CN101288289B

CN101288289B - 携带式无线电设备

Info

Publication number: CN101288289B
Application number: CN2006800379257A
Authority: CN
Inventors: 铃木雄一郎; 中西成一; 久保田雅则; 平井昌义; 青木恒太; 斋藤裕
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JPWO2007032330A1; WO2007032330A1; JP4850839B2; US7705789B2; CN101288289A; US20090128424A1

Abstract

本发明提供一种携带式无线电设备，其具备：具有金属部的第一筐体(11)；第二筐体(12)；转动自如地连接第一筐体(11)与第二筐体(12)的铰链部(13)；设置在第二筐体内部、具有接地图案的电路基板(18)；连接在电路基板上的供电部，铰链部(13)具有用导电性金属构成的旋转轴(23)，第一筐体(11)、旋转轴(23)及接地图案作为天线元件而工作，该携带式无线电设备还具备第一导体元件(25)，该第一导体元件(25)与旋转轴(23)隔开规定间距配置在第一筐体(11)内，且具有与无线电频率的半波长大致相等的电气长度。

Description

携带式无线电设备

技术领域

本发明涉及一种携带式无线电设备，其上部筐体与下部筐体在关闭状态及打开状态下，具有遍及宽频带的良好的天线特性。

背景技术

折叠式携带电话等折叠式的携带式无线电设备，一般情况下上部筐体与下部筐体通过铰链部开闭自如地连接而成，可以得到打开的状态(以下，简称开状态)和关闭的状态(以下，简称闭状态)这两种状态。因此，其具有在开状态下能够使阅览的显示画面大型化的所谓便利性、和在闭状态下能够变成紧凑的形状的所谓携带容易两个优点。

近年来，要求折叠式电话更加小型化及薄型化。现有折叠式的携带式无线电设备，例如，特许文献1中所公开的携带式无线电设备具有如下的结构，即、在上部筐体内部配置有天线元件，经由设在铰链部的供电线从下部筐体的供电电路向天线元件供电。

另外，近年来，更加重视以闭状态放置在桌子上的状态也就是“待机状态”的天线特性。现有折叠式的携带式无线电设备，如特性文献1所公开的那样，具有如下的结构，即、在终端的电路基板的表面侧(1侧)和里侧(2侧)配置有天线元件，即使受桌子与天线元件接近的影响，配置在1侧的天线元件的天线特性恶化，利用配置在2侧的天线元件也可以确保通信质量。

特许文献1：日本特开2001-156898号公报

特许文献2：日本特开2002-368850号公报

然而，在特许文献1的携带式无线电设备中，在闭状态，由于上部筐体与下部筐体的天线电流相位为反相，因此存在发射效率下降、不能确保通信质量这样的问题。

另外，在特许文献2的携带式无线电设备中，由于是将两个天线元件分别配置在基板的表面和背面，因此存在难于实现薄型化、小型化这样的问题。

发明内容

本发明是鉴于所述问题而开发的，其目的在于提供一种携带式无线电设备，其在上部筐体与下部筐体的打开、关闭状态两种状态下，能够确保遍及宽频带的良好的天线特性。

本发明的携带式无线电设备，其具备：具有金属部的第一筐体；第二筐体；旋转自如地连接所述第一筐体与所述第二筐体的铰链部；设置在所述第二筐体内部、具有接地图案的电路基板；连接所述电路基板的供电部。所述铰链部具有用导电性金属构成的旋转轴，所述金属部、所述旋转轴及所述接地图案作为天线元件工作，其中，还具备第一导体元件，该第一导体元件与所述第一筐体为一体以围绕所述旋转轴转动的方式从所述旋转轴隔开间距配置在所述第一筐体内，且具有与工作频率的半波长大致相等的电气长度，所述旋转轴与所述金属部隔开距离而接近，所述旋转轴与所述接地图案隔开而配置。

根据该结构，本发明的携带式无线电设备，由于其第一波导元件在闭状态作为波导元件工作，因此，在以闭状态放置在桌子上的待机状态下，能够确保其良好的天线特性。并且，在开状态能够确保优良的通话质量。

另外，本发明的携带式无线电设备具有如下的结构，即、所述旋转轴与所述金属部隔开规定间距配置，且电磁耦合，而且，自所述接地图案隔开规定间距配置在所述铰链部上，且与所述供电部电连接。

