專利名稱：無線機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線機，特別是涉及一種被安裝于收納燃氣表、電表、自來水表等表箱上的無線機。
背景技術：
近年來，引進了如下的一種自動抄表系統(tǒng)通過設置在房屋等建筑物中的儀表來計量燃氣、電、自來水等的使用量，并通過無線通信來收集該計量數據。在這種自動抄表系統(tǒng)中，基于易于設置在表箱上的觀點，期望一種內置有天線的小型的無線機。作為這種無線機，例如能夠列舉出一種經由印刷電路板的布線圖案將接地導體板與發(fā)射導體部的短路導體相連接的具有基板安裝型板狀天線的無線機。在該無線機中，接地導體板用作發(fā)射導體部的接地端，設置在發(fā)射導體板與印刷電路板之間(例如參照專利文獻I)。另外，在無線通信裝置中，在印刷電路板的上方與之對置地設置有長條導體部。在印刷電路板上配置有接地圖案，與長條導體部對置的區(qū)域的一部分接地圖案被去除。并且，長條導體部經由接地用導體部與接地圖案進行電連接，經由供電用導體部與印刷電路板的供電點進行電連接。因此，在接地用導體部的附近，接地圖案配置在印刷電路板與長條導體部之間(例如參照專利文獻2)。
并且，在具有無線機的自動抄表用無線機中，無線機和板狀天線收納在樹脂制殼體中，無線機配置在金屬制殼體中。板狀天線通過金屬材料連接部與金屬制殼體相連接，金屬制殼體用作板狀天線的接地端。另外，在金屬制殼體與板狀天線之間設置有供電部(例如參照專利文獻3)。專利文獻I :日本特開平10-313212號公報專利文獻2 :日本特開2003-92510號公報專利文獻3 日本特開平9-27092號公報

發(fā)明內容
_9] 發(fā)明要解決的問題然而，當相對于天線的動作頻率的波長而針對發(fā)射導體的接地端的尺寸較小時，則天線會受到存在于周圍的金屬的影響，增益、發(fā)射效率等天線的特性下降。例如，在具有以往的基板安裝型板狀天線的無線機中，當作為發(fā)射導體的接地端的接地導體的尺寸較大時，雖然能夠防止由金屬導致的天線特性的下降，但卻導致無線機本身的尺寸大型化。另一方面，當發(fā)射導體的接地端的尺寸較小時，由于周圍的金屬的影響而導致天線特性下降。特別是，當將具有基板安裝型板狀天線的無線機安裝在金屬面上時，印刷電路板、接地導體部以及發(fā)射導體部被依次配置在金屬面上。由此，印刷電路板被配置在接地導體部與金屬面之間，接地導體部與金屬面之間的距離變大。由此，由于金屬面的影響而導致天線的阻抗變大，因此天線的特性下降。以往的無線通信裝置也與具有以往的基板安裝型板狀天線的無線機相同。與此相對，即使將以往的自動抄表用無線機安裝在金屬面上，用作板狀天線的接地端的金屬制殼體也大于與提供至天線的高頻信號的波長相對應的尺寸。因此，板狀天線不易受到金屬面的影響。但是，在板狀天線的附近需要設置大的金屬制殼體，不僅使無線機的尺寸大型化,還增加了部件件數,從而導致產品成本增加。本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種抑制由于金屬導致天線特性下降的小型的無線機。用于解決問題的方案本發(fā)明的某個方式所涉及的無線機具備發(fā)射導體，其將高頻信號轉換為電波并發(fā)射；電路板，其與上述發(fā)射導體電連接，并且安裝有對上述發(fā)射導體提供上述高頻信號的、電路；平板狀的接地導體，其與上述電路板的上述電路電連接，與上述發(fā)射導體對置，并且構成上述發(fā)射導體的接地端；以及樹脂制的殼體，其收納上述發(fā)射導體、上述電路板以及上述接地導體。在此，沿著上述電路板的厚度方向依次配置上述接地導體、上述電路板以及上述發(fā)射導體。發(fā)明的效果本發(fā)明提供一種具有以上說明的結構，產生如下效果能夠抑制由于金屬導致天線特性下降的小型的無線機。在參照所附附圖，根據以下的優(yōu)選實施方式的詳細說明來明確本發(fā)明的上述目的、其它目的、特征以及優(yōu)點。


圖I是表示安裝有本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機的表箱的立體圖。圖2是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機的分解立體圖。圖3是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機中的發(fā)射導體、電路板以及接地導體的立體圖。圖4是從后側觀察本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機中的發(fā)射導體、電路板以及接地導體得到的示意圖。圖5是從左側觀察本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機中的發(fā)射導體、電路板以及接地導體得到的示意圖。圖6是從上側觀察本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機中的發(fā)射導體、電路板以及接地導體得到的示意圖。圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的與無線機的電波的頻率相對的電壓駐波比的曲線圖。圖8是用于說明將本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機安裝于儀表時的軸的圖。圖9是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的無線機的指向特性的圖。圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式所涉及的無線機中的發(fā)射導體和電路板的示意圖。
