 in the x direction that determines the distance from the next unit, and the antenna line length in the x direction The width L3 and how many antenna elements are connected are determined using an optimization algorithm such as the steepest descent method. For example, the transmission amount and frequency to be achieved are set, and the simulation is repeated while starting from a certain appropriate initial value and updating the value to obtain the optimum value.

一例として、達成したい通信周波数を7.0GHz、アンテナ素子の幅WとL3を固定とし、図2に示したように接続するアンテナエレメントを4本とした枝分かれ形状における最適値を求める場合について説明する。ここでは説明を簡単にするため、x方向のアンテナ線路長L1と、y方向のアンテナ線路長L2とを変数とし、最適値を求めるとする。アンテナエレメントは4本に固定、Wも固定であるので、x方向のアンテナ線路長L1は、S1によって決まる。まず、x方向のアンテナ線路長L1またはy方向のアンテナ線路長L2に適当な初期値を設定する。例えば、アンテナ部10の大きさとして許容できる最大値等を設定する。そして、もう一方の線路長の最適値を求める。例えば、x方向のアンテナ線路長L1に初期値を設定し、y方向のアンテナ線路長L2を変化させてシミュレーションを行い、アンテナ線路長L2の仮の最適値を求める。そして、y方向のアンテナ線路長L2の仮の最適値に基づいて、x方向のアンテナ線路長L1がさらに小さくできるかどうか判定し、小さくできるときは、アンテナ線路長L1の値を小さくする。小さくしたアンテナ線路長L1に基づいて、アンテナ線路長L2を変化させてシミュレーションを行い、アンテナ線路長L2の最適値を求める。このような手順を繰り返し、アンテナ線路長L1,L2の最適値を得ることができる。   As an example, a case will be described in which the optimum value is obtained in a branching shape in which the communication frequency desired to be achieved is 7.0 GHz, the width W and L3 of the antenna element are fixed, and four antenna elements are connected as shown in FIG. . Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the antenna line length L1 in the x direction and the antenna line length L2 in the y direction are variables and an optimum value is obtained. Since the antenna elements are fixed to four and W is also fixed, the antenna line length L1 in the x direction is determined by S1. First, an appropriate initial value is set for the antenna line length L1 in the x direction or the antenna line length L2 in the y direction. For example, an allowable maximum value or the like is set as the size of the antenna unit 10. Then, the optimum value of the other line length is obtained. For example, an initial value is set for the antenna line length L1 in the x direction, a simulation is performed by changing the antenna line length L2 in the y direction, and a provisional optimum value of the antenna line length L2 is obtained. Then, based on the provisional optimum value of the antenna line length L2 in the y direction, it is determined whether or not the antenna line length L1 in the x direction can be further reduced. If it can be reduced, the value of the antenna line length L1 is reduced. Based on the reduced antenna line length L1, simulation is performed by changing the antenna line length L2, and the optimum value of the antenna line length L2 is obtained. By repeating such a procedure, the optimum values of the antenna line lengths L1 and L2 can be obtained.

図8は、水平方向のアンテナ線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。図8の実線は、図2に示したアンテナ部10について、y方向のアンテナ線路長L2を固定とし、x方向のアンテナ線路長L1を変化させた場合の透過特性を示した図である。図8の例では、y方向のアンテナ線路長L2を5.0mmに固定している。また、通信周波数は、7.0GHzとしている。図8の鎖線は、比較のため、図12に示した従来のアンテナ部94のx方向のアンテナ線路長L1を変化させた場合の透過特性を示した図である。   FIG. 8 is a diagram showing transmission characteristics when the antenna line length in the horizontal direction is changed. The solid line in FIG. 8 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the antenna unit 10 illustrated in FIG. 2 when the antenna line length L2 in the y direction is fixed and the antenna line length L1 in the x direction is changed. In the example of FIG. 8, the antenna line length L2 in the y direction is fixed to 5.0 mm. The communication frequency is 7.0 GHz. 8 is a diagram showing the transmission characteristics when the antenna line length L1 in the x direction of the conventional antenna unit 94 shown in FIG. 12 is changed for comparison.

図8を参照すると、図2に示した枝分かれ形状のアンテナ線路は、従来の直線形状のアンテナ線路の場合と比較し、x方向のアンテナ線路長が短いところで高い透過特性を得ることがわかる。例えば、−10dBの性能を得ようとしたとき、実施の形態の枝分かれ形状であれば、x方向のアンテナ線路長が6.0mm以下で所望の性能を得ることができる。これに対し、アンテナ線路が直線形状であるときは、14.0mmを超えても所望の性能を得ることができない。   Referring to FIG. 8, it can be seen that the branched antenna line shown in FIG. 2 obtains high transmission characteristics when the antenna line length in the x direction is shorter than that of the conventional linear antenna line. For example, when trying to obtain a performance of −10 dB, the desired performance can be obtained with the antenna line length in the x direction of 6.0 mm or less if the branched shape of the embodiment. On the other hand, when the antenna line has a linear shape, desired performance cannot be obtained even if it exceeds 14.0 mm.