根据该结构，本发明的携带式无线电设备由于电流集中在铰链部，因此，与现有的携带式无线电设备相比，能够确保高的发射效率及定向性增益。

另外，本发明的携带式无线电设备还具备配置在所述第二筐体内的第二导体元件，在打开所述第一筐体与所述第二筐体的状态下，所述第一导体元件与所述第二导体具有接近的规定间距，在关闭所述第一筐体与所述第二筐体的状态下，所述第一导体元件与所述第二导体具有比所述规定间距隔开的间距。

根据该结构，由于第一导体元件与第二导体元件的电磁耦合进行变化使得在开状态和闭状态的任一种状态下，本发明的携带式无线电设备具有高的发射效率及定向性增益，，因此，在第一及第二筐体的开、闭两种状态下，能够确保遍及宽频带的良好的天线特性。

另外，本发明的携带式无线电设备具有如下的结构，即、在所述第一筐体形成有接听通话用的音孔，在配置有所述接听通话用的音孔的面的相反侧的面上配置有所述第一导体元件。

根据该结构，本发明的携带式无线电设备，在关闭筐体放置在桌子等平面上的状态下，由于来自第一导体元件的发射电波不会被第一筐体的金属部遮断，自高的天线发射的电波不容易受到音孔的影响，因此，在第一及第二筐体的开闭两种状态下，能够确保遍及宽频带的良好的天线特性

本发明能提供一种携带式无线电设备，其在实现小型化及薄型化方面的基础上，能够在第一及第二筐体的开闭两种状态下确保遍及宽频带的良好的天线特性。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的闭状态的携带式无线电设备的正面图；

图2是表示本发明的第一实施方式的闭状态的携带式无线电设备的侧面图；

图3是表示本发明的第一实施方式的闭状态的携带式无线电设备的背面图；

图4是表示本发明的第一实施方式的开状态的携带式无线电设备的背面图；

图5是表示本发明的第一实施方式的开状态的携带式无线电设备的侧面图；

图6是表示桌子上待机状态的坐标系及到达波方向的图；

图7是表示通话状态的人体头部与携带式无线电设备的位置关系的图；

图8是表示在闭状态的携带式无线电设备中，第一导体元件的有无引起的驻波特性的变化的图；

图9(a)是表示具有第一导体元件的闭状态的携带式无线电设备的定向性的图，图9(b)是表示没有第一导体元件的闭状态的携带式无线电设备的定向性的图；

图10是表示本发明的第二实施方式的开状态的携带式无线电设备的背面图；

图11是表示本发明的第二实施方式的开状态的携带式无线电设备的侧面图；

图12是表示本发明的第二实施方式的闭状态的携带式无线电设备的侧面图；

图13是表示在开状态的携带式无线电设备中，第二导体元件的有无引起的驻波特性的变化的图。

附图标记说明

11第一筐体

12第二筐体

13铰链部

14固定螺钉

15上盖(显示部侧)

16上外壳(副显示部侧)

17铰链托架

18电路基板

19无线电路

20整合电路

23旋转轴

23A第一旋转轴(第一筐体侧)

23B第二旋转轴(第二筐体侧)

24供电弹簧(供电部)

25第一导体元件

26挠性电缆

27显示部

28副显示部

29接听器(接听用的音孔)

30第二导体元件

31到达波方向

32人体头部

33VSWR特性(闭状态、有第一导体元件)

34VSWR特性(闭状态、无第一导体元件)

35定向性(闭状态、EΦ偏波部分、有第一导体元件)

36定向性(闭状态、EΦ偏波部分、无第一导体元件)

37VSWR特性(开状态、有第一导体元件)

38VSWR特性(开状态、无第一导体元件)

具体实施方式

下面，参照附图对本发明实施方式的携带式无线电设备进行详细说明。

(第一实施方式)

利用图1～图9说明本发明的第一实施方式的携带式无线电设备。

图1是本发明第一实施方式的携带式无线电设备的闭状态的正面图。图2是从图1的Ⅱ-Ⅱ′看到的携带式无线电设备的侧面图。图3是从图2的Ⅲ-Ⅲ′看到的携带式无线电设备的背面图。图4是本发明第一实施方式的携带式无线电设备的开状态的背面图。另外，图5是从图4的Ⅴ-Ⅴ′看到的携带式无线电设备的侧面图。在此，图1-图5表示特征部分的内部构造及其以外的部分的外观结构。

