JP6573326B2 - Wireless communication apparatus and noise suppression method - Google Patents
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Description
本発明は、 無線通信装置およびノイズ抑止方法に関する。特に、携帯電話、スマートフォン、モバイルノートPC(Personal Computer)、モバイルルータ等の携帯機器に好適に適用可能な無線通信装置およびノイズ抑止方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication device and a noise suppression method. In particular, the present invention relates to a wireless communication apparatus and a noise suppression method that can be suitably applied to portable devices such as a mobile phone, a smartphone, a mobile notebook PC (Personal Computer), and a mobile router.
近年の無線通信装置には、様々なクロック周波数を有する接続インターフェースや、様々な動作周波数を有する無線通信部が搭載されるようになり、接続インターフェースと無線通信部との間のノイズ干渉対策が求められている。最も有効な対策は、例えば特許文献1の特開2013−243429号公報「構造部材および該構造部材が設けられる無線通信装置」等にも記載されているように、電磁波の伝搬を阻止する多面体EBG(Electromagnetic Band Gap)構造の部材を適用したりすることにより、ノイズの伝送経路を完全にシールドすることである。しかし、外部の回路(装置)との接続を行う接続インターフェースを備えている場合、現実には、実装上、製造上など様々な理由により、かかるシールドを施すことは難しい。 Recent wireless communication devices are equipped with connection interfaces having various clock frequencies and wireless communication units having various operating frequencies, and countermeasures against noise interference between the connection interface and the wireless communication unit are required. It has been. The most effective countermeasure is a polyhedron EBG that prevents the propagation of electromagnetic waves, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-243429 “Structural member and wireless communication apparatus provided with the structural member”. By applying a member having an (Electromagnetic Band Gap) structure, the noise transmission path is completely shielded. However, when a connection interface for connecting to an external circuit (device) is provided, it is actually difficult to provide such a shield for various reasons such as mounting and manufacturing.
また、特定の周波数以外を抑制するフィルタリング技術についても、接続インターフェースのクロック周波数と無線通信用の動作周波数とが接近している場合には、ノイズ源となる接続インターフェースからのノイズの減衰を行うことができないため、有効なノイズ干渉対策を実現することは難しい。 For filtering technology that suppresses frequencies other than a specific frequency, if the clock frequency of the connection interface is close to the operating frequency for wireless communication, noise from the connection interface that is the noise source should be attenuated. Therefore, it is difficult to realize effective noise interference countermeasures.
近年においては、無線通信の高速化に伴い、接続インターフェースのクロック周波数と無線通信用の動作周波数とが接近してきており、特に、比較的高周波数を用いる、USB3.0(動作クロック2,500MHZ)の接続インターフェースと無線LAN(Local Area Network、2,412MHz〜2,484MHz)やBluetooth(登録商標)(2,402MHz〜2,480MHz)等の無線通信部との間のノイズ干渉が問題となっている。
In recent years, with the increase in the speed of wireless communication, the clock frequency of the connection interface and the operating frequency for wireless communication have been approaching. In particular, USB 3.0 (
前述したように、ノイズの放射を抑えるためには、例えば前記特許文献1に記載のようにノイズの伝送経路をシールドにより塞ぐことが最も有効である。しかし、携帯電話やスマートフォンやモバイルノートPC等の通常の無線通信装置においては、外部の回路(装置)との接続用のケーブルに接続するために、基板上に搭載されるコネクタ端子が露出する状態になってしまうので、該コネクタ端子が無線通信用のアンテナに対するノイズの放射源になっている。また、前記コネクタ端子は、製造工程を考慮すると、完全にシールドすることが難しいという問題がある。さらに、外部の回路(装置)に接続するケーブルは、一般に、ユーザが選択した市販品を用いることが可能であるので、ケーブルのシールド性能が低い場合には、ノイズの影響が大きくなることも予想される。 As described above, in order to suppress noise emission, for example, as described in Patent Document 1, it is most effective to block the noise transmission path with a shield. However, in a normal wireless communication device such as a mobile phone, a smartphone, or a mobile notebook PC, the connector terminal mounted on the substrate is exposed in order to connect to a cable for connection to an external circuit (device). Therefore, the connector terminal serves as a noise radiation source for the antenna for wireless communication. In addition, the connector terminal has a problem that it is difficult to shield it completely in consideration of the manufacturing process. Furthermore, since the cable connected to the external circuit (device) can generally use a commercial product selected by the user, it is expected that the influence of noise will increase when the shield performance of the cable is low. Is done.
シールド構造以外の他のノイズ抑止方法としては、例えば、フィルタを利用する方法も想定されるが、前述したように、ノイズ源となるクロック周波数と無線通信用の動作周波数とが接近している場合は、フィルタによるノイズ低減は難しいという問題がある。 As another noise suppression method other than the shield structure, for example, a method using a filter is also assumed. However, as described above, the clock frequency that is a noise source and the operating frequency for wireless communication are close to each other. However, it is difficult to reduce noise by using a filter.
