JP2004128604A

JP2004128604A - 無線通信装置

Info

Publication number: JP2004128604A
Application number: JP2002286379A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kurita; 栗田　淳一; Yuichi Kushii; 櫛比　裕一
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】通信の信頼性を向上する。
【解決手段】複数の回路基板２，４がオープンとほぼ等価な状態で接続されている無線通信装置において、使用状態において天空側となる回路基板２に内蔵アンテナ１８を設ける。内蔵アンテナ１８の配設位置は、使用状態において最も天空側の回路基板２の端縁２ａから内蔵アンテナ１８の配置位置までの距離をＤとし、回路基板２の天空側の一端２ａから他端２ｂまでの回路基板２の長さをＬとした場合に、Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たすことができる位置とする。内蔵アンテナ１８よりも天空側となる回路基板２部分の面積が、内蔵アンテナ１８よりも地面側となる回路基板２部分の面積以上となる。回路基板２はグランドと見なされるので、そのグランドの影響を受けて、アンテナの指向性は、地面側よりも天空側が強くなる。天空側にある衛星等との無線通信が良好となる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の回路基板を有する無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
無線通信装置の一つとして、例えば図６に示すような折り畳み式の携帯型電話機がある。折り畳み式の携帯型電話機（携帯移動端末）１においては、回路基板２を内蔵した筐体３と、別の回路基板４を内蔵した筐体５とがヒンジ部６によって回動可能に連結されている。筐体３側には、スピーカー７や液晶画面８等が設けられ、筐体５側には、キーパッド部１０やマイク１１等が設けられており、通常、携帯型電話機１の使用中には、図７に示すように、筐体３が天空側に配置され、筐体５が地面側に配置される。
【０００３】
このような折り畳み式の携帯型電話機１において、例えば特許文献１には、ヒンジ部６の内部にアンテナ１２を設ける構成が提案されている。折り畳み式の携帯型電話機１の使用中には、携帯型電話機１は「く」の字のような態様となり、その折り曲げ部であるヒンジ部６が外側となる姿勢でもって使用される。このため、特許文献１で提案されている構成の場合には、アンテナ１２は、携帯型電話機１の使用中に、グランドと見なされる頭部から最も離れた外側に配置されることとなり、頭部の近接配置に因るアンテナ特性の劣化を防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８４９３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒンジ部６の内部にアンテナ１２を設けると、ヒンジ部６の構成が複雑になり、製造コストが増加するという問題が発生する。また、筐体３側に設けられている回路と、筐体５側に設けられている回路とを接続させるために例えばフレキシブルケーブル等の導線が必ずヒンジ部６を通るため、ヒンジ部６の内部にアンテナ１２を設けると、アンテナ１２の非常に近くに導線が配置されることとなる。この金属近接配置に起因してアンテナ１２の特性が劣化してしまうという問題が発生する。
【０００６】
ところで、アンテナをヒンジ部６に設けるのではなく、筐体５側にアンテナを設ける場合がある。一般的に、キーパッド部１０の近傍に通信用の高周波回路（ＲＦ回路（図示せず））が設けられるので、筐体５側にアンテナを設けると、アンテナはＲＦ回路の近くとなる。これにより、ＲＦ回路とアンテナを接続する信号ラインの引き回しが容易になるという利点がある。
【０００７】
しかしながら、人は筐体５を把持して携帯型電話機１を使用することが多いため、筐体５側にアンテナを設けた場合には、携帯型電話機１の使用中に、アンテナは人の手の陰になってしまうことになる。このため、携帯型電話機１の使用中におけるアンテナの送受信感度が低下してしまい、携帯型電話機１の通信の信頼性が落ちてしまう。
【０００８】
これに対して、アンテナを筐体３側の回路基板２の先端部に設ける場合がある。この場合には、アンテナの通信状態は人の手の把持の悪影響を受け難い。しかし、この場合には、アンテナから放射される電磁波が、安定的なグランドである液晶画面８側に引き寄せられる。これにより、アンテナは図７の矢印Ａに示すような地面に向かう方向に強い指向性を持つことになる。つまり、携帯型電話機１においては、アンテナは、基地局１４や衛星１５がある天空側に強い指向性を持つことが望ましいが、アンテナを筐体３内の回路基板２の先端部に設けると、天空側の指向性が弱くなり、天空側とは逆向きである地面側に強い指向性を持ってしまう。このため、携帯型電話機１の通信に対する信頼性の向上が難しいという問題が生じる。
【０００９】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、通信の信頼性が高い無線通信装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、間隔を介して配置される回路基板を有し、これら回路基板はオープンとほぼ等価な状態で接続されている無線通信装置であって、前記間隔を介して配置される回路基板のうち、使用状態において天空側となる回路基板には、当該回路基板を収納する筐体内に収容される内蔵アンテナが設けられる構成と成し、その天空側に配置される回路基板の中で、使用状態において最も天空側の端縁から内蔵アンテナの配置位置までの距離をＤとし、その内蔵アンテナが配置されている回路基板の天空側の一端から他端までの回路基板の長さをＬとした場合に、Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たすことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
