JP5503664B2 - オフセットアンテナを備えた無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置の分野に関する。
本発明は特に、把持本体上の電子回路と、少なくともこの電子回路の一部に接続され、電磁結合面を規定する高周波アンテナとを備える無線通信装置に関する。
本発明は特に、ＵＳＢおよび高周波（ＲＦ）無線通信機能を備え、より詳細には、ＩＳＯ １４４４３、ＩＳＯ １５６９３、またはＮＦＣ（ＩＳＯ １８０９２、ＩＳＯ ２１４８１等）規格準拠の装置に関連する。

本発明は特にインターネットを通じたデータのダウンロードであって、より詳細には、接触インターフェースを通じたアクセス権、輸送機関などの運賃支払、電話通信、高周波を用いたこれらのデータの使用に関し、無線通信端末に関する。

このような装置は広く知られており、特に、アクセス管理アプリケーションのための高周波（ＲＦ）無線通信機能を有するＵＳＢキーが知られている。本発明の説明はＵＳＢと関連してなされるが、本発明は電気的接点を有するいかなる通信装置にも適用可能であり、特にＭＭＣ、ＳＤ、ＥｘｐｒｅｓｓＣａｒｄ、ＩＳＯ ７８１６、あるいはその他の規格に準拠する線形接続に適用が可能である。本明細書において、「ＵＳＢ」という語は簡略化のためＵＳＢ以外の通信プロトコルや規格を指す際にも用いられる。

アンテナを通じて電波による個体識別（ＲＦＩＤ）を行う際の容量は、アンテナの面積に依拠する。そのため、一般的に小型であった従来のＵＳＢ装置とは対照的に、大きい面積を有するＵＳＢ装置が望ましい。従って、こうしたＵＳＢ装置の有効な範囲はかなり減少してほぼ数センチ程度になり、装置の面積あるいはキー部分の総面積に等しい面積（一般的に２〜３ｃｍ^２）の係合面を有するアンテナを備えることになる。

本発明の目的は、こうした欠点を克服することにある。より詳細には、何らかの機器と共に使用される無線周波数を用いた装置であって、特にコンピュータのＵＳＢインターフェースと共に使用される装置の総面積を減少させ、通信距離と品質を向上させることにある。

本発明に基づく携帯装置の構造を示す概略図であって、アンテナ可撓手段を有する第１の実施例を示す。 本発明に基づく携帯装置の構造を示す概略図であって、アンテナ格納手段を有する第２の実施例を示す。 （ａ）は、本発明に基づく携帯装置の構造を示す概略図であって、アンテナ可動、取外、または連結手段を有する第３の実施例を示し、（ｂ），（ｃ）は、本発明に基づく装置の側面図であって、アンテナ取外手段の折り畳まれた状態と延ばされた状態とをそれぞれ示す。 本発明に基づく携帯装置の構造を示す概略図であって、本体をアンテナに対し格納または挿入を可能にする取外手段を有する第4の実施例を示す。 本発明に基づく携帯装置の構造を示す概略図であって、アンテナ取外手段を有する第５の実施例を示す。

第１の実施例によれば、本発明は回路の導電部の障害あるいはアーチファクトを減少させるため、ＲＦ（高周波）を用いた装置のアンテナをオフセットし、または１もしくはいくつかの基板あるいはプリント基板（ＰＣＢ）に対してアンテナを外設する。アンテナは、出来るだけ小さい面積で回路の反対側に係合面を有するように配置される。
言い換えれば、本発明に基づく装置の第１の機能構成において、環状のアンテナは、その直接反対に電子回路を有さないような係合面（最も広い環の内側部分）を少なくとも一部備える。

一方、電子接点（特にＵＳＢ）を使用する態様において、該装置は好ましくは装置の総面積を減少させるようにアンテナを配置し、あるいは少なくともアンテナの接続または他の端末、コンピュータのコネクタもしくはポートとのＵＳＢキー接続を妨げないようにアンテナを配置する機能構成を備える。