圖11是表示本發(fā)明的第四實施方式所涉及的無線機的分解立體圖。圖12是表示將本發(fā)明的第四實施方式所涉及的無線機設置于表箱的狀態(tài)的示意圖。圖13是表示本發(fā)明的第四實施方式所涉及的無線機的發(fā)射效率與距離表箱的間隔d之間的關系的圖。圖14是表示本發(fā)明的第四實施方式所涉及的無線機的發(fā)射效率與短路端子和接地端子的距離s之間的關系的曲線圖。圖15是表示本發(fā)明的第五實施方式所涉及的無線機的分解立體圖。圖16是表示本發(fā)明的第五實施方式所涉及的安裝于無線機的導體元件的其它結
構的立體圖。圖17是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的無線機的結構的框圖。圖18是表示本發(fā)明的其它的實施方式所涉及的無線機中的電路板和接地導體的立體圖。圖19是表示本發(fā)明的其它的實施方式所涉及的無線機中的電路板和接地導體的立體圖。
具體實施例方式本發(fā)明的某個方式所涉及的無線機具備發(fā)射導體，其將高頻信號轉換為電波并發(fā)射；電路板，其與上述發(fā)射導體電連接，并且安裝有對上述發(fā)射導體提供上述高頻信號的電路；平板狀的接地導體，其與上述電路板的上述電路電連接，與上述發(fā)射導體對置，并且構成上述發(fā)射導體的接地端；以及樹脂制的殼體，其收納上述發(fā)射導體、上述電路板以及上述接地導體，其中，沿著上述電路板的厚度方向依次配置上述接地導體、上述電路板以及上述發(fā)射導體。根據該結構，沿著電路板的厚度方向依次配置接地導體、電路板以及發(fā)射導體，并且接地導體構成發(fā)射導體的接地端。由此，能夠盡量使接地導體和發(fā)射導體之間的距離變大，使天線的頻帶寬度變寬，從而能夠獲得優(yōu)良的天線特性。并且，例如，當將這種無線機安裝于金屬面時，在無線機中接地導體最接近金屬面。由此，能夠使接地導體與金屬面之間的間隔變窄并將它們電耦合，因此天線的有效體積變大。由此，即使是與動作頻率的波長相對地較小的無線機，也能夠防止由于金屬的影響而導致發(fā)射效率劣化。在無線機中，上述接地導體和上述殼體的與上述接地導體對置的面也可以互相平行地配置。根據該結構，如果為了使與接地導體對置的殼體的面與金屬面相對置而將殼體平行地安裝在金屬面上，則接地導體與金屬面平行地配置。由此，能夠使接地導體均勻地靠近金屬面，并將整個接地導體與金屬面進行電耦合，從而能夠進一步改善發(fā)射效率的劣化。在無線機中，上述發(fā)射導體、上述接地導體以及上述電路板也可以互相平行地配置。根據該結構，通過將發(fā)射導體、接地導體以及電路板互相平行地配置，能夠使發(fā)射導體與接地導體之間的厚度變小，從而能夠實現無線機的小型化。
在無線機中，上述發(fā)射導體也可以由平板狀的導體元件構成。在這種情況下，上述發(fā)射導體也可以由板狀倒F天線構成。根據該結構，通過將板狀倒F天線等平板狀的導體元件用作發(fā)射導體，能夠與動作頻率的波長相對地使發(fā)射導體的尺寸變小。無線機還可以具備供電端子，其與上述電路板的電路和上述發(fā)射導體電連接，從上述電路板向上述發(fā)射導體提供上述高頻信號；短路端子，其與上述電路板的電路的接地部和上述發(fā)射導體電連接，將上述發(fā)射導體接地至上述電路的接地部；以及接地端子，其將上述接地導體與上述電路板的電路的接地部進行電連接，配置在上述接地部中上述短路端子接地的位置的附近。根據該結構，發(fā)射導體經由短路端子和接地端子與接地導體電連接，接地導體沒有直接與發(fā)射導體相連接。因此，即使將接地導體安裝在金屬面上，接地導體也與金屬面相分離，因此天線不易受到金屬的影響，從而能夠抑制發(fā)射效率的劣化。
另外，在電路板的電路的接地部中將接地端子連接至短路端子的附近，由此使電流流經它們之間的距離變短，由此能夠減少電力的損耗，因此能夠防止發(fā)射效率降低。在無線機中，上述發(fā)射導體也可以由布線構成，該布線形成在上述電路板的一對主表面中的離上述接地導體遠主表面上。根據該結構，通過將電路板中包含的布線用作發(fā)射導體，能夠減少部件件數，實現無線機的小型化，并且能夠降低產品成本。在無線機中，上述發(fā)射導體也可以由線狀的導體元件構成。根據該結構，即使利用線狀的導體元件來構成發(fā)射導體，也能夠獲得與板狀的導體元件相同的天線特性。在無線機中，也可以在上述電路板的一對主表面中的離上述接地導體遠主表面上形成作為上述接地導體的導體層。在無線機中，也可以在上述電路板的一對主表面中的靠近上述發(fā)射導體主表面上形成包括上述電路的層。根據該結構，在電路板上形成作為接地導體的導體層，將該導體層、包括電路的層以及發(fā)射導體依次疊加。由此，例如當將這種無線機安裝在金屬面上時，在無線機中導體層最接近金屬面。因此，能夠使導體層與金屬面之間的間隔變窄并將它們進行電耦合，因此天線的有效體積變大。由此，即使是與動作頻率的波長相對地較小的無線機，也能夠防止由于金屬的影響而導致發(fā)射效率劣化。另外，將電路板的導體層用作發(fā)射導體的接地端，因此，能夠使無線機小型化，并且能夠減少部件件數，從而能夠實現低成本。在無線機中，上述殼體也可以具備具有開口的容器狀的主體和堵住上述主體的開口的蓋。在此，在上述主體和上述蓋的某一方上配置圍住上述開口的線狀的導體元件。另夕卜，以使上述發(fā)射導體位于上述開口的附近的方式將上述發(fā)射導體、上述電路板以及上述接地導體收納在上述主體中。根據該結構，發(fā)射導體配置在第一殼體的開口的附近，線狀的導體元件圍住該開口部，由此線狀的導體元件位于發(fā)射導體的附近。由此，能夠將線狀的導體元件與發(fā)射導體進行電耦合，因此即使是與所發(fā)射的電波的頻率的波長相對地足夠小的無線機，也能夠獲得高的發(fā)射效率。下面，一邊參照附圖一邊具體地說明本發(fā)明的實施方式。此外，以下，在所有附圖中，對相同或者相似的要素附加相同的參照標記，并省略其重復的說明。(第一實施方式)圖17是表示本發(fā)明第一實施方式所涉及的無線機100的結構的框圖。無線機100具備發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103。發(fā)射導體101將高頻信號轉換為電波并發(fā)射。