(本発明の目的)
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、ノイズ源となる接続インターフェースのクロック周波数と無線通信用の動作周波数とが接近している場合であっても、アンテナへのノイズ電流の流入を抑止し、ノイズ成分を含まない無線通信用の周波数成分の信号の放射を可能にする無線通信装置およびノイズ抑止方法を提供することを、その目的としている。
(Object of the present invention)
The present invention has been made to solve such a problem, and even when the clock frequency of the connection interface serving as a noise source is close to the operating frequency for wireless communication, the noise current to the antenna It is an object of the present invention to provide a wireless communication apparatus and a noise suppression method that can suppress the inflow of noise and can radiate a signal of a frequency component for wireless communication that does not include a noise component.
前述の課題を解決するため、本発明による無線通信装置およびノイズ抑止方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the wireless communication apparatus and the noise suppression method according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
(1)本発明による無線通信装置は、
無線通信用の動作周波数で無線電波を放射するアンテナと、外部の回路にケーブルを介して接続するための接続インターフェースを形成するコネクタとを基板上に有する無線通信装置であって、
前記コネクタに関し、前記基板上の左右対称の位置に、前記接続インターフェースからのノイズ電流の前記アンテナへの流出を抑止するためのノイズ抑止回路として、第1のループ回路および第2のループ回路それぞれをループ状に形成し、
かつ、前記第1のループ回路および前記第2のループ回路それぞれを、前記無線通信用の動作周波数において共振するように構成する
ことを特徴とする。
(1) A wireless communication apparatus according to the present invention includes:
A wireless communication device having on a substrate an antenna that radiates radio waves at an operating frequency for wireless communication, and a connector that forms a connection interface for connecting to an external circuit via a cable,
With respect to the connector, a first loop circuit and a second loop circuit are provided as noise suppression circuits for suppressing the outflow of noise current from the connection interface to the antenna at symmetrical positions on the board. Formed in a loop,
In addition, each of the first loop circuit and the second loop circuit is configured to resonate at the operating frequency for wireless communication.
(2)本発明によるノイズ抑止方法は、
無線通信用の動作周波数で無線電波を放射するアンテナと、外部の回路にケーブルを介して接続するための接続インターフェースを形成するコネクタとを基板上に有する無線通信装置におけるノイズ抑止方法であって、
前記コネクタに関し前記基板上の左右対称の位置に、前記接続インターフェースからのノイズ電流の前記アンテナへの流出を抑止するために、第1のループ回路および第2のループ回路それぞれをループ状に形成し、
かつ、前記第1のループ回路および前記第2のループ回路それぞれを、前記無線通信用の動作周波数において共振するように構成する
ことを特徴とする。
(2) The noise suppression method according to the present invention is:
A method for suppressing noise in a wireless communication apparatus having an antenna that radiates a radio wave at an operating frequency for wireless communication and a connector that forms a connection interface for connecting to an external circuit via a cable on a substrate,
A first loop circuit and a second loop circuit are each formed in a loop shape in order to suppress the outflow of noise current from the connection interface to the antenna at a symmetrical position on the board with respect to the connector. ,
In addition, each of the first loop circuit and the second loop circuit is configured to resonate at the operating frequency for wireless communication.
本発明の無線通信装置およびノイズ抑止方法によれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the wireless communication apparatus and the noise suppression method of the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、本発明においては、接続インターフェースとして外部の回路(装置)とケーブルを介して接続するコネクタに関し、左右対称の位置にノイズ抑止用の第1、第2のループ回路を配置しているので、たとえ、ノイズ源となる前記接続インターフェースのクロック周波数と無線通信用の動作周波数とが接近している場合であっても、該接続インターフェースの信号の波形レベルを小さくすることなく、ノイズ源からアンテナに流出されるノイズ電流を低減させ、ノイズ成分を抑制した無線通信用の周波数成分の信号をアンテナから放射することが可能である。 That is, in the present invention, the first and second loop circuits for noise suppression are arranged at symmetrical positions with respect to a connector connected to an external circuit (device) as a connection interface via a cable. Even if the clock frequency of the connection interface that is a noise source and the operating frequency for wireless communication are close to each other, the noise level is reduced from the noise source to the antenna without reducing the waveform level of the signal of the connection interface. It is possible to reduce the noise current that flows out and to radiate a signal having a frequency component for wireless communication that suppresses the noise component from the antenna.
以下、本発明による無線通信装置およびノイズ抑止方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことも言うまでもない。 Preferred embodiments of a wireless communication apparatus and noise suppression method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, it is needless to say that the drawing reference numerals attached to the following drawings are added for convenience to each element as an example for facilitating understanding, and are not intended to limit the present invention to the illustrated embodiment. Yes.