より詳細な本発明の実施例においては、電子回路あるいは装置本体（一般的に剛体）に対し、アンテナは可動および／または取外可能および／または可撓である。
上記目的を実現するため、本発明は把持本体と、少なくとも一部が電子回路に接続された高周波アンテナを有する無線通信装置を提供しようとするものである。本発明の装置は、アンテナと接続するために把持本体の少なくとも一部内に配置され、電子回路からアンテナ接続点に向かって延在する接続回路とを備え、アンテナ接続点は把持本体外部からアクセス可能であることを特徴とする。
この構成によれば、より利便性の高い装置とアンテナ接続の組立が容易であり、アンテナを取外可能に設けることも可能であり、そして必要に応じて装置の総面積を減少させることも可能である。

他の特徴によれば、本発明に基づく装置は電源（Ｖｂｕｓ）、グラウンド（ＧＮＤ）線を含むＵＳＢコネクタと、こうした線とそれぞれ接続されたアンテナ接続点と、こうした線の両方との接続を有するアンテナとを含み、
接続回路は２つのキャパシタを備え、キャパシタのそれぞれは電子回路、接続点、ＵＳＢ回路保護回路との間に配置され、
アンテナは取外可能なキャップ内、またはアンテナ端部の両方とＶｂｕｓおよびＧＮＤ線のそれぞれを接続可能な構成要素内に収容され、
本発明に基づく装置はＩＣカード（ｃｈｉｐ ｃａｒｄ）ＵＳＢ駆動部と、ＵＳＢ駆動部の回路であってＩＣカードを接続するためのＩＳＯコネクタを備える電子回路と、ＩＳＯ／ＲＦデュアルインターフェースの電子回路を備えたＩＣカードとを備え、
アンテナは、電子回路または外部からアクセス可能な接続点に対して取外可能であり、
アンテナは、電子回路に対して可撓であり、
アンテナは少なくとも、電子回路と近接して配置され、環の内側に電磁係合面を規定する高周波アンテナ環を備える。

上述の構成によって、本発明に基づく装置はコンパクトな外観と、コネクタの機械的および電気的保護を有し、最適な電磁結合の位置を実現する。
本発明のその他の特徴および効果は、これ以降の明細書に非限定的な例として添付の図面を参照して記載される。

図１において、本発明に基づく無線通信装置１ａは把持本体２ａとアンテナ３とを備える。例えば、こうした装置はＵＳＢ型の接触コネクタ４を含んでいる。しかし、本発明において改良された無線通信の実施例においては、電気的接触コネクタを含まずともよい。
すでに見てきたように、本発明に基づく装置はあるいは例としてコネクタ４の面に平行な横断線に沿って、表面Ｓ１又は総面積を含む。

ここでは外殻に相当する把持本体２ａは、内部に延在する電子回路５ａ（図示しない）を含む。本体は、必要に応じてプリント基板（ＰＣＢ）あるいは電子回路支持板そのものであってもよい。
より詳細には、回路は導電線と、接続部および／または弾性ブレード型コネクタなどのブロックのような電子構成要素および／または電気的構成要素を含む。後述するように、本発明に基づく装置は必要に応じてＵＳＢ機能、無線通信機能を供する構成要素を別個のカード内に含んでいてもよい。こうした構成要素は、電子回路に近接して配置される少なくとも１つの高周波アンテナ環３によって提供される無線通信を妨げる傾向にある。
アンテナ環３は、その環の内側に電磁結合面Ｓ２を規定する。

他の実施例によれば、アンテナは環状でなくともよく、例えばＵＨＦアンテナ形状であってもよい。
本発明の特徴によれば、アンテナ３は、直接反対側あるいはほぼ反対側に設けられたいかなる電子回路および／または導電線も含まない、少なくとも一部の係合面Ｓ２を有する。