図9は、アンテナ線路の全線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。図9の実線は、図2に示したアンテナ部10について、y方向のアンテナ線路長L2及びx方向のアンテナ線路長L1をすべて合算した総アンテナ線路長を変化させた場合の透過特性を示した図である。また、図9の鎖線は、図12に示した従来のアンテナ部94のアンテナ線路長L1を変化させた場合の透過特性を示した図である。   FIG. 9 is a diagram showing transmission characteristics when the total length of the antenna line is changed. The solid line in FIG. 9 shows the transmission characteristics when the total antenna line length is changed by adding up the antenna line length L2 in the y direction and the antenna line length L1 in the x direction for the antenna unit 10 shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing transmission characteristics when the antenna line length L1 of the conventional antenna unit 94 shown in FIG. 12 is changed.

図9を参照すると、図2に示した枝分かれ形状のアンテナ線路は、従来の直線形状のアンテナ線路の場合と比較し、総アンテナ線路長が短いところで高い透過特性を得ることがわかる。例えば、−10.0dBの性能を得ようとしたとき、実施の形態の枝分かれ形状であれば、総アンテナ線路長が26.0mm以下で所望の性能を得ることができる。これに対し、アンテナ線路が直線形状であるときは、26.0mmを超えないと所望の性能を得ることができない。このように、総アンテナ線路長でみても、アンテナ線路長を短くすることができる。   Referring to FIG. 9, it can be seen that the branched antenna line shown in FIG. 2 obtains a high transmission characteristic when the total antenna line length is short as compared with the case of the conventional linear antenna line. For example, when the performance of -10.0 dB is obtained, the desired performance can be obtained with the total antenna line length of 26.0 mm or less if the branched shape of the embodiment. On the other hand, when the antenna line has a linear shape, desired performance cannot be obtained unless it exceeds 26.0 mm. Thus, the antenna line length can be shortened even in terms of the total antenna line length.

なお、上記の説明では、接続するアンテナエレメントの数や、アンテナ線路の幅W,L3を固定として最適値を求める場合について説明したが、これらもパラメータとして、適宜最適値を求めるとしてもよい。   In the above description, the case where the optimum value is obtained with the number of antenna elements to be connected and the widths W and L3 of the antenna line fixed is described. However, the optimum value may be obtained as a parameter as appropriate.

ところで、図2に示したアンテナ線路は、一例であり、別の配置パターンを持つことができる。図10は、他の実施の形態のアンテナの構成例を示した図である。図2と同じものには同じ番号を付す。   By the way, the antenna line shown in FIG. 2 is an example, and can have another arrangement pattern. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an antenna according to another embodiment. The same components as those in FIG.

図10のアンテナ部10−1は、アンテナ素子13が形成するアンテナ本線及びアンテナ枝の配置は、図2と同様である。このアンテナ部10−1は、図6に示したアンテナエレメントのy方向の両端にグランド(GND)へのビア16が追加された構成となっている。図10の各黒丸が、それぞれグランド(GND)へのビア16に対応する。このような構成をとることにより、図7に示した等価回路におけるコイル成分(L)が接地された構成となる。   In the antenna unit 10-1 in FIG. 10, the arrangement of the antenna main line and the antenna branch formed by the antenna element 13 is the same as that in FIG. The antenna unit 10-1 has a configuration in which vias 16 to the ground (GND) are added to both ends in the y direction of the antenna element shown in FIG. Each black circle in FIG. 10 corresponds to a via 16 to the ground (GND). By adopting such a configuration, the coil component (L) in the equivalent circuit shown in FIG. 7 is grounded.

次に、このようなアンテナ装置を搭載した電子機器システムの一例として、携帯型のコンテンツストレージと、このコンテンツストレージへのデータ書き込みや読み出し処理を行う装置を有する電子機器システムについて説明する。   Next, as an example of an electronic device system equipped with such an antenna device, an electronic device system having a portable content storage and a device for performing data writing and reading processing on the content storage will be described.

図11は、電子機器システムの構成例を示した図である。電子機器システムは、コンテンツストレージである子モジュール220と、子モジュール220のストレージへのデータ記録処理と、データ読み出し処理を行う親モジュール210と、を有する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an electronic device system. The electronic device system includes a child module 220 that is a content storage, a data recording process in the child module 220 storage, and a parent module 210 that performs a data read process.