在電路板102中安裝有無線通信用的電路。該電路例如具備集成電路。無線通信用的集成電路與發(fā)射導體101電連接，根據來自數據收集用的集成電路的數據向發(fā)射導體101提供高頻信號。接地導體103是平板狀，與電路板102的電路的接地部電連接。接地導體103與發(fā)射導體101對置，并且構成發(fā)射導體101的接地端。沿著電路板102的厚度方向依次配置發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103，并將它們收納到樹脂制的殼體104中。在這種無線機100中，當獲得儀表的計量值等數據時，無線通信用的集成電路根據該數據生成高頻信號，并將該高頻信號提供至發(fā)射導體101。發(fā)射導體101將高頻信號轉換為電波并發(fā)射。這樣，在第一實施方式中，通過在殼體104中沿著電路板102的厚度方向依次配置發(fā)射導體101、接地導體103以及電路板102，能夠使發(fā)射導體101和接地導體103盡量分離地配置在殼體104中。由此，發(fā)射導體101與接地導體103之間的間隔變大，由此天線的頻帶寬度變寬，天線的特性優(yōu)良。另外，例如，當使接地導體103為金屬面?zhèn)榷鴮o線機100設置在金屬面上時，接地導體103接近金屬面。因此，接地導體103與金屬面金屬性地結合，除接地導體103之外金屬面也作為發(fā)射導體101的接地端而發(fā)揮作用，由此即使與動作頻率的波長相對地，接地導體103的尺寸小，天線的阻抗也不增加。由此，即使無線機100是小型的，也能夠抑制由于金屬導致的天線特性劣化。(實施方式二)圖I是表示安裝有本發(fā)明第二實施方式所涉及的無線機100的表箱200的立體圖。表箱200是用于收納計量燃氣、電以及自來水等的使用量的儀表的箱子。表箱200由金屬構成，在表箱200的前壁設置有顯示部201。無線機100安裝在表箱200的前壁。在第二實施方式所涉及的無線機100中，例示了特定的第一實施方式的發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103的具體結構。無線機100例如是如下的一種裝置將利用儀表測量出的數據通過無線通信發(fā)送到由燃氣、電以及自來水等的供應者的抄表員所攜帶的抄表用終端。無線機100具有薄長方體狀的殼體104，通過螺釘、雙面膠帶或者鉤子等安裝工具將該無線機100安裝到表箱200上。殼體104的第二殼體104b的表面朝向與表箱200的前壁相同的方向，第一殼體104a面向表箱200的前壁?？梢允沟谝粴んw104a與表箱200的前壁相接觸，也可以將二者隔開小間隔地進行設置。但是，如下所述，這些間隔只要是使接地導體103與表箱200的前壁鄰近并金屬性地結合的距離即可。無線機100具備從表箱200獲取計量值的電路和程序。對獲取計量值的方法不作特別地限定。例如，通過對從表箱200輸出的脈沖波形進行計數，利用無線機100測量燃氣等的流量，能夠獲得計量值。另外，在表箱200中安裝有磁體與流量相應地發(fā)生位移的機構，通過利用無線機100檢測該磁鐵的位移，能夠獲得計量值。并且，還設置有將與流量相應位移的磁體的移動進行動態(tài)轉換為脈沖波形的單元，通過利用無線機100對來自該單元的脈沖波形進行計數，能夠獲得計量值。此外，具有對流量進行計數的機構的無線機100也可以通過電線等與表箱200電連接，經由電線獲得脈沖波形。另外，在無線機100中，也可以通過不與表箱200連接的簧片開關等來檢測脈沖波形。圖2是無線機100的分解立體圖。圖3是表示無線機100中的發(fā)射導體101、電路 板102以及接地導體103的立體圖。圖4是從后側觀察發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103得到的示意圖。圖5是從左側觀察發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103得到的示意圖。圖6是從上側觀察發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103得到的示意圖。此外，利用圖3 圖6的箭頭來表示上下、前后以及左右的方向。殼體104由聚丙烯、AB S等具有電絕緣性的樹脂構成。殼體104具有第一殼體104a和第二殼體104b。第一殼體104a形成為具有開口的容器狀。在此,形成為一面開口的長方體形狀。以覆蓋(堵住)第一殼體104a的開口部的方式形成第二殼體104b，例如第二殼體104b形成為平面形狀。將第一殼體104a與第二殼體104b粘接、熔接或者用螺釘等結合(接合)，來形成殼體104。在殼體104中安裝有電池105和電路板102。電池105是對安裝在電路板102上的電子部件等提供電力的電源。電池105通過布線(未圖示)等與電路板102的電路相連接，經由電路板102配置在第二殼體104b偵U。電路板102在絕緣體的基板的表面安裝有構成電路的電子部件，電子部件之間通過銅箔、銀箔等布線進行連接。作為電子部件能夠列舉出無線通信用的集成電路(以下稱為“無線電路”)106、控制各部件的集成電路(以下稱為“控制電路”)。另外，在基板上的布線中，沒有安裝電子部件的區(qū)域作為電路(電路板)的接地部而發(fā)揮作用。在無線電路106中包括用于通過無線通信發(fā)送數據的發(fā)送電路、用于對通過無線通信接收到的數據進行處理的接收電路、以及將它們進行連接的匹配電路等。