如图1及图2所示，本实施方式的携带式无线电设备具有：上部筐体即第一筐体11、下部筐体即第二筐体12、及铰链部13。第一筐体11与第二筐体12由铰链部13连接使得相互之间能开闭。

在此，第一筐体11由通过螺钉14固定的上盖15、上外壳16及铰链托架17构成，上盖15及上外壳17由导电性的金属形成，构成金属部。另外，铰链托架17由非导体即ABS树脂形成。

第一筐体11还具有由液晶显示装置等构成的显示部27、副显示部28、接收器29。在此，接听器29构成接听用的音孔的一部分。

第二筐体12具有未图示的多个操作键按钮，在第二筐体12内部，设置有由无线电路19、整合电路20、未图示的控制部及信息处理部构成的电路基板18。电路基板18在大致整个面上设有作为接地电位的接地图案。

铰链部13具有挠性电缆26，该挠性电缆26与第一筐体11内的未图示的电路基板及第二筐体12内的电路基板18连接。

另外，铰链部13具有旋转轴23，第一筐体11与第二筐体12经由旋转轴23连接。旋转轴23由第一旋转轴23A和第二旋转轴23B构成，第一筐体11与第一旋转轴23A、第二筐体12与第二旋转轴23B分别采用机械性固定。如图3所示，第一旋转轴23A与第二旋转轴23B在其连接点可转动，并且直流连接。

第一筐体11及第二筐体12，例如，分别具有长度为100mm、宽度为50mm左右的大小。第二筐体12的电路基板18例如由厚度1mm、长度60mm、宽度、40mm的印刷电路板的构成。另外，旋转轴23具有例如直径8mm、长度20mm的大小，由钢铁等导电率高、机械强度也强的金属形成。

如图3所示，旋转轴23其一端与电路基板18上的供电弹簧24电连接，并经由整合电路20与无线电路19连接。如图2所示，旋转轴23与第一筐体11的金属部隔开距离dh(例如2mm)而接近。在此，为了使旋转轴23与第一筐体11的金属部在供电时进行电容耦合，距离dh优选在1mm～5mm之间，但并不限定于此。另外，在本实施例中，旋转轴23与电路基板18上的接地图案隔开4mm左右的距离而配置。在此，旋转轴23与接地图案的距离优选在2mm～5mm之间，但并不限于此。另外，供电弹簧24构成供电部的一部分。

本实施方式的携带式无线电设备还具有第一导体元件25。第一导体元件25自旋转轴23隔开距离de(例如2mm)，例如，粘贴配置在由ABS树脂制成的铰链托架17上。即，第一导体元件25支承在第一筐体11上，通过筐体的开闭与第一筐体11成为一体并围绕旋转轴23转动。在此，在无线电携带式装置的闭状态下，为了使第一导体元件25作为波导元件工作，距离de优选设在0.1mm～5mm之间，但并不限定于此。

另外，第一导体元件25以工作频率中的电气长度为大致半波长(例如在2GHz频带为75mm)的方式形成。

在本实施方式中，携带式无线电设备是在使用频率为1.7GHz(带宽130MHz)、2GHz(带宽250MHz)附近的W-CDMA方式的携带式电话系统中使用的。当然，本发明的携带式无线电设备，通过改变设计条件，即使在其他的通信方式、其他的频率下也能适用。

如所述构成的第一实施方式的携带式无线电设备，在图1～图3中的闭状态下，由于旋转轴23与第一筐体11的金属部隔开规定的距离dh而配置，因此，旋转轴23在工作频率为1.7GHz频带～2GHZ频带作为四分之一的波长系单极天线进行而工作。另外，第一导体元件25作为波导元件进行工作。

在此，由于旋转轴23与第一筐体11的金属部隔开有规定的距离dh，电流集中于由旋转轴23构成的铰链部13，因此，本实施方式的携带式无线电设备，其发射效率及定向性增益与现有的携带式无线电设备相比都得到了改善。另一方面，当考虑到旋转轴23与第一筐体11的金属部筐体是直流连接或者通过电容耦合进行电磁强耦合的情况时，由于天线电流(电流)分散在第一筐体11的金属部，第一筐体11内流动的电流的相位与电路基板18内流动的电流的相位变为反相，发射效率降低。另外，由于电流不会集中在铰链部13，因此，在第一导体元件25内激励的天线电流减少，基站方向、即图6所示的到达波方向31的定向性增益降低。因此，为了确保在闭状态的天线特性，旋转轴23与第一筐体11的金属部需要隔开有规定的间距dh。在此，基站方向是指相对于水平面仰角为20～40°的方向。