図11に示した子モジュール220は、コンテンツデータを記憶するストレージ221a,221b、無線通信を制御する無線通信LSI(Large Scale Integration)222及びアンテナ部223a,223b,223c,223dを有する。無線通信LSI222は、アンテナ部223a,223b,223c,223dを経由して、親モジュール210との間でデータを送受信する。ストレージ221a,221bは、RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)を構成するストレージであり、それぞれ対応する1組のアンテナを介してデータの書き込みと読み出しができる。図11の例では、ストレージ221aは、アンテナ部223a,223bを介してデータの送受信を行う。ストレージ221bは、アンテナ部223c、223dを介してデータの送受信を行う。1組のアンテナのうち一方は、データの送信用、他方はデータの受信用に用いる。アンテナ部223a,223b,223c,223dは、アンテナ線路が、図2のアンテナ部10または図10のアンテナ部10−1に示したいずれかの枝分かれ形状を有する。なお、子モジュール220は、親モジュール210から切り離して携帯することができる。   The child module 220 illustrated in FIG. 11 includes storages 221a and 221b that store content data, a wireless communication LSI (Large Scale Integration) 222 that controls wireless communication, and antenna units 223a, 223b, 223c, and 223d. The wireless communication LSI 222 transmits and receives data to and from the parent module 210 via the antenna units 223a, 223b, 223c, and 223d. The storages 221a and 221b are storages constituting RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks), and data can be written and read via a corresponding set of antennas. In the example of FIG. 11, the storage 221a transmits and receives data via the antenna units 223a and 223b. The storage 221b transmits and receives data via the antenna units 223c and 223d. One of the pair of antennas is used for data transmission, and the other is used for data reception. In the antenna portions 223a, 223b, 223c, and 223d, the antenna line has one of the branched shapes shown in the antenna portion 10 in FIG. 2 or the antenna portion 10-1 in FIG. The child module 220 can be carried away from the parent module 210.

親モジュール210は、RAIDコントローラLSI211、無線通信LSI212、CPU(Central Processing Unit)214、RAM(Random Access Memory)215、HDD(Hard Disk Drive)216、グラフィック処理装置217、入力インタフェース218がバス219を介して接続されている。CPU214は、バス219を介して装置内の他の部分と信号を交換し、装置全体を制御する。RAM215は、親モジュール210の主記憶装置として使用され、CPU214による処理に必要な各種データが格納される。HDD216は、親モジュール210の二次記憶装置として使用され、CPU214が実行するプログラムや各種データが格納される。グラフィック処理装置217は、モニタ等に接続し、CPU214からの命令に従って、モニタ等に画像を表示させる。入力インタフェース218は、キーボード等に接続し、キーボード等から送られてくる信号をCPU214に送信する。RAIDコントローラLSI211は、CPU214からの命令に従って、どのストレージにコンテンツを記憶させるかを調整し、無線LSI212を経由して子モジュール220へ書き込み命令とデータを送信する。また、ストレージに記憶されるデータの読み出し命令を送信し、応答としてデータを受信する。無線通信LSI212は、アンテナ213a,213b,213c,213dを経由して、子モジュール220との間でデータを送受信する。アンテナ213a,213b,213c,213dは、それぞれ子モジュール220のアンテナ223a,223b,223c,223dと対向し、無線通信を行う。アンテナ213a,213b,213c,213dのアンテナ形状は、子モジュール220のアンテナ223a,223b,223c,223dと面対称に形成されている。   The parent module 210 includes a RAID controller LSI 211, a wireless communication LSI 212, a CPU (Central Processing Unit) 214, a RAM (Random Access Memory) 215, an HDD (Hard Disk Drive) 216, a graphic processing device 217, and an input interface 218 via a bus 219. Connected. The CPU 214 exchanges signals with other parts in the apparatus via the bus 219 and controls the entire apparatus. The RAM 215 is used as a main storage device of the parent module 210, and stores various data necessary for processing by the CPU 214. The HDD 216 is used as a secondary storage device of the parent module 210 and stores programs executed by the CPU 214 and various data. The graphic processing device 217 is connected to a monitor or the like, and displays an image on the monitor or the like in accordance with a command from the CPU 214. The input interface 218 is connected to a keyboard or the like, and transmits a signal sent from the keyboard or the like to the CPU 214. The RAID controller LSI 211 adjusts in which storage the content is stored in accordance with a command from the CPU 214, and transmits a write command and data to the child module 220 via the wireless LSI 212. In addition, a read command for data stored in the storage is transmitted, and data is received as a response. The wireless communication LSI 212 transmits / receives data to / from the child module 220 via the antennas 213a, 213b, 213c, 213d. The antennas 213a, 213b, 213c, and 213d face the antennas 223a, 223b, 223c, and 223d of the child module 220, respectively, and perform wireless communication. The antenna shapes of the antennas 213a, 213b, 213c, and 213d are formed symmetrically with the antennas 223a, 223b, 223c, and 223d of the child module 220.