本実施例において、アンテナは本体２ａの外側に配置される。一方で、アンテナは本体後方においてキーリング状に延在する環状に構成される。環は支持不要アンテナ環を含み、円形の電機子をその内側に形成する。環は、環の保護および／または機械的補強のための材料に封入されていることが望ましく、その材料はエラストマーあるいはプラスチック、特にゴムであってもよい。
上述のように構成されたアンテナは、本体２ａの障害から離れて係合面Ｓ２を有するという利点を持つ。
アンテナ環は被覆材料あるいは環の材質、例えば鉄などによる可撓性を有する。

上述の構成によって、本発明に基づく装置は掛止あるいは把持可能であるという利点を有する。接点接続時においてアンテナは数度の遊びを有し、このことによりいくつかの方向に動かすことが可能になり、他のコンピュータのポートに接続する他の装置がもしある場合、その接続を妨げることもない。
アンテナは、特に本体２ａとの接点９において電子回路に関連して可動である。

図２において、本体２ｂは既に述べたのと同じ手段を含む。同一の数字の符号を付した構成要素は近似するものであり、数字に付したアルファベットにより具体的な態様が示される。このことは全ての図について当てはまる。

本実施例において、ＵＳＢキーとしての装置は内部にアンテナを格納することの出来る手段を含み、該手段はボタン７により格納を行うことの出来るスライド部６を含む。また、装置は本体上に袖部８を含み、格納位置にアンテナを受容することを可能とする。アンテナは可撓であり、袖部に挿入されるために楕円またはその他の形状を有する。

内部において、リボンあるいは２本巻きで可撓のワイヤの動作に従う接続手段によって、アンテナは電子回路に接続される。ここで、アンテナは可動であり、電子回路に対して格納可能である。これにより、装置の反対に配置された内部位置からの取出しおよび電磁場の影響を受けない外部位置を占めることが可能になり、電磁場の捕捉が可能になる。アンテナは電子回路に対して可撓である。

図３（ａ）において、本体２ｃはＵＳＢキーであり、上述と同一の符号を付された構成要素は、既に述べた構成要素と同一または近似のものである。
本実施例において、アンテナ３ｃは装置本体にヒンジ１１により連結されたカバー１０ｃ内に位置する。
カバーは、本体２ｃ内の内部回路５に対して可動であってもよい。例として、カバーを本体に対してスライドさせ、本体に含まれる電子回路の反対側の面にアンテナを少なくとも部分的にオフセットすることも出来る。

図３（ｃ）において、カバーは伸長位置にあり、アンテナの係合面は本体に対してオフセットされている限り自由に電磁場を捕捉することが可能である。この位置においては、通信距離がより大きくなるか通信の質が向上する。
電気的接点との接続位置にあるとき、本体は伸長位置にあってもなくても薄い状態のままであり、他のキーの操作を妨げることがない。

図４において、第３の実施例に基づく装置は本体２ｄあるいは少なくとも電子回路への格納を可能にする取外手段を含み、電子回路はキャップあるいはその他に追加される構成要素の内部もしくはその上に設けられる。
ここで、アンテナは必要に応じて電子回路を包含する本体の固定あるいは受容と接続を可能とする受容部１５を有するカバーあるいはキャップ１０ｄ内に配置されている。
課題の代替的な解決法として、受動アンテナのみのアンテナ３ｄを、高周波中継装置の機能を供する本体２ｄ内に配置される他のアンテナの中継として用いてもよい。

キャップは本体内に受容部を含む。この受容部の底部に、本体２ｄにおいて無線通信機能を供する１あるいはいくつかの電子機器に接続されるコネクタ、あるいは接続点１３ｄが配置される。
接続点は、把持本体が有し把持本体外部からアクセス可能な接続点と接続することが可能である。例として、図５にさらに詳細に示すように、ＵＳＢコネクタ４に通じる接続線と接続することが出来る。
しかし、アンテナ接続点は本発明の目的に供される本体２ｄの他のいかなる場所に通じるものであってもよい。