图8是表示携带式无线电设备的在闭状态的、相对于向天线供电的高频信号的频率的电压驻波比(VSWR：Voltage Standing Wave Ratio)的特性图。

图8中，实线表示具备第一导体元件25的本实施方式的携带式无线电设备的VSWR特性33，虚线表示不具备第一导体元件25的状态的VSWR特性34。

如图8所示，具备第一导体元件25的本实施方式的携带式无线电设备，由于通过第一导体元件25产生共振，因此，与不具备第一导体元件25的现有携带式无线电设备相比，其VSWR特性得到改善。即、在所希望的频率及其周边的频率下，确保遍及宽频带的良好的天线特性。

例如，不具备第一导体元件25的现有的携带式无线电设备的频率为2170MHz的发射效率值(输入功率与输出功率的比值，用dB表示)是-7.0dB。相对于此，具有弯曲形状的第一导体元件25的本实施例的携带式无线电设备的频率为2170MHz的发射效率值则为-3.5dB，与不具备弯曲形状的第一导体元件25的现有携带式无线电设备相比，其发射特性得到改善。

图9(a)是表示具备第一导体元件25的本实施方式的携带式无线电设备的桌上待机状态的定向性35的图。另外，图9(b)是表示不具备第一导体元件25的现有携带式无线电设备的桌上待机状态的定向性36的图。在此，待机状态的坐标系如图6所示。

具备第一导体元件25的本实施方式的携带式无线电设备，由于通过第一导体元件25产生共振，因此，与不具备第一导体元件25的现有的携带式无线电设备相比，相对来自图6所示的基站方向的到达波31的定向性增益改善5dB。即、发射效率及相对到达波方向的定向性增益得到改善。因此，在桌上待机状态下能够得到良好的天线特性。

其次，用图4及图5说明开状态的工作原理。旋转轴23与第一筐体11的金属部隔开规定间距dh进行电磁耦合。即、旋转轴23、第一筐体11的金属部及电路基板18在工作频率为1.7GHz频带～2GHz频带中，作为偶极天线即天线元件进行工作。

在此，铰链部13的天线电流由于具有第一导体元件25而集中在副显示部28侧。因此，如图7所示，在人体头部32附近使用本实施方式的携带式无线电设备时，由于铰链部13的天线电流集中在副显示部28侧，因此，不容易受到人体头部32的影响。结果是，本实施方式的携带式无线电设备的天线特性(通话增益)，与现有携带式无线电设备相比有2dB的改善。

另外，在本实施方式中，对所希望的频率为2170MHz进行了说明，本发明的携带式无线电设备所具备的第一导体元件25，并不限定于对应该频率，对应于其他的频率也可以。另外，第一导体元件25的形状并不限定于图1～图5所示的形状，只要是所希望的频率的大致半波长的元件长度，任何形状都可以。另外，在本实施方式中，如图1～图5所示，对在单轴旋转的铰链部13配置有第一导体元件25的情况进行了说明，但并不限于此，也可以将第一导体元件25配置在双轴旋转的铰链部等任何铰链部上。

另外，在本实施方式中，对旋转轴23与第一筐体11的金属部隔开规定距离dh配置的情况进行了说明，但也可以将旋转轴23与第一筐体11的金属部经由具有电抗常数(例如电容为2pF)的元件进行连接。

另外，在本实施方式中，对在第一筐体11中通过导电性高的金属形成上盖15及上外壳16的情况进行了说明，但是，只要存在上盖15、上外壳16或者设置于第一筐体11内的具有接地图案的未图示的电路基板中的任何一个即可。即，只要是第一筐体11的金属部与旋转轴23以规定的电容进行电磁耦合的结构即可。

(第二实施方式)