このような電子機器システムでは、伝送経路を無線通信としたことにより、子モジュール220の着脱が容易になる。また、例えば、コネクタを介して接続する場合には、コネクタの挿抜回数に制限があり、子モジュール220を自由に携帯することが難しかった。しかしながら、この電子機器システムによれば、このような挿抜回数の制限はなく、子モジュール220の携帯が自由に行えるようになる。さらに、図11の構成では、子モジュール220では、ストレージごとに受信用のアンテナ部と、送信用のアンテナ部とが設けられる。例えば、ストレージが2個あれば、4つのアンテナ部が必要となる。ストレージが4個であれば、必要なるアンテナ部は8になる。しかし、子モジュール220は、携帯型であることから大きさは制限され、アンテナ部を配置する面積も限定される。このため、アンテナ線路を図2または図10に示したような枝分かれ形状としたアンテナ部223a,223b,223c,223dであれば、アンテナ本線の線路長を小さくすることができるので、制限された面積への配置が容易になる。親モジュール210についても、このような子モジュール220を複数台配置するように構成した場合、アンテナ部に要する領域を筐体に確保することが問題となる。しかし、上記と同様の理由から、アンテナ部213a,213b,213c,213dのアンテナ本線の線路長を小さくすることができるので、複数台の子モジュール220の配置も可能となる。   In such an electronic device system, since the transmission path is wireless communication, the child module 220 can be easily attached and detached. Further, for example, when connecting via a connector, there is a limit to the number of insertions / removals of the connector, making it difficult to carry the child module 220 freely. However, according to this electronic device system, there is no such limitation on the number of insertions and removals, and the child module 220 can be freely carried. Further, in the configuration of FIG. 11, the child module 220 is provided with a receiving antenna unit and a transmitting antenna unit for each storage. For example, if there are two storages, four antenna units are required. If there are 4 storages, 8 antennas are required. However, since the child module 220 is portable, the size is limited, and the area where the antenna unit is arranged is also limited. For this reason, if the antenna sections 223a, 223b, 223c, and 223d have an antenna line having a branched shape as shown in FIG. 2 or FIG. 10, the line length of the main antenna line can be reduced. Easy to place in. In the case where the parent module 210 is also configured so that a plurality of such child modules 220 are arranged, it becomes a problem to secure an area required for the antenna unit in the housing. However, for the same reason as described above, the line length of the antenna main line of the antenna portions 213a, 213b, 213c, and 213d can be reduced, so that a plurality of child modules 220 can be arranged.

10a,10b,10c,10d,10e,10f・・・アンテナ部、 11・・・給電点(ポート1)、 12・・・給電点(ポート2)、 13・・・アンテナ素子、 14・・・アンテナ範囲、 15・・・GNDガードリング、 20・・・配線基板、 100・・・電子機器システム、 101・・・親モジュール、 102a,102b・・・配置部、 111,112・・・子モジュール   10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f ... antenna portion, 11 ... feed point (port 1), 12 ... feed point (port 2), 13 ... antenna element, 14 ... Antenna range, 15 ... GND guard ring, 20 ... wiring board, 100 ... electronic device system, 101 ... parent module, 102a, 102b ... placement part, 111,112 ... child module

Claims (7)