(本発明の特徴)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、複数の素子または金属接近部と基板のパターンのスリット部とからなるループ形状のループ回路を、無線通信部(アンテナ、アンテナ給電部)へのノイズ低減用のノイズ抑止回路として、ノイズ源またはノイズの伝送線路に関し、より具体的には、外部の回路(装置)との接続を行う接続インターフェースであるコネクタに関し、左右対称の位置に二つ配置することを主要な特徴としている。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. In the present invention, a loop circuit having a loop shape composed of a plurality of elements or metal proximity portions and a slit portion of a substrate pattern is used as a noise suppression circuit for noise reduction to a wireless communication portion (antenna, antenna feeding portion). With regard to the transmission line of the source or noise, more specifically, regarding a connector which is a connection interface for connecting to an external circuit (device), the main feature is that two are arranged at symmetrical positions.
而して、本発明に係る無線通信装置においては、たとえ、ノイズ源である接続インターフェースのクロック周波数と無線通信用の動作周波数とが接近していて、フィルタ等による対策を採用することができないような場合であっても、ノイズ源となる前記接続インターフェースの信号線の波形レベルを小さくすることなく、ノイズ電流がアンテナに流出することを抑止することができ、無線通信用の信号の周波数成分をアンテナから放射することを可能にしている。つまり、本発明に係る無線通信装置においては、USB(Universal Serial Bus)に代表される接続インターフェースから放射される妨害波を低減し、無線通信品質を向上させることを可能にしている。 Thus, in the wireless communication apparatus according to the present invention, even if the clock frequency of the connection interface, which is a noise source, is close to the operating frequency for wireless communication, measures such as a filter cannot be adopted. Even in such a case, it is possible to prevent the noise current from flowing out to the antenna without reducing the waveform level of the signal line of the connection interface serving as a noise source, and the frequency component of the signal for wireless communication can be reduced. It is possible to radiate from the antenna. That is, in the wireless communication apparatus according to the present invention, it is possible to reduce the interference wave radiated from the connection interface represented by USB (Universal Serial Bus) and improve the wireless communication quality.
(第1の実施形態の構成例)
次に、本発明の第1の実施形態に係る無線通信装置の構成例について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る無線通信装置のコネクタ近辺の構成例を示すブロック図であり、ノイズが伝搬する金属部分を簡易的に模擬して示している。なお、ノイズが伝搬する金属部分の形状に関しては、図1の形状に限られず本発明は適用できるが、ここでは実施の形態として図1の形を例として示している。ここで、該コネクタは、基板上に配置され、本無線通信装置内の回路を外部の回路(装置)とケーブルを介して接続するための接続インターフェース部を構成している。
(Configuration example of the first embodiment)
Next, a configuration example of the wireless communication apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example in the vicinity of a connector of the wireless communication apparatus according to the first embodiment of the present invention, and shows a simplified simulation of a metal portion through which noise propagates. Note that the shape of the metal portion through which the noise propagates is not limited to the shape shown in FIG. 1, but the present invention can be applied, but here, the shape shown in FIG. 1 is shown as an example. Here, the connector is disposed on the board and constitutes a connection interface unit for connecting a circuit in the wireless communication device to an external circuit (device) via a cable.
図1に示すように、無線通信装置101の基板上に設置された接続インターフェースとなるコネクタ109の近辺には、ノイズ源となる不要電流発生源102、素子103、素子104、素子105、素子106が基板上に配置されている。さらに、素子104の外側(すなわち素子104に関し、コネクタ109側とは反対側)の基板の端部には、無線通信用の周波数成分の無線電波を放射するアンテナ107およびアンテナ給電点108が配置されるとともに、コネクタ109には、外部の回路(装置)と接続するためのケーブル110が接続されている。
As shown in FIG. 1, an unnecessary
ここで、接続インターフェースのコネクタ109と、無線通信装置101の回路部とが電気的に結合するのは、素子103、素子104、素子105、素子106と、接続インターフェースの信号線すなわちケーブル110の部分である。また、無線通信装置101全体のGND(Ground:アース)と接続インターフェースのGNDとは切り離している。その理由は、無線通信装置101に電源を供給するために接続するACアダプタの不具合により、電源とGNDとがショートして、無線通信装置101の火災等が発生することを防止するという安全対策上の配慮によるものである。