この実施形態例の無線通信装置は、折り畳み式の携帯移動端末である携帯型電話機であり、アンテナの配置位置に特徴がある。それ以外の構成は、図６に示す携帯型電話機１と同様であり、この実施形態例の説明では、その図６の携帯型電話機１と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００１３】
この実施形態例では、図１に示すように、アンテナ１８は、携帯型電話機１の使用状態において天空側となる回路基板２に設けられ、回路基板２と共に筐体３内に内蔵される内蔵アンテナと成している。回路基板２において、使用状態で最も天空側となる端縁２ａから最も地面側となる端縁２ｂまでの回路基板２の長さをＬとし、また、回路基板２の端縁２ａから内蔵アンテナ１８の配置位置（ここでは、内蔵アンテナ１８の中心位置）までの距離をＤとする。この実施形態例では、Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たすように、内蔵アンテナ１８が回路基板２に設けられている。望ましくは、Ｄ≧Ｌ・２／３となるように、内蔵アンテナ１８を配設する。
【００１４】
この実施形態例では、内蔵アンテナ１８の形態は特に限定されるものではなく、適宜な形態を採用してよいものである。図２（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、内蔵アンテナ１８として採用することが可能なアンテナの構成例が示されている。図２（ａ）のアンテナは、誘電体基体に放射電極パターンが形成されて成る表面実装タイプのアンテナである。図２（ｂ）のアンテナは、ヘリカルアンテナ等の金属線タイプのアンテナである。図２（ｃ）のアンテナは、回路基板２の基板面上に形成された導体パターンから成るアンテナである。図２（ｄ）のアンテナは、逆Ｆアンテナ等の金属板タイプのアンテナである。
【００１５】
なお、携帯型電話機１には、内蔵アンテナ１８だけが設けられている構成としてもよいし、内蔵アンテナ１８とは別にメインアンテナが設けられ、内蔵アンテナ１８はサブアンテナとして設けられる構成としてもよい。サブアンテナとして内蔵アンテナ１８が設けられる場合には、例えば、メインアンテナを補完するダイバーシチアンテナとして内蔵アンテナ１８を機能させる構成としてもよい。また、位置検索用のアンテナ（例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）用のアンテナ）として内蔵アンテナ１８を機能させる構成としてもよい。
【００１６】
この実施形態例では、前記したように、内蔵アンテナ１８は、Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たすように、回路基板２に配設されている構成に特徴がある。この特徴的な構成は、本発明者が行った実験の結果に基づいて導き出されたものである。つまり、本発明者は、アンテナの配置位置を様々に変えて、各配置位置におけるアンテナの指向性を測定した。この測定結果に基づいて、この実施形態例において特徴的な構成が導き出されたものである。その測定結果の一例が図４、図５にそれぞれ示されている。
【００１７】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図３に示すＳ_Ａの位置（つまり、回路基板２の端縁２ａから、Ｌ／２よりも長い長さ分だけ離れた位置）にアンテナを配置した場合のアンテナの指向性を表すグラフであり、図４（ａ）は図３に示すＹＺ平面に関するものであり、図４（ｂ）はＺＸ平面に関するものである。また、図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図３に示すＳ_Ｂの位置（つまり、回路基板２の端縁２ａから、約Ｌ／２の長さ分だけ離れた位置）にアンテナを配置した場合のアンテナの指向性を表すグラフであり、図５（ａ）はＹＺ平面に関するものであり、図５（ｂ）はＺＸ平面に関するものである。これら図４、図５のグラフにおいて、使用状態において天空側となる回路基板２は１８０°側となり、地面側となる回路基板４は０°側となっている。
【００１８】
なお、図４、図５の測定結果が得られた実験において、回路基板２，４のそれぞれの長さＬは８０ｍｍであり、それらの幅Ｈは４５ｍｍである。また、回路基板２と回路基板４間の間隔ｄは１０ｍｍである。さらに、回路基板２と回路基板４間を接続している金属板２０の幅ｈは５ｍｍであり、回路基板２，４の側縁位置と金属板２０の配設位置との間隔Ｗは、７．５ｍｍである。
【００１９】
本発明者は、実験結果から次に示すことに気付いた。つまり、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、アンテナがＳ_Ｂ位置に配設されている場合には、天空側の指向性と、地面側の指向性とは、ほぼ同等の強さとなっているが、アンテナの配設位置が、Ｓ_Ｂ位置よりも、回路基板２の天空側の端縁２ａから離れる方向にずれるにつれて、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すように、天空側の指向性が強くなっていく。このことと、天空側の指向性が強いことが望ましいこととを考慮して、この実施形態例では、Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たすように、内蔵アンテナ１８を回路基板２に配置する構成とした。