キャップ１０ｄは、本体２ｄの総面積よりも大きい表面Ｓ１を有する。本体が、キャップあるいはアンテナ支持部１０ｄに固定されるか内部に受容されるかした時、アンテナのＳ１ａおよびＳ１ｂにあたる部分は本体の直接反対側にはなく、よって基本的に外部読出端末の電磁場に晒されることとなる。フラップ４０は、受容部１５を閉塞させる。
上記の構成によって、本発明に基づく装置は組み立てられた構造の一纏まりで取外しが容易であり、また、アクセス管理のために鞄類に収納することも容易である。

アンテナ係合面は、所望の幅を満たすように本体の総面積の関数として算出される。さらに、コンピュータポートを介してのインターネット接続を行う際には、本体２ｄをＵＳＢキーであるキャップ１０ｄから引き抜くことで、より薄い本体の実現とＵＳＢポートへの接続、他の接続を妨げることのないＵＳＢ接続の提供が可能である。

種々のキャップには異なる大きさと幅があり、必要に応じて、ユーザの要望に従って選択されうる。例えばユーザに対してあるいは鞄類に占める大きさ、および駆動部に対してどのように使用されるかによる。本発明によれば、アンテナが取外可能であるので無線通信機器の幅に関してカスタマイズ可能である。

図５において、アンテナの取外手段を示す第５の実施例によれば、装置１ｅは実質的に上述の図に準拠するキャップと、アンテナ３ｅとを含む。先述したように、伴うアルファベットの違いにより若干の差異は示されるものの、同じ数字の符号は同じ構成要素を指す。

一つの特徴によれば、本発明に基づく装置は、アンテナとの接続のための回路であって少なくとも部分的に把持本体１９上に位置し、電子または電気的回路２３、２４からアンテナ接続点２０、２１に向かって延在する回路１８ａ、１８ｂを含む。こうした接続点は把持本体外部からアクセス可能である。また、必要に応じて接続点あるいは接続点に近接して配置される接続点から取外可能なアンテナの接合点を設けてもよい。

一つの特徴によれば、本発明に基づく装置は電源（Ｖｂｕｓ）２０、グラウンド（ＧＮＤ）線２１を含むＵＳＢコネクタ４と、こうした線とそれぞれ接続された接続回路１８ａ、１８ｂとを含む。
電子回路との接合点は、ＩＣカード２５のコネクタの電気的接続パッド２３、２４によって構成される。本実施例において、ＲＦ回路はＩＣカード２５に包含されているが、把持本体の電子回路内にあってもよい。

他の特徴によれば、接続回路１８ａ、１８ｂは２つのキャパシタＣ１、Ｃ２を含み、キャパシタのそれぞれは電子または電気的回路２３、２４と、接続点２０、２１と、Ｖｂｕｓに重畳するＲＦシグナルに対するフィルタの機能を有するＵＳＢ回路保護回路との間に配置される。
ＵＳＢ回路は、アンテナが捕捉し送信するＲＦシグナルに関する保護を含む。ＵＳＢ回路のインレットに位置するチョークコイルにより、こうした保護がなされる。

一つの特徴によれば、アンテナはアンテナ端部の両方とＶｂｕｓおよびＧＮＤ線のそれぞれを接続可能な取外可能なキャップ１６内に収容される。
よって、キャップはコネクタ内に格納可能であってＶｂｕｓおよびＧＮＤ線と接続可能な、ＵＳＢコネクタとの接続手段を備える。コネクタは一般的にはＵＳＢコネクタであり、そのケーブルの内の２線のみがアンテナと接続されている。

本発明の好適な実施例は、ＩＣカードＵＳＢ駆動部２５の機能を提供する電子回路２６を備える。電子回路は、ＵＳＢ駆動回路と、ＩＣカード２５と接続するためのＩＳＯコネクタ２２を有し、ＩＳＯコネクタ２２はＩＳＯ／ＲＦ準拠のデュアルインターフェースの電子回路を含む。