在電路板102的電路中，發(fā)射導體101與接地導體103電連接。發(fā)射導體101將來自電路板102的高頻信號轉換為電波并發(fā)射，或者接收來自外部的電波并轉換為高頻信號。發(fā)射導體101具有平板形狀，由銅等導體構成。在發(fā)射導體101中設有多個狹縫。狹縫的數量、尺寸以及位置等能夠與發(fā)送以及接收的電波的共振頻率相應地進行調整。在發(fā)射導體101的一個端部配置有供電端子107和短路端子108，在另一個端部配置有第一支承部109。供電端子107和短路端子108例如與發(fā)射導體101形成為一體。例如，通過使具有發(fā)射導體101、供電端子107以及短路端子108的形狀的一片金屬板彎折，來分別形成發(fā)射導體101、供電端子107以及短路端子108。但是，如果供電端子107和短路端子108與發(fā)射導體101電連接，則它們也可以相互獨立。在這種情況下，供電端子107和短路端子108通過熔接等與發(fā)射導體101相連接。供電端子107沿著與發(fā)射導體101正交的方向延伸。供電端子107與發(fā)射導體101、電路板102上的無線電路106電連接，從無線電路106向發(fā)射導體101提供高頻信號。短路端子108與供電端子107平行且沿著與發(fā)射導體101正交的方向延伸。短路端子108將發(fā)射導體101與由電路板102上的電路中的布線形成的接地部相連接。供電端子107和短路端子108的各自的寬度以及它們之間的間隔被設定為即能夠實現發(fā)射導體101與無線電路106的阻抗匹配的值。此外，通過焊接將供電端子107與無線電路106相連接、將短路端子108與電路板102的接地部相連接。但是，如果將這些部件進行電連接，則連接方法并不限定于此。例如這些也可以經由螺釘、連接器等將它們相連接。第一支承部109與短路端子108和供電端子107 —起相對于電路板102來支承發(fā)射導體101。第一支承部109具有L字形的形狀，由電絕緣性的樹脂等構成。第一支承部 109與短路端子108和供電端子107平行，且從發(fā)射導體101起向正交的方向延伸，在發(fā)射導體101中該第一支承部109設置在短路端子108和供電端子107的對角的位置處。由此，發(fā)射導體101與電路板102對置，且相對于電路板102隔開間隔地平行地配置。接地導體103與發(fā)射導體101對置，并且構成發(fā)射導體101的接地端。接地導體103具有平板形狀，由銅等導體構成。接地導體103隔著電路板102而設置在發(fā)射導體101的相反側。在接地導體103的一個端部配置有接地端子110，在另一個端部配置有第二支承部 111。接地端子110沿著與接地導體103正交的方向延伸，接地端子110與接地導體103和電路板102的電路的接地部電連接。由此，電路板102的接地部的電位等于接地導體103的電位。接地端子110與電路板102的接地部的連接位置配置在短路端子108與接地部相連接的位置的附近。因此，短路端子108和接地端子110不連接而是隔開間隔地進行設置。在該電路板102中，例如期望短路端子108的連接位置與接地端子110的連接位置之間的距離s(圖11)為從發(fā)射導體101發(fā)射的電波的波長的1/20以下。第二支承部111與接地端子110 —起相對于電路板102來支承接地導體103。第二支承部111由電絕緣性的樹脂等構成，沒有與接地端子110電連接。第二支承部111與接地端子110平行，且從發(fā)射導體101起沿正交的方向延伸，在發(fā)射導體101中第二支承部111設置在短路端子108和供電端子107的對角的位置處。由此，接地導體103與電路板102對置，且相對于電路板102隔開間隔地平行地配置。這樣，構成了將接地導體103用作發(fā)射導體101的接地端的板狀倒F天線。如圖2所示，以使接地導體103面向第一殼體104a的背面并且與之平行的方式將板狀倒F天線配置在第一殼體104a中，在該板狀倒F天線的前方配置電池105。并且，如圖I所示，利用第二殼體104b堵住第一殼體104a的開口，來形成無線機100。在該無線機100中，第一殼體104a的背面、接地導體103、電路板102、發(fā)射導體101以及第二殼體104b的表面配置為分別對置且平行。并且，以使第一殼體104a的背面面向表箱200的外壁部并且與之平行的方式將無線機100設置于表箱200。關于該第一殼體104a的背面與表箱200的外壁部之間的間隔d(參照圖12的(B))，如下所述，為了通過靜電容量將接地導體103與表箱200強有力地耦合，期望將間隔d設定為1/50波長以下。并且，當從表箱200獲取計量值的數據時，無線電路106經由供電端子107將高頻信號提供至發(fā)射導體101，發(fā)射導體101將高頻信號轉換為電波并發(fā)射。此時，接地導體103與表箱200的前壁之間的間隔非常小，因此接地導體103與表箱200電耦合。由此，與接地導體103同樣地，表箱200作為發(fā)射導體101的接地端而發(fā)揮作用，因此發(fā)射導體101的接地端與電波的波長相對地充分變大。由此，即使在發(fā)射導體101的附近存在金屬制的表箱200，板狀倒F天線的阻抗也不增加，增益、發(fā)射效率等天線特性不會下降。相反地，如下所述，將無線機100鄰接配置于金屬制的表箱200時的電波的發(fā)射效率有時比無線機100單機時的電波的發(fā)射效率大。圖7的⑷是表示與無線機100單機的電波的頻率相對的電壓駐波比(VSWR Voltage Stan ding Wave Ratio)的圖。圖7的(B)示出了與安裝于表箱200的無線機100的電波的頻率相對的電壓駐波比。如圖7的⑷所示，無線機100單機的共振頻率是460MHz。與此相對地，如圖7的(B)所示，安裝于表箱200的無線機100的共振頻率為430MHz。因此，通過將無線機100安裝于表箱200，共振頻率偏離了 30MHz。