Here, the connector 109 of the connection interface and the circuit unit of the wireless communication apparatus 101 are electrically coupled to the element 103, the element 104, the element 105, the element 106, and the signal line of the connection interface, that is, the
なお、図1に示す不要電流発生源102は、接続インターフェースの信号線すなわちケーブル110とコネクタ109とに重畳されるノイズの発生源を模擬したものである。
Note that the unnecessary
また、素子103、素子104、素子105、素子106は、キャパシタ等から構成される電気素子であり、コネクタ109に関し、素子103と素子104、および、素子105と素子106とはそれぞれ基板上の対称な位置に配置してある。すなわち、不要電流発生源102に関し左右対称な位置関係になるように、素子103と素子104とを配置し、さらに、素子105と素子106とを配置している。そして、素子103と素子105とは、基板上にパターンとしてループ状に形成したスリットによりループ状に接続してある。また、同様に、素子104と素子106とは、基板上にパターンとしてループ状に形成したスリットによりループ状に接続してある。このような、各素子の配置および接続により、素子103と素子105とからなるループ状の第1のループ回路と、素子104と素子106とからなるループ状の第2のループ回路とが、ノイズ源の伝送線路のケーブル110やノイズ源のコネクタ109に関し、すなわち、ノイズの放射源の不要電流発生源102に関し、左右対称に配置された状態になる。
Further, the element 103, the element 104, the element 105, and the element 106 are electrical elements including capacitors and the like, and with respect to the connector 109, the element 103 and the element 104, and the element 105 and the element 106 are symmetrical on the substrate. It is arranged in the correct position. In other words, the element 103 and the element 104 are arranged so as to be symmetrical with respect to the unnecessary
図2は、図1に示した無線通信装置101の不要電流発生源102に関し左右対称に配置されたループ状のループ回路を示す模式図である。このループ状のループ回路は、素子103と素子105と基板上のスリットとにより形成された第1のループ回路201と、素子104と素子106と基板上のスリットとにより形成された第2のループ回路202とでなる。図2では、これら第1のループ回路201および第2のループ回路202が、不要電流発生源102に関し、すなわち、ノイズ源のコネクタ109に関し、左右対称に基板状に配置されている様子を示している。ここで、素子103と素子105と基板上のスリットとにより形成された第1のループ回路201については、無線通信用の動作周波数において共振するように、素子103、素子105の回路定数の値やスリットを含む回路要素が第1のループ回路201のループ長を調整している。素子104と素子106と基板上のスリットとにより形成された第2のループ回路202についても同様である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing loop-like loop circuits arranged symmetrically with respect to the unnecessary
この結果、ノイズの放射源の不要電流発生源102に関し、すなわち、ノイズの伝送線路のケーブル110やノイズ源のコネクタ109に関し左右対称の位置に配置した第1のループ回路201、第2のループ回路202には、渦状の電流が発生して、ノイズ電流が渦状に流れて循環するので、ノイズ電流が周囲へ流れ出ることが抑制される。つまり、第1のループ回路201、第2のループ回路202それぞれには、ノイズの放射源の不要電流発生源102からのノイズ電流が循環して流れることになって、該ノイズ電流がループの外側に流出し難くなるという働きがある。
As a result, the first loop circuit 201 and the second loop circuit that are arranged in symmetrical positions with respect to the unnecessary
図3は、図2に示した第1のループ回路201、第2のループ回路202それぞれの等価回路を示す回路図であり、ノイズの放射源である不要電流発生源102に関し左右対称の位置関係になっていて、それぞれのループ長も等しい長さになっている。図3の等価回路において、第1のループ回路201の等価キャパシタC1の容量と第2のループ回路202の等価キャパシタC2の容量とは、同じ値であり、第1のループ回路201、第2のループ回路202のいずれも、無線通信用の動作周波数において共振するような値に設定されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of each of the first loop circuit 201 and the second loop circuit 202 shown in FIG. 2, and a symmetrical positional relationship with respect to the unnecessary
以上のような図1の第1の実施形態の構成により、シールドやフィルタを適用するノイズ抑止方法を用いることなく、アンテナ107から放射される無線通信用の信号に対するノイズの低減を図ることができる。なお、第1のループ回路201、第2のループ回路202それぞれを構成する素子の個数は、素子103、素子105の2個、ならびに素子103、素子105の2個のように、2個ずつの場合に限るものではなく、ループ状のループ回路を形成することが可能な2個以上の複数の個数であれば、任意の個数の素子をそれぞれに用いても差し支えないことは言うまでもない。。 With the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 as described above, it is possible to reduce noise with respect to a signal for wireless communication radiated from the antenna 107 without using a noise suppression method applying a shield or a filter. . Note that the number of elements included in each of the first loop circuit 201 and the second loop circuit 202 is two elements such as two elements 103 and 105 and two elements 103 and 105. The present invention is not limited to this case, and it goes without saying that an arbitrary number of elements may be used for each of the elements as long as the number is two or more that can form a loop circuit. .