一つの特徴によれば、アンテナはフィールド存在表示部をキャップ内に含む（図示しない）。表示部は例えばバイブレータあるいは音や光による表示であってもよい。例えば、アンテナ回路に配置された１または複数のダイオード（ＬＥＤ）は、ユーザにより発光パターンや色などがカスタマイズ可能な発光効果を奏する。
ユーザは所望の用途の表示キャップをいくつかの中から選択することが可能である。

課題の代替的な他の解決法として、図５に示されるキャップは必要に応じて固定のために設けられた接続点上において装置の後方に固定されてもよい。例えば、キーの１つのプリント基板（ＰＣＢ）は後方に向かって延在し外殻内に配置されるスロットを通じてアクセス可能な接続線を有してもよい。

キャップは、スロットに嵌合しアンテナ線を支承する扁平突部を有していてもよい。スロットへの挿入時、電子回路および／または無線通信との接続線との間に、突部はアンテナとのオーミック接触を形成する。

Claims (9)

1. 表面（Ｓ１）を有する把持本体（１ａ−１ｅ）と、
   前記把持本体内に延在する電子回路および／または電気的回路（２３、２４、２６）と、
   前記電子回路（２６）に近接して配置される少なくとも１つのアンテナ（３ａ−３ｅ）とを備える無線通信装置であって、
   前記無線通信装置は、前記アンテナと接続するために前記把持本体（１ａ−１ｅ）の少なくとも一部内に配置され、前記電子回路（２３、２４、２６）からアンテナ接続線（２０、２１）の接続点に向かって延在する接続回路（１８ａ−１８ｂ）を備え、前記アンテナ接続点は前記把持本体外部からアクセス可能であり、
   前記無線通信装置は、ポートと接続するための接点またはアンテナ接続線（２０、２１）を備えたコネクタ（４）を含み、前記アンテナ接続点は、前記接点またはアンテナ接続線（２０、２１）に接続され、
   前記アンテナは、前記コネクタ（４）に接続することで、前記接点またはアンテナ接続線（２０、２１）に接続し、
   前記コネクタ（４）は、接続された前記アンテナを取り外すことで、前記ポートと接続可能になることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記無線通信装置は、アンテナ接続線（２０、２１）を含むＵＳＢコネクタを備え、前記接続回路（１８ａ、１８ｂ）が前記アンテナ接続線に接続されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記接続回路は２つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）を備え、前記キャパシタのそれぞれは前記電子回路（２３、２４、２６）と前記アンテナ接続線（２０、２１）の接続点と、ＲＦシグナルのフィルタを目的としチョークコイルからなるＵＳＢ回路保護回路との間に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記アンテナは取外可能なキャップ内、またはアンテナ端部の両方と前記アンテナ接続線（２０、２１）のそれぞれを接続可能な部材（１０ｄ）内に収容されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
5. ＩＣカード（ｃｈｉｐ ｃａｒｄ）ＵＳＢ駆動部と、前記ＵＳＢ駆動部（２６）の回路であってＩＣカード（２５）を接続するためのＩＳＯコネクタ（２２）を備える前記電子回路とを備え、前記ＩＣカードはＩＳＯ／ＲＦデュアルインターフェースの電子回路を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 前記アンテナは前記キャップ内に配置された電磁場存在表示器を備えることを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
7. 前記アンテナ（３ａ−３ｅ）は前記電子回路または外部からアクセス可能な前記アンテナ接続線（２０、２１）の接続点に対して取外可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の無線通信装置。
8. 前記アンテナ（３ａ−３ｅ）は前記電子回路に対して可撓であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の無線通信装置。
9. 前記アンテナは、少なくとも前記電子回路（２６）と近接して配置され環の内側に電磁係合面（Ｓ２）を規定する高周波アンテナ環を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の無線通信装置。

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