然而，無線機100安裝于表箱200時的電壓駐波比為3以下的帶寬，與無線機100單機時的帶寬相同。即，當電壓駐波比高時，發(fā)送電波時反射波的電壓變大，電力效率變差。由此，作為天線而能夠實際應用的電壓駐波比一般為3以下。如圖7的(A)所示，當無線機100為單機時，該電壓駐波比為3以下的帶寬大約為20MHz。另外，如圖7的⑶所示，在將無線機100安裝于表箱200的情況下，電壓駐波比為3以下的帶寬為20MHz。因而，當將無線機100安裝于表箱200時，無線機100的共振頻率設定為與無線機100單機的共振頻率相比偏離了 30MHz。由此，電壓駐波比最低，電力效率最高。其中，即使由于某種原因導致電波的頻率發(fā)生變化，只要電波的頻率以共振頻率為中心處于20MHz的帶寬內，電壓駐波比就會收斂為3以下。無論在無線機100為單機的情況下還是在無線機100安裝于表箱200的情況下均相同。由此，在將無線機100安裝于表箱200的情況下，即使電壓駐波比升高，也能夠獲得與無線機100為單機時相同的發(fā)射效率。圖9表示如圖8所示那樣地確定X軸、Y軸、Z軸時的XY軸、XZ軸中的無線機100的指向特性。在圖9中，A-I表示無線機100為單機時的XY軸方向的指向特性，A-2表示無線機100為單機時的XZ軸方向的指向特性。在圖9中，B-I表示無線機100安裝于表箱200時的XY軸方向的指向特性，B-2表示無線機100安裝于表箱200時的XZ軸方向的指向特性。此外，在各坐標圖中，粗線表示垂直偏振波，細線表示水平偏振波。關于XY軸方向，與A-I所示的垂直偏振波相比，B-I所示的垂直偏振波凹陷，因此安裝于表箱200的無線機100的指向特性比無線機100單機的指向特性差。但是，與A-I所示的水平偏振波相比，B-I所示的水平偏振波變大，因此與無線機100單機的指向特性相t匕，安裝于表箱200的無線機100的指向特性大幅提高。由此，從整體來看，通過將無線機100安裝于表箱200，XY軸方向的指向特性得到提高。關于XZ軸方向，A-2所示的水平偏振波與B-2所示的水平偏振波相同。但是，與B-2所示的垂直偏振波相比，A-2所示的垂直偏振波變大，與無線機100單機的指向特性相匕匕，安裝于表箱200的無線機100的指向特性大幅提聞。另外，根據各個指向特性而算出的無線機100單機的發(fā)射效率為_5dB，安裝于表箱200的無線機100的發(fā)射效率為_2dB。
這是由于，通過將無線機100安裝到儀表上，無線機100內的接地導體103與金屬制表箱200的外壁部電耦合，因此出現了天線的有效體積變大的效果。這樣，通過將無線機100安裝于表箱200，指向特性、發(fā)射效率等天線的特性得到提高。這樣，根據第二實施方式，在無線機100的大小限制為能夠安裝于表箱200的小型尺寸的條件下，通過沿著電路板102的厚度方向依次排列發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103，能夠抑制安裝于金屬制的表箱200時天線特性的劣化。S卩，在發(fā)射導體101與接地導體103之間配置電路板102等是不理想的。但是，盡量將發(fā)射導體101與接地導體103分開地進行配置，因此天線的頻帶寬度變寬，從而能夠提高天線的特性。另外，能夠使無線機100的尺寸不變大而仍然維持小型。另外，使接地導體103盡量接近表箱200，因此它們電耦合，且接地導體103和表箱200作為發(fā)射導體的接地端而發(fā)揮作用。由此，與從發(fā)射導體發(fā)出的電波的波長相比，該接地端變大，因此，無線機100不易受到周圍的金屬的影響。因而，即使接地導體103的尺寸 大型化，也能夠從整體上防止因將無線機100安裝于金屬制的表箱200而導致天線特性的劣化。另外，根據第二實施方式，通過將發(fā)射導體101、電路板102以及接地導體103互相平行地設置，能夠使無線機100的厚度變小。并且，根據第二實施方式，通過將接地導體103和表箱200互相平行地設置，能夠使它們對置，且將其間隔設定得較小并使該間隔固定。由此，能夠將接地導體103與表箱強力且大范圍地電磁耦合，從而能夠進一步防止天線特性的劣化。并且，根據第二實施方式，發(fā)射導體101通過短路端子108和供電端子107與電路板102電連接，接地導體103通過接地端子110與電路板102相連接。因此，發(fā)射導體101沒有與接地導體103直接連接，由此即使接地導體103接近金屬制表箱200，發(fā)射導體101也不接近金屬制表箱200。由此，能夠抑制天線的阻抗的增加，從而能夠防止天線特性的劣化。另外，根據第二實施方式，接地端子110與電路板102的接地部的連接位置配置在短路端子108與地部相連接的位置附近。因此，電流流經它們之間的距離變短，能夠抑制天線的阻抗的增加，從而能夠防止天線特性的劣化。(第三實施方式)在第二實施方式中，將接地導體103用作發(fā)射導體101的接地端。與此相對地，在第三實施方式中，電路板120的接地層123作為發(fā)射導體101的接地端(接地導體)而發(fā)揮作用。圖10的⑷是發(fā)射導體101和電路板120的主視圖。圖10的⑶是發(fā)射導體101和電路板120的側視圖。在電路板120中安裝有發(fā)射導體101和無線電路106。在絕緣體的基板上疊加有布置了導電體的布線而形成層，電路板120由多層構成，具有第一電路層121、第二電路層122以及接地層123。第一電路層121和第二電路層122構成用于進行無線發(fā)送接收的電路，且形成在電路板120的一對主表面中的靠近發(fā)射導體101的一個的主表面上。接地層123由導體層構成，該導體層由金屬等導體構成，在電路板120的一對主表面中的離發(fā)射導體101遠的一個的主表面上該接地層123形成為接地導體，且構成發(fā)射導體101的接地端。