図4は、本発明に関連する現状の技術を適用した場合の無線通信装置の不要電流が流れる様子を説明するための模式図であり、図1に示したブロック構成と類似のコネクタ近辺の構成を示している。図4に示す現状の技術における無線通信装置401においては、図1の場合とは異なり、ノイズの放射源の不要電流発生源102に関し、すなわち、ノイズの伝送線路のケーブル110やノイズ源のコネクタ109に関し左右対称の位置には、素子によるループ回路が存在していない。その結果、ノイズの放射源の不要電流発生源102、すなわち、ノイズの伝送線路のケーブル110やノイズ源のコネクタ109において発生するノイズ電流が、図4に示すように、第1の電流402や第2の電流403として、基板の外縁側まで伝わっていくことになり、アンテナ107に到達して、無線通信用の動作周波数の信号に影響を及ぼしてしまう。さらには、該ノイズ電流は接続したケーブル110の外皮にも流れるので、ケーブル110からの放射ノイズも、無線通信用の動作周波数の信号に影響を及ぼす可能性もある。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a state in which an unnecessary current flows in the wireless communication device when the current technology related to the present invention is applied, and a configuration in the vicinity of the connector similar to the block configuration shown in FIG. Is shown. In the wireless communication apparatus 401 in the current technology shown in FIG. 4, unlike the case of FIG. 1, the noise radiation source unnecessary
(第1の実施形態の効果の説明)
以上に説明したように、本第1の実施形態の無線通信装置は、次のような効果を奏することができる。
(Description of the effect of the first embodiment)
As described above, the wireless communication apparatus according to the first embodiment can achieve the following effects.
図5は、第1の実施形態として図1に示した無線通信装置101の素子103、素子104、素子105、素子106の各素子を用いて形成した第1、第2のループ回路のノイズ放射抑制効果をシミュレーションするために、素子103、素子104、素子105、素子106の各素子の回路定数の値を示すテーブルであり、素子103、素子104、素子105、素子106それぞれの回路定数の値をパターン1、パターン2の二つに変更した場合について示している。つまり、図5において、素子103、素子104がなく、素子105、素子106それぞれに100pFのキャパシタを用いるパターン1は、第1、第2のループ回路を形成していない場合の一例である。一方、素子103、素子104、素子105、素子106それぞれに100pFのキャパシタを用いるパターン2は、第1、第2のループ回路を形成している場合の一例である。 FIG. 5 shows the noise emission of the first and second loop circuits formed using the elements 103, 104, 105, and 106 of the wireless communication apparatus 101 shown in FIG. 1 as the first embodiment. In order to simulate the suppression effect, it is a table showing the values of the circuit constants of the elements 103, 104, 105 and 106, and the values of the circuit constants of the elements 103, 104, 105 and 106, respectively. Is shown when pattern 1 and pattern 2 are changed. That is, in FIG. 5, the pattern 1 in which the element 103 and the element 104 are not provided and a capacitor of 100 pF is used for each of the element 105 and the element 106 is an example in which the first and second loop circuits are not formed. On the other hand, pattern 2 using a capacitor of 100 pF for each of the element 103, the element 104, the element 105, and the element 106 is an example in which the first and second loop circuits are formed.
なお、本シミュレーションにおけるノイズ放射抑制効果の測定方法においては、不要電流発生源102とアンテナ給電点108との結合量を用いており、該結合量の値が小さいほどノイズ抑止効果が大きくなっているという評価を行う。
In the measurement method of the noise radiation suppression effect in this simulation, the amount of coupling between the unnecessary
図5のパターン1,2それぞれを用いた場合のシミュレーション結果について、図6、図8に示す。ここで、図6は、図5のパターン1の場合のノイズ放射抑制効果のシミュレーション結果を示すグラフであり、図2に示した場合とは異なり、第1のループ回路201、第2のループ回路202が形成されていない場合を示している。また、図8は、図5のパターン2の場合のノイズ放射抑制効果のシミュレーション結果を示すグラフであり、図2の第1のループ回路201、第2のループ回路202が形成されている場合を示している。なお、図6、図8それぞれに示すグラフの横軸は周波数、縦軸は不要電流発生源102とアンテナ給電点108との間の結合量を表している。
The simulation results when using patterns 1 and 2 in FIG. 5 are shown in FIGS. Here, FIG. 6 is a graph showing the simulation result of the noise radiation suppression effect in the case of the pattern 1 of FIG. 5, and unlike the case shown in FIG. 2, the first loop circuit 201 and the second loop circuit are shown. The case where 202 is not formed is shown. FIG. 8 is a graph showing a simulation result of the noise radiation suppression effect in the case of the pattern 2 in FIG. 5, and shows a case where the first loop circuit 201 and the second loop circuit 202 in FIG. 2 are formed. Show. 6 and 8, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the amount of coupling between the unnecessary