近距離間の無線通信に用いられるアンテナ装置において、
誘電体層と前記誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第1の給電点と第2の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第1のアンテナ線路と、前記第1のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる前記直線状のアンテナ素子が形成する第2のアンテナ線路と、を有し、前記第2のアンテナ線路が前記第1のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部を有する、
ことを特徴とするアンテナ装置。
In an antenna device used for short-range wireless communication,
A first antenna line formed by a linear antenna element having both ends connected to a first feeding point and a second feeding point on a multilayer wiring board having a dielectric layer and a conductor layer sandwiching the dielectric layer And a second antenna line formed by the linear antenna element extending in a direction perpendicular to the line direction of the first antenna line, and the second antenna line is the first antenna. Having an antenna portion arranged to intersect the track,
An antenna device characterized by that.
前記アンテナ部は、前記第1のアンテナ線路上に、複数の前記第2のアンテナ線路が所望の伝送性能に基づいて決定される所定の間隔で周期的に配置される、ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。   The antenna unit, wherein the plurality of second antenna lines are periodically arranged on the first antenna line at predetermined intervals determined based on desired transmission performance. Item 2. The antenna device according to Item 1. 前記アンテナ部の前記第1のアンテナ線路及び前記第2のアンテナ線路により形成される前記アンテナ部のアンテナ形状は、該アンテナ部と対向して通信を行なうアンテナ装置の前記アンテナ形状と面対称になる、ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。   The antenna shape of the antenna portion formed by the first antenna line and the second antenna line of the antenna portion is plane-symmetric with the antenna shape of the antenna device that communicates facing the antenna portion. The antenna device according to claim 1. 前記アンテナ部の前記第2のアンテナ線路は、両端が接地される、ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。   The antenna apparatus according to claim 1, wherein both ends of the second antenna line of the antenna unit are grounded. 近距離間で無線通信を行う電子機器において、
誘電体層と前記誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第1の給電点と第2の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第1のアンテナ線路と、前記第1のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる前記直線状のアンテナ素子が形成する第2のアンテナ線路と、を有し、前記第2のアンテナ線路が前記第1のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部が、対向配置された通信相手の電子機器のアンテナ部との間が前記アンテナ部または前記通信相手の電子機器のアンテナ部から放射される信号が到達する近距離となる面に配置される、
ことを特徴とする電子機器。
In electronic devices that perform wireless communication over short distances,
A first antenna line formed by a linear antenna element having both ends connected to a first feeding point and a second feeding point on a multilayer wiring board having a dielectric layer and a conductor layer sandwiching the dielectric layer And a second antenna line formed by the linear antenna element extending in a direction perpendicular to the line direction of the first antenna line, and the second antenna line is the first antenna. The antenna unit disposed so as to cross the track is close to the antenna unit of the communication partner electronic device disposed opposite to the signal emitted from the antenna unit or the antenna unit of the communication partner electronic device. Placed on the distance surface,
An electronic device characterized by that.
近距離間で無線通信を行う電子機器を有する電子機器システムにおいて、
誘電体層と前記誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第1の給電点と第2の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第1のアンテナ線路と、前記第1のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる前記直線状のアンテナ素子が形成する第2のアンテナ線路と、を有し、前記第2のアンテナ線路が前記第1のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部を有する第1の電子機器と、
前記第1のアンテナ線路と前記第2のアンテナ線路とを有し、多層配線基板上に前記第1のアンテナ線路と前記第2のアンテナ線路が、前記第1の電子機器の前記第1のアンテナ線路と前記第2のアンテナ線路の形状と面対称に配置されるアンテナ部を有する第2の電子機器と、
を有し、送信側の前記第1の電子機器のアンテナ部または前記第2の電子機器のアンテナ部が送信時に放射する信号が到達する近距離に前記第1の電子機器のアンテナ部と前記第2の電子機器のアンテナ部とを対向配置して通信を行う、
ことを特徴とする電子機器システム。
In an electronic device system having an electronic device that performs wireless communication between short distances,
A first antenna line formed by a linear antenna element having both ends connected to a first feeding point and a second feeding point on a multilayer wiring board having a dielectric layer and a conductor layer sandwiching the dielectric layer And a second antenna line formed by the linear antenna element extending in a direction perpendicular to the line direction of the first antenna line, and the second antenna line is the first antenna. A first electronic device having an antenna portion arranged to cross the track;
The first antenna line and the second antenna line, and the first antenna line and the second antenna line on a multilayer wiring board are the first antenna of the first electronic device. A second electronic device having a line and an antenna portion arranged in plane symmetry with the shape of the second antenna line;
The antenna unit of the first electronic device and the antenna unit of the first electronic device and the antenna unit of the first electronic device on the transmission side and the antenna unit of the first electronic device and the first Communicating with the antenna part of 2 electronic devices facing each other,
An electronic device system characterized by that.
前記第1の電子機器は、複数の前記第2の電子機器が所定の位置に配置されたときに、前記第2の電子機器のアンテナ部それぞれと対向する複数のアンテナ部を有し、少なくとも隣接するアンテナ部の放射する信号の影響を受けない距離を保って前記複数のアンテナ部を配置する、ことを特徴とする請求項6記載の電子機器システム。   The first electronic device has a plurality of antenna portions facing each antenna portion of the second electronic device when the plurality of second electronic devices are arranged at predetermined positions, and at least adjacent to the first electronic device. The electronic device system according to claim 6, wherein the plurality of antenna units are arranged at a distance that is not affected by a signal radiated from the antenna unit that performs the processing.
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