下面，利用图10～图13对本发明第二实施方式的携带式无线电设备进行说明。

在图10～图12中，与第一实施方式的携带式无线电设备相同的附图标记表示相同的构成要素，并且省略其详细说明。

图10是本发明第二实施方式的携带式无线电设备的开状态的背面图。图11是图10中从Ⅺ-Ⅺ′方向看到的携带式无线电设备的侧面图。图12是第二实施方式的携带式无线电设备的闭状态的背面图，在此，图10～图12表示特征部分的内部构造及其以外的部分的外观结构。

如图10～图12所示，本实施方式的携带式无线电设备还具备第二导体元件30。第二导体元件30具有一定面积S(mm²)，以与旋转轴23接近的方式配置在第二筐体12内。

在开状态下，如图11所示，第一导体元件25与第二导体元件30隔开距离def(例如2mm)接近而配置。在此，第一导体元件25随着第一筐体11的转动而移动。因此，在闭状态，如图12所示，第一导体元件25与第二导体元件30配置在比开状态的情况隔开的位置。在此，第一导体元件25与第二导体元件30的电磁耦合根据其相互的距离而变化。其结果是，第一导体元件25的电共振因开状态和闭状态而不同。

在本实施方式中，开状态的第一导体元件25的共振比闭状态的第一导体元件25的共振低20％。

图13是表示在携带式无线电设备的开状态下相对供电给天线的高频率信号的频率的VSWR的特性图。图13中，实线表示具备第二导体元件30的本发明的携带式无线电设备的VSWR的特性37，虚线表示不具备第二导体元件30状态的VSWR的特性38。

在此，在携带式无线电设备不具备第二导体元件30的情况下，由于第一导体元件25的影响，使1.7GHz频带的VSWR的特性恶化，与具备第二导体元件30的情况相比，其发射效率恶化2dB。

另一方面，在携带式无线电设备具备第二导体元件30的情况下，在开状态，且在1.7GHz频带、2GHz频带两频带中，具有VSWR＜3的宽频带特性，能够确保良好的天线特性。另外，即使在闭状态下，由于第一导体元件25作为波导元件进行工作，在图6所示的待机状态下，也能够确保良好的天线特性。

另外，本实施方式中，第二导体元件30是作为具有一定面积S的导体进行了说明，但是，只要在开状态时是与第一导体元件25电磁耦合的结构，则也可以是线状等任何形状。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的携带式无线电设备即使在闭状态下、也能够获得具有比现有携带式无线电设备高的天线增益的效果。因此，作为无论是开状态及闭状态均能够发挥天线性能的携带式无线电设备，都是有用的。

Claims

1.一种携带式无线电设备，其具备：

具有金属部的第一筐体；

第二筐体；

转动自如地连接所述第一筐体与所述第二筐体的铰链部；

设置在所述第二筐体内部、具有接地图案的电路基板；

连接所述电路基板的供电部，

所述铰链部具有用导电性金属构成的旋转轴，

所述金属部、所述旋转轴及所述接地图案作为天线元件而工作，其特征在于，

该携带式无线电设备还具备第一导体元件，该第一导体元件与所述第一筐体为一体以围绕所述旋转轴转动的方式从所述旋转轴隔开间距配置在所述第一筐体内，且具有与工作频率的半波长大致相等的电气长度，

所述旋转轴与所述金属部隔开距离而接近，所述旋转轴与所述接地图案隔开而配置。

2.如权利要求1所述的携带式无线电设备，其特征在于，所述旋转轴与所述金属部隔开规定间距而配置且电磁耦合，而且，自所述接地图案隔开规定间距配置在所述铰链部上，且与所述供电部电连接。

3.如权利要求1所述的携带式无线电设备，其特征在于，还具有配置在所述第二筐体内的第二导体元件，

在所述第一筐体与所述第二筐体打开的状态下，所述第一导体元件与所述第二导体元件具有接近的规定间距，在所述第一筐体与所述第二筐体关闭的状态下，所述第一导体元件与所述第二导体元件具有比在所述第一筐体与所述第二筐体打开的状态下的所述规定间距更隔开的间距。

4.如权利要求2所述的携带式无线电设备，其特征在于，还具有配置在所述第二筐体内的第二导体元件，

5.如权利要求1～4中任一项所述的携带式无线电设备，其特征在于，在所述第一筐体形成有接听用的音孔，在配置有所述接听用的音孔的面的相反侧的面上配置有所述第一导体元件。