まず、第1、第2のループ回路を形成していないパターン1の場合のシミュレーション結果を示す図6について説明する。図6において、符号2に示す周波数2,442MHzにおける不要電流発生源102とアンテナ給電点108との間の結合量は、−35.696dBと比較的大きい値になっている。このため、このときの電流分布は、図7に示すようになっている。図7は、図5のパターン1の場合の周波数2,442MHzにおける電流分布を示す模式図である。図5のパターン1の場合は、素子(キャパシタ)を用いた第1、第2のループ回路が形成されていないので、図7に示すように、ケーブル110やコネクタ109の不要電流発生源102から流れる電流は、ノイズ電流として、基板の端部まで流れ出て、アンテナ107にまで到達している。
First, FIG. 6 showing a simulation result in the case of the pattern 1 in which the first and second loop circuits are not formed will be described. In FIG. 6, the coupling amount between the unnecessary
これに対して、第1、第2のループ回路201,202を形成するパターン2の場合のシミュレーション結果については、図8に示すように、符号2に示す周波数2,442MHzにおける不要電流発生源102とアンテナ給電点108との間の結合量が−52.140dBとなり、図6の場合よりも16dB以上の大幅な結合量の低減を実現している。図9は、図5のパターン2の場合の周波数2,442MHzにおける電流分布を示す模式図である。図5のパターン2の場合は、図9に示すように、素子(キャパシタ)を用いた第1、第2のループ回路201,202にループ電流が流れることになり、ノイズ電流として、ループ外側の基板外縁部側へ流れ出る電流を効果的に抑制することができる。
On the other hand, as for the simulation result in the case of the pattern 2 forming the first and second loop circuits 201 and 202, as shown in FIG. 8, the unnecessary
以上のシミュレーション結果が示すように、本第1の実施形態の無線通信装置101においては、次のような効果を奏していることが分かる。つまり、本第1の実施形態の無線通信装置101は、複数の素子(キャパシタ)と基板のパターンとしてループ状に形成したスリットとからなるループ形状の第1、第2のループ回路201,202を、ノイズ低減回路として、ノイズ源またはノイズの伝送線路に関し、左右対称に配置するという構成を採用している。而して、たとえ、ノイズ源となる接続インターフェースのクロック周波数と無線通信用の動作周波数とが接近している場合であっても、該接続インターフェースの信号線の波形レベルを小さくして、ノイズレベルを下げる必要はなく、無線信号として放射すべき周波数成分の信号をアンテナ107から効果的に放射することが可能になっている。 As can be seen from the above simulation results, the wireless communication apparatus 101 according to the first embodiment has the following effects. That is, the wireless communication apparatus 101 according to the first embodiment includes loop-shaped first and second loop circuits 201 and 202 each including a plurality of elements (capacitors) and a slit formed in a loop shape as a substrate pattern. As the noise reduction circuit, a configuration in which the noise source or the noise transmission line is arranged symmetrically is adopted. Thus, even if the clock frequency of the connection interface that is a noise source and the operating frequency for wireless communication are close to each other, the waveform level of the signal line of the connection interface is reduced to reduce the noise level. Therefore, it is possible to effectively radiate a signal having a frequency component to be radiated as a radio signal from the antenna 107.
なお、第1、第2のループ回路201,202を形成する各素子(素子103.素子104、素子105、素子106)の回路定数の値は、ループ長や、ノイズ源の接続インターフェースのクロック周波数、無線通信用の動作周波数に応じて、任意の値に変更することが可能である。図5のパターン2の場合においては、素子103、素子104、素子105、素子106のいずれのキャパシタの容量も100pFに設定しているが、異なる回路定数の値に設定した場合について、図10に示す。 The circuit constant value of each element (element 103, element 104, element 105, element 106) forming the first and second loop circuits 201, 202 is the loop length or the clock frequency of the connection interface of the noise source. It can be changed to any value according to the operating frequency for wireless communication. In the case of the pattern 2 in FIG. 5, the capacitances of the capacitors of the element 103, the element 104, the element 105, and the element 106 are set to 100 pF. However, in the case of setting different circuit constant values, FIG. Show.
つまり、図10は、図1に示した無線通信装置101の素子103、素子104の各素子の回路定数の値を図5のパターン2からパターン3に変更した場合のノイズ放射抑制効果のシミュレーション結果を示すグラフであり、ここでは、素子103と素子104との二つのキャパシタの容量を100pFから3pFに変更した場合について示している。図10(A)が、パターン3における素子103、素子104、素子105、素子106の各素子の回路定数の値を示すテーブルであり、図10(B)が、図10(A)のパターン3の場合の周波数2,442MHzにおける電流分布を示す模式図である。 That is, FIG. 10 shows a simulation result of the noise emission suppression effect when the circuit constant values of the elements 103 and 104 of the wireless communication apparatus 101 shown in FIG. 1 are changed from the pattern 2 to the pattern 3 in FIG. Here, a case is shown in which the capacitance of the two capacitors of the element 103 and the element 104 is changed from 100 pF to 3 pF. FIG. 10A is a table showing circuit constant values of the elements 103, 104, 105, and 106 in the pattern 3, and FIG. 10B shows the pattern 3 in FIG. 10A. It is a schematic diagram which shows the electric current distribution in frequency 2,442MHz in the case of.