在這種情況下，以使接地層123面向第一殼體104a的背面的方式將電路板120配置在第一殼體104a中，利用第二殼體104b堵住第一殼體104a的開口。根據這樣構成的第三實施方式，當將這種無線機100的第一殼體104a的背面設置在金屬制的表箱200的外壁部時，電路板120的接地層123與外壁部平行地對置。接地層123與外壁部的間隔小，因此接地層123與外壁部表面電耦合(通過靜電容量)。由此，接地層123和外壁部表面作為發(fā)射導體101的接地端而發(fā)揮作用，天線的有效體積變大。由此，無線機100不易受到周圍的金屬的影響，能夠防止由于周圍的金屬導致發(fā)射特性的劣化。另外，在頻率低的頻帶中使用的無線機100中，不需要在無線機100內設置大的接地端，從而能夠使安裝有發(fā)射特性高的天線的無線機100實現小型化。另外，根據第三實施方式，通過將多層結構的電路板120的一層分配給發(fā)射導體101的接地端，則不需要另外設置發(fā)射導體101的接地端。由此，能夠實現無線機100的尺寸小型化，并且能夠使部件件數減少，從而能夠降低產品成本。、
(第四實施方式)在第四實施方式中，第一殼體和第二殼體的形狀與第二實施方式不同，除此之外的其它部分與第二實施方式相同。圖11表示無線機100的分解立體圖。此外,為了方便,省略電池和無線電路。殼體130的第一殼體130a和第二殼體130b是具有開口的容器狀，例如由對電波具有低損耗特性的材料、即聚丙烯、AB S等樹脂材料構成。第一殼體130a的尺寸與第二殼體130b的尺寸相同。將第一殼體130a和第二殼體130b的開口彼此重疊，通過螺釘、粘接或溶接等方式將二者相互接合并固定。此外，電路板102、發(fā)射導體101、供電端子107、短路端子108、接地導體103以及
接地端子110與第二實施方式相同。其中，供電端子107和短路端子108的位置與第二實施方式不同。但是，不論在第二實施方式中，還是在第四實施方式中，短路端子108和供電端子107互相平行，且設置在發(fā)射導體101和電路板102的各自的端部，并且它們的間隔設定為能夠實現發(fā)射導體101與無線電路106的阻抗匹配的值。因此，如果滿足這些條件，則即使在第二實施方式中，供電端子107和短路端子108的位置也不限定于第四實施方式的位置。另外，在第二實施方式和第四實施方式中接地端子110的位置也不同。但是，在兩個實施方式中，接地端子110設置在電路板102和接地導體103的各自的端部，并且在電路板102中該接地端子110連接至短路端子108的接地位置的附近。由此，如果滿足該條件，則接地端子110并不限定于第二和第四實施方式的位置。圖12的⑷是表示將無線機100設置于表箱200的狀態(tài)的主視圖，圖12的(B)是圖12的(A)的側視圖。此外，在圖12的(A)中，為了方便，沒有顯示第一殼體130a。具有板狀倒F天線的無線機100設置在表箱200的外壁部。該板狀倒F天線的動作頻率例如設定為433MHz。表箱200例如是計量燃氣流量的金屬制的計量裝置，且具有長方體形狀。表箱200的尺寸例如設定為長200mm(0. 289波長)、寬200mm(0. 289波長)、厚IOOmm(0. 144波長)。關于無線機100，將發(fā)射導體101的長度Lr I設定為45mm (0.065波長)、寬度Lr2設定為66mm (0. 095波長)。將接地導體103的長度Ls I設定為62mm (0. 089波長)、寬度Ls2設定為66mm(0. 095波長)。將電路板102與發(fā)射導體101的間隔h設定為18. 5mm(0. 027波長)，將短路端子108與接地端子110的平面距離s設定為5mm (0. 007波長)。無線機100設置在顯示部201的下部，該顯示部201配置在表箱200的外壁部。此時，以使第一殼體130a的背面面向表箱200的外壁部的方式設置無線機100，因此接地導體103接近表箱200。該第一殼體130a的背面與表箱200的外壁部之間是間隔d。例如將該間隔d設定為1/50波長以下。該間隔d較小，由此接地導體103與表箱200電容耦合，可視為接地導體103與表箱200具有高頻的相同電位。由此，除了接地導體103之外，表箱200也作為板狀倒F天線的接地端而發(fā)揮作用，因此即使在小型無線機100中也能夠確保大的接地面積，從而能夠實現高的發(fā)射效率。圖13表示無線機100單機的增益和相對于間隔d的安裝于表箱200的無線機100的增益?？v軸表示板狀倒F天線的增益。此外，間隔d以外的值是通過圖12的(A)和圖12的⑶表不的值。
無線機100為單機時的增益大約為_8dB，與此相對，安裝于表箱200的無線機100的增益大約為_3dB以上。由此，可知通過將無線機100安裝于表箱200能夠改善增益，使其成為5dB以上。認為是由于表箱200與接地導體103電性地電容耦合，板狀倒F天線的接地面積變大。另外，無線機100與表箱200的間隔d為4mm、5mm以及10mm,間隔越大增益越低。該間隔d每變大Imm(0. 001波長)，增益就劣化0. 2dB。由此，通過盡量使接地導體103接近表箱200，能夠使它們的耦合容量變大，從而使增益提高。圖14表示無線機100安裝于表箱200時的短路端子108和接地端子110的平面距離s與板狀倒F天線的增益之間的關系?？v軸表示板狀倒F天線的增益。此外，平面距離s以外的值是通過圖12的(A)和圖12的⑶表示的值。當短路端子108與接地端子110的平面距離s為5mm(0. 007波長)時，增益大約為-2. 5dB。當平面距離s為60mm時，增益大約為-4dB。由此，當距離s小時，增益變大。認為這是由于基板電路中的短路端子108的連接位置與接地端子110的連接位置的距離s越大，電路板102中的電流的流動越發(fā)生變化，分布在接地導體103中的電流發(fā)生變化，發(fā)射電阻下降。如以上說明那樣，根據第四實施方式，如果接地導體103與表箱200以電容耦合的程度接近而將無線機100配置于表箱200，則與無線機100為單機時相比，此時的天線特性得到提高。特別是越縮小無線機100與表箱200的間隔，越能提高天線的特性。另外，根據第四實施方式，將接地端子110設置在電路板102中的短路端子108的接地位置附近，由此天線的特性優(yōu)良。特別是電路板102中的短路端子108與接地端子110的平面距離s越短，天線的特性變得越好。并且，根據第四實施方式，與第二實施方式同樣地，通過將發(fā)射導體101、電路板
102、接地導體103以及表箱200的外壁部依次平行地排列，能夠在小型的無線機100中獲得優(yōu)良的天線特性。另外，發(fā)射導體101通過短路端子108和供電端子107與電路板102電連接，接地導體103通過接地端子110與電路板102相連接，因此能夠防止天線特性的劣化。(第五實施方式)
在第四實施方式中，通過螺釘、粘接以及熔接等方式來固定第一殼體130a和第二殼體130b，但在第五實施方式中，與第四實施方式的不同點是，通過利用導體元件132進行熔接來固定第一殼體130a和第二殼體130b。除此以外的其它部分與第二和第四實施方式相同。圖15表示無線機100的分解立體圖。此外,為了方便,省略了電池。第一殼體130a在與第二殼體130b的接合面上具有槽131，槽131設置為圍住第一殼體130a的開口部。在槽131中嵌入有導體元件132。導體元件132是由鐵、銅等金屬的導體構成的線狀物。分別將導體元件132的兩端進行連結，導體元件132形成環(huán)狀。當將第二殼體130b疊加到安裝有這種導體元件132的第一殼體130a上并從導體元件132的A點向B點進行通電時，由于導體元件132的電阻使導體元件132發(fā)熱。并且，
通過由導體元件132產生的熱將第一殼體130a和第二殼體130b的各自的接合面融化，將第一殼體130a與第二殼體130b進行熔接，從而形成殼體130。該殼體130被密封。另外，在這種無線機100中，當對發(fā)射導體101提供高頻信號時，發(fā)射導體101與存在于附近的導體元件132電耦合。由此，導體元件132用作發(fā)射元件，天線的有效體積變大，因此天線性能進一步提聞。以上，根據第五實施方式，無線機100的殼體130被密封，來阻止空氣、水進入無線機100的內部。由此，發(fā)射導體101、接地導體103等不會被氧化，從而能夠防止發(fā)射導體101的阻抗發(fā)生變化，因此能夠維持穩(wěn)定的天線特性。并且,根據第五實施方式,通過將用于熔接第一殼體130a和第二殼體130b的導體元件132配置在發(fā)射導體101的附近，而使它們電耦合，從而提高了發(fā)射導體101的發(fā)射性倉泛。另外，根據第五實施方式，與上述實施方式同樣地，如果將無線機100配置在表箱200的附近，則會提高天線的特性。并且，通過將發(fā)射導體101、電路板102、接地導體103以及表箱200的外壁部依次平行地排列，能夠在小型的無線機100中獲得優(yōu)良的天線特性。而且，在電路板102中的短路端子108的接地位置附近設置接地端子110，由此天線的特性優(yōu)良。另外，發(fā)射導體101通過短路端子108和供電端子107與電路板102電連接，接地導體103通過接地端子110與電路板102相連接，因此能夠防止天線特性的劣化。此外，在第二實施方式中使用了凹部狀的第一殼體130a和平板狀的第二殼體130b，在第四實施方式中使用了凹部狀的第一殼體130a和第二殼體130b。其中，只要收納發(fā)射導體101等構成要素，第一殼體130a和第二殼體130b就不限定于這些形狀。例如,第一殼體130a也可以是平板狀，第二殼體130b也可以是凹部狀。另外，在第五實施方式中通過線狀的導體兀件132將第一殼體130a與第二殼體130b進行熔接，但在其它實施方式中還能夠通過線狀的導體元件132將第一殼體130a和第二殼體130b固定。并且，在第五實施方式中，導體元件132具有將其兩端相連結的環(huán)形形狀，但并不限定于此。例如，如圖16的(A)所示，導體元件132的兩端也可以不連結，而在該兩端之間開口，還可以在導體元件132中設置一個間隙。另外，如圖16的(B)所示，也可以將兩根導體元件132隔開間隔地配置，在導體元件132中設置兩個間隙。當按照共振頻率設定該導體元件132的長度時，能夠使導體元件132與發(fā)射導體101電耦合。
另外，在第四和第五實施方式中，將接地導體103用作發(fā)射導體101的接地端，但與第三實施方式同樣地，也能夠將電路板102的接地層用作發(fā)射導體101的接地端。并且，在第二、第四以及第五實施方式中，將板狀倒F天線用作發(fā)射導體101，但也能夠利用除此以外的平板狀的導體元件132來構成發(fā)射導體101。例如，能夠將線狀倒L天線，板狀的偶極天線等用作平板狀的導體元件。另外，在上述所有的實施方式中，在發(fā)射導體101和接地導體103中使用了平板狀的導體，但也可以使用線狀的導體元件、電路板上的金屬箔的布線作為發(fā)射導體。并且，作為線狀的導體元件，例如能夠列舉出偶極天線、環(huán)形天線或者彎折線天線(meander line antenna)等線狀天線。在這種情況下，如圖18所示,在電路板102上電連接有線狀導體元件的發(fā)射導體140。發(fā)射導體140在從電路板102垂直地延伸出后彎折成直角，與電路板102平行地延伸。因此，沿著電路板102的厚度方向上，依次平行地配置發(fā)射導體140、電路板102以及接地導體103。 在作為發(fā)射導體而使用電路板上的金屬箔的布線的情況下，如圖19的(A)所示，能夠使用多層結構的電路板102。電路板102具有電路層和發(fā)射導體的層，電路板102的表面所顯現出的金屬箔的布線141作為發(fā)射導體的層而發(fā)揮作用。