第1、第2のループ回路を形成するパターン3の場合のシミュレーション結果を示す図10においては、符号2に示す周波数2,442MHzにおける不要電流発生源102とアンテナ給電点108との間の結合量が−63.734dBであり、図8に示したパターン2の場合の−52.140dBよりも11dB以上の結合量のさらなる低減を実現している。すなわち、第1、第2のループ回路を形成しないパターン1の場合に比して、約28dBの結合量の低減であり、ノイズ放射を大幅に抑制することが可能になっている。
In FIG. 10 showing the simulation result in the case of the pattern 3 forming the first and second loop circuits, the coupling amount between the unnecessary
さらに、周波数が2,442MHzの場合だけでなく、周波数が2,442MHzよりも若干低い周波数2,400MHzにおいても、また、周波数が2,442MHzよりも若干高い周波数2,484MHzにおいても、図6、図8、図10それぞれのグラフの符号1、符号3に示すように、ほぼ同様の効果が得られる。 Further, not only in the case where the frequency is 2,442 MHz, but also in the frequency 2,400 MHz which is slightly lower than 2,442 MHz, and in the frequency 2,484 MHz which is slightly higher than 2,442 MHz, FIG. As shown by reference numerals 1 and 3 in the graphs of FIGS. 8 and 10, respectively, substantially the same effect can be obtained.
なお、以上のようなノイズ放射抑制効果は、素子103と素子104との二つの素子の回路定数の値(例えばキャパシタの容量値)の調整だけでなく、素子105と素子106との二つの素子の回路定数の値(例えばキャパシタの容量値)の調整や、第1、第2のループ回路201,202のループ長の調整によっても、適正な効果が得られるように調整することが可能である。 The noise emission suppressing effect as described above is not only the adjustment of the circuit constant values (for example, the capacitance value of the capacitor) of the two elements of the element 103 and the element 104 but also the two elements of the element 105 and the element 106. It is also possible to adjust the circuit constant value (for example, the capacitance value of the capacitor) and the loop lengths of the first and second loop circuits 201 and 202 so as to obtain an appropriate effect. .
(第2の実施形態の構成例)
次に、本発明の第2の実施形態に係る無線通信装置の構成例について説明する。第1の実施形態においては、ノイズの伝送線路のケーブル110やノイズ源のコネクタ109に関し、すなわち、ノイズの放射源の不要電流発生源102に関し、左右対称に配置する第1のループ回路201、第2のループ回路202のそれぞれを、例えばキャパシタからなる、素子103と素子104との組み合わせ、素子105と素子106との組み合わせを用いて形成していた。これに対して、本第2の実施形態においては、素子103と素子104との組み合わせ、素子105と素子106との組み合わせを用いる代わりに、導電性を有する一対の金属を互いに近接配置した構成からなる金属接近部を用いて、第1のループ回路、第2のループ回路のそれぞれを形成する場合について説明する。
(Configuration example of the second embodiment)
Next, a configuration example of a wireless communication apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the first loop circuit 201 arranged symmetrically with respect to the noise
図11は、本発明の第2の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図であり、不要電流発生源102に関し左右対称に配置されたループ状の第1、第2のループ回路も同時に示している。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a wireless communication apparatus according to the second embodiment of the present invention, in which loop-shaped first and second loop circuits arranged symmetrically with respect to the unnecessary
図11に示すように、無線通信装置301の基板上に設置された接続インターフェースとなるコネクタ109の近辺には、ノイズ源となる不要電流発生源102、金属接近部302、金属接近部303、金属接近部304、金属接近部305が該基板上に配置される。さらに、金属接近部303の外側(すなわちコネクタ109側とは反対側)の基板の端部には、無線通信用の周波数成分の無線電波を放射するアンテナ107およびアンテナ給電点108が配置されるとともに、コネクタ109には、外部の回路(装置)と接続するためのケーブル110が接続されている。つまり、図11の無線通信装置301は、第1の実施形態の図1の無線通信装置101における素子103、素子104、素子105、素子106の代わりに、金属接近部302、金属接近部303、金属接近部304、金属接近部305を用いて構成されている。
As shown in FIG. 11, in the vicinity of the connector 109 serving as a connection interface installed on the substrate of the wireless communication device 301, an unnecessary
ここで、接続インターフェースのコネクタ109と、無線通信装置301の回路部とが電気的に結合するのは、金属接近部302、金属接近部303、金属接近部304、金属接近部305と、接続インターフェースの信号線すなわちケーブル110の部分である。
Here, the connector 109 of the connection interface and the circuit unit of the wireless communication apparatus 301 are electrically coupled to the
また、金属接近部302、金属接近部303、金属接近部304、金属接近部305は、前述のように、導電性を有する一対の金属を対向させて近接配置したものであって、コネクタ109に関し、金属接近部302と金属接近部303、金属接近部304と金属接近部305とをそれぞれ基板上の対称な位置に配置している。すなわち、不要電流発生源102に関し左右対称な位置関係になるように、金属接近部302と金属接近部303とを配置し、さらに、金属接近部304と金属接近部305とを配置している。そして、金属接近部302と金属接近部304とを基板上にパターンとしてループ状に形成したスリットによりループ状に接続して、第1のループ回路306を形成し、また、金属接近部303と金属接近部305とを基板上にパターンとしてループ状に形成したスリットによりループ状に接続して、第2のループ回路307を形成している。