在這種情況下，也依次平行地配置金屬箔的布線141、電路板102的電路層以及接地導體103。在這種情況下，能夠減少部件件數，不僅能夠實現無線機的尺寸小型化，而且還能抑制產品的成本。另外，在作為發(fā)射導體而使用電路板上的金屬箔的布線的情況下，如圖19的(B)所示，能夠使用兩個電路板102、142。電路板142相對于電路板102垂直地設置，且在表面配置有金屬箔的布線143。該金屬箔的布線143作為發(fā)射導體而發(fā)揮作用。金屬箔的布線143在相對于電路板102垂直地延伸之后垂直地彎折，且相對于電路板120平行地延伸。由此，依次平行地配置金屬箔的布線143、電路板102以及接地導體103。并且，在上述所有的實施方式中，考慮到電路規(guī)模、可靠性等，電路板102也可以由多層基板、雙面基板或者單面基板來構成。上述說明應該僅理解為例示，本發(fā)明以指導本領域的技術人員為目的而提供所要執(zhí)行的最佳實施方式。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下能夠實質性地變更其結構和/或者功能的詳細情況。產業(yè)上的可利用件如上所述，本發(fā)明所涉及的無線機100在設置于由金屬殼體130構成的儀表中的狀態(tài)下，具有以下效果盡管是小型的結構也能夠獲得高發(fā)射效率，例如，作為表箱200等自動抄表系統(tǒng)用的無線機100是有用的。附圖標記100 :無線機；101 :發(fā)射導體；102 :電路板；103 :接地導體；104 :殼體；104a :第一殼體；104b :第二殼體；106 :無線電路(電路)；107 :供電端子；108 :短路端子；110 :接地端子；120 :電路板；123 :接地層；124 :發(fā)射導體；130 :殼體；130a :第一殼體；130b :第二殼體；132 :導體元件；140 :發(fā)射導體；141 :金屬箔的布線(發(fā)射導體);143 :金屬箔的布線(發(fā)射導體)。
權利要求
1.一種無線機，具備 發(fā)射導體，其將高頻信號轉換為電波并發(fā)射；電路板，其與上述發(fā)射導體電連接，并且安裝有對上述發(fā)射導體提供上述高頻信號的電路；平板狀的接地導體，其與上述電路板的上述電路電連接，與上述發(fā)射導體對置，并且構成上述發(fā)射導體的接地端；以及樹脂制的殼體，其收納上述發(fā)射導體、上述電路板以及上述接地導體， 其中，沿著上述電路板的厚度方向依次配置上述接地導體、上述電路板以及上述發(fā)射導體。
2.根據權利要求I所述的無線機，其特征在于， 上述接地導體和上述殼體的與上述接地導體對置的面互相平行地配置。
3.根據權利要求I或2所述的無線機，其特征在于， 上述發(fā)射導體、上述接地導體、上述電路板互相平行地配置。
4.根據權利要求I至3中的任一項所述的無線機，其特征在于， 上述發(fā)射導體由平板狀的導體元件構成。
5.根據權利要求4所述的無線機，其特征在于， 上述發(fā)射導體由板狀倒F天線構成。
6.根據權利要求I至5中的任一項所述的無線機，其特征在于，還具備 供電端子，其用于將上述電路板的電路與上述發(fā)射導體進行電連接，而從上述電路板向上述發(fā)射導體提供上述高頻信號； 短路端子，其用于將上述電路板的電路的接地部與上述發(fā)射導體進行電連接，而將上述發(fā)射導體接地至上述電路的接地部；以及 接地端子，其用于將上述接地導體與上述電路板的電路的接地部進行電連接，配置在上述接地部中上述短路端子接地的位置的附近。
7.根據權利要求I至3中的任一項所述的無線機，其特征在于， 上述發(fā)射導體由布線構成，該布線形成在上述電路板的一對主表面中的離上述接地導體遠的主表面上。
8.根據權利要求I至3中的任一項所述的無線機，其特征在于， 上述發(fā)射導體由線狀的導體元件構成。
9.根據權利要求I所述的無線機，其特征在于， 在上述電路板的一對主表面中的離上述發(fā)射導體遠的主表面上形成有作為上述接地導體的導體層。
10.根據權利要求9所述的無線機，其特征在于， 在上述電路板的一對主表面中的靠近上述發(fā)射導體的主表面上形成有包括上述電路的層。
11.根據權利要求I至10中的任一項所述的無線機，其特征在于， 上述殼體具備具有開口的容器狀的主體以及堵住上述主體的開口的蓋， 在上述主體和上述蓋中的某一方上配置有圍著上述開口的線狀的導體元件， 以使上述發(fā)射導體位于上述開口的附近的方式，將上述發(fā)射導體、上述電路板以及上述接地導體收納在上述主體中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線機，具備發(fā)射導體(101)，其將高頻信號轉換為電波并發(fā)射；電路板(102)，其與上述發(fā)射導體(101)電連接，并且安裝有對上述發(fā)射導體(101)提供上述高頻信號的電路；平板狀的接地導體(103)，其與上述電路板(102)的上述電路電連接，與上述發(fā)射導體(101)對置，并且構成上述發(fā)射導體(101)的接地端；以及樹脂制的殼體(104)，其收納上述發(fā)射導體(101)、上述電路板(102)以及上述接地導體(103)。在此，沿著上述電路板(102)的厚度方向依次配置上述接地導體(103)、上述電路板(102)以及上述發(fā)射導體(101)。
文檔編號H04B1/38GK102742078SQ20118000792
公開日2012年10月17日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權日2010年11月25日
發(fā)明者吉川嘉茂, 宇野博之, 杉山正樹, 橫網代義幸, 渡邊崇士 申請人:松下電器產業(yè)株式會社