Further, as described above, the
その結果、金属接近部302と金属接近部304とからなる第1のループ回路306と、金属接近部303と金属接近部305とからなるループ状の第2のループ回路307とが、ノイズの伝送線路のケーブル110やノイズ源のコネクタ109に関し、すなわち、ノイズの放射源の不要電流発生源102に関し、左右対称に配置された状態になる。ここで、金属接近部302と金属接近部304と基板上のスリットとにより形成された第1のループ回路306においては、無線通信用の動作周波数において共振するように、金属接近部302、金属接近部304それぞれの一対の金属間の間隔やループ回路306のループ長を調整している。金属接近部303と金属接近部305と基板上のスリットとにより形成された第2のループ回路307についても同様である。
As a result, the first loop circuit 306 including the
つまり、第1のループ回路306、第2のループ回路307は、対称な電流のループ回路として形成され、かつ、それぞれが特定の周波数すなわち無線通信用の動作周波数において共振するように設定されているので、ノイズ放射源の不要電流発生源102、すなわち、ノイズの伝送線路のケーブル110やノイズ源のコネクタ109からのノイズ電流の周波数が該特定の周波数と近接している場合には、第1のループ回路306、第2のループ回路307内に渦状に流れて、第1のループ回路306、第2のループ回路307の外側すなわち基板の外縁部側に流れ出すことを抑制することになる。したがって、図11のような金属接近部を備えた構成の無線通信装置301のように、第1の実施形態のような素子を用いていない構成であっても、無線通信用のアンテナ107に対するノイズを抑制することができる。
That is, the first loop circuit 306 and the second loop circuit 307 are formed as symmetrical current loop circuits, and are set to resonate at a specific frequency, that is, an operating frequency for wireless communication. Therefore, when the frequency of the noise current from the unnecessary
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
101 無線通信装置
102 不要電流発生源
103 素子
104 素子
105 素子
106 素子
107 アンテナ
108 アンテナ給電点
109 コネクタ
110 ケーブル
201 第1のループ回路
202 第2のループ回路
301 無線通信装置
302 金属接近部
303 金属接近部
304 金属接近部
305 金属接近部
306 第1のループ回路
307 第2のループ回路
401 無線通信装置
402 第1の電流
403 第2の電流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101
Claims (12)
前記コネクタに関し前記基板上の左右対称の位置に、前記接続インターフェースからのノイズ電流の前記アンテナへの流出を抑止するためのノイズ抑止回路として、第1のループ回路および第2のループ回路それぞれをループ状に形成し、
かつ、前記第1のループ回路および前記第2のループ回路それぞれを、前記無線通信用の動作周波数において共振するように構成する
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device having on a substrate an antenna that radiates radio waves at an operating frequency for wireless communication, and a connector that forms a connection interface for connecting to an external circuit via a cable,
As a noise suppression circuit for suppressing the outflow of noise current from the connection interface to the antenna at a symmetrical position on the board with respect to the connector, the first loop circuit and the second loop circuit are respectively looped. Formed into a shape,
And each of said 1st loop circuit and said 2nd loop circuit is comprised so that it may resonate in the operating frequency for said radio | wireless communication. The radio | wireless communication apparatus characterized by the above-mentioned.
前記コネクタに関し前記基板上の左右対称の位置に、前記接続インターフェースからのノイズ電流の前記アンテナへの流出を抑止するために、第1のループ回路および第2のループ回路それぞれをループ状に形成し、
かつ、前記第1のループ回路および前記第2のループ回路それぞれを、前記無線通信用の動作周波数において共振するように構成する
ことを特徴とするノイズ抑止方法。 A method for suppressing noise in a wireless communication device having on a substrate an antenna that radiates a radio wave at an operating frequency for wireless communication and a connector that forms a connection interface for connecting to an external circuit via a cable,
A first loop circuit and a second loop circuit are each formed in a loop shape in order to suppress the outflow of noise current from the connection interface to the antenna at a symmetrical position on the board with respect to the connector. ,
And each of said 1st loop circuit and said 2nd loop circuit is comprised so that it may resonate in the operating frequency for said radio | wireless communication. The noise suppression method characterized by the above-mentioned.
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