【００２０】
本発明者は、上記のようなアンテナの配設位置と指向性との関係は、グランドと見なされる回路基板に関係があると考えている。つまり、アンテナの配置位置と、回路基板２の天空側の端縁２ａとの間の間隔Ｄが広がるにつれて、アンテナよりも天空側のグランドの面積が増加し、Ｄ≧Ｌ／２の場合には、そのアンテナよりも天空側のグランドの面積は、アンテナよりも地面側のグランドの面積以上となる。このため、Ｄ≧Ｌ／２の場合には、地面側のグランドよりも天空側のグランドの方がアンテナから放射される電磁波に大きく影響することとなり、アンテナの指向性は地面側よりも天空側の方が強くなるのではないかと本発明者は考えている。
【００２１】
ところで、この実施形態例では、回路基板２よりも地面側に回路基板４が設けられており、この回路基板４もグランドと見なされるので、回路基板２に設けられたアンテナ１８は、その回路基板４のグランドの影響をも受けるのではないかと思われるかもしれないが、回路基板２と回路基板４は、細い導体で接続されているにすぎず、回路基板２と回路基板４は、オープンとほぼ等価な状態である。このため、回路基板２に設けられたアンテナの指向性は、回路基板４の影響を殆ど受けない。すなわち、回路基板２よりも地面側に別の回路基板４が設けられていても、回路基板２に設けられているアンテナ１８の指向性は、その回路基板４の影響をあまり受けず、回路基板２の天空側の端縁２ａから、Ｌ／２以上の長さ分だけ離れた回路基板２の位置にアンテナ１８を設けるだけで、天空側の指向性を強くすることができる。
【００２２】
なお、この発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、この実施形態例では、折り畳み式の携帯型電話機１を例にして説明したが、本発明は、間隔を介して配置される回路基板を有し、これら回路基板がオープンとほぼ等価な状態で接続されている構成を備えた無線通信装置であれば適用することができるものであり、携帯型電話機に限定されるものではない。
【００２３】
また、図１や図２の例では、内蔵アンテナ１８は、回路基板２の右側領域に配設されているが、内蔵アンテナ１８の配設位置は、前記Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たす領域内であれば、例えば部品や配線パターンの配置を考慮した適宜な位置に設けてよいものである。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、使用状態において最も天空側となる回路基板の端縁から内蔵アンテナの配置位置までの距離をＤとし、回路基板の天空側の一端から他端までの回路基板の長さをＬとした場合に、Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たすように、アンテナを天空側の回路基板に設ける構成とした。この構成により、アンテナが配設される回路基板において、アンテナよりも天空側の回路基板部分の面積は、アンテナよりも地面側の回路基板部分の面積以上に広くなる。
【００２５】
回路基板はグランドと見なすことができるものであることから、アンテナの指向性に影響を及ぼすものである。このため、アンテナよりも天空側の回路基板部分の面積を、アンテナよりも地面側の回路基板部分の面積以上に広くすることにより、アンテナの指向性は、地面側よりも天空側に引き寄せられることとなり、天空側に強い指向性を持たせることができる。
【００２６】
無線通信装置と通信を行う例えば基地局や衛星は、無線通信装置よりも天空側に位置していることから、天空側の指向性を強くすることによって、通信の質を向上させることができる。これにより、通信の信頼性の高い無線通信装置を提供することができる。また、アンテナの配設位置を変更するだけでよいので、装置の構造の煩雑化を防止して製造コストの増加を抑制しながら、天空側に強い指向性を持つ無線通信装置を得ることができる。
【００２７】
さらに、無線通信装置が折り畳み式の携帯移動端末である例えば携帯型電話機である場合には、通常、地面側となる筐体を人が把持して使用するために、地面側となる筐体内の回路基板にアンテナを設けてしまうと、そのアンテナは使用中には人の手の陰となるので通信状態の向上を図ることが難しい。これに対して、この発明では、天空側となる回路基板に内蔵アンテナを設けるので、そのような人の手に起因した通信状態の悪化を防止することができて、例えば通話が途中で途切れてしまう等の問題を回避することができる。
【００２８】
上記のような優れた効果は、内蔵アンテナが、表面実装タイプのアンテナであっても、金属線タイプのアンテナであっても、金属板タイプのアンテナであっても、導体パターンタイプのアンテナであっても、同様に得ることができるものである。
【００２９】
また、内蔵アンテナがメインアンテナを補完するためのダイバーシチアンテナとして機能する場合や、位置検索用のアンテナとして機能する場合においても、本発明において特有な構成を備えることによって、上記同様な優れた効果を得ることができて、高性能な無線通信装置を提供することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信装置の一例を説明するための図である。
【図２】実施形態例の無線通信装置に設けられるアンテナの構成例を示すモデル図である。
【図３】本発明者が行った実験を説明するための図である。
【図４】アンテナの配設位置と指向性との関係を調べた実験の測定結果を表すグラフである。
【図５】アンテナの配設位置と指向性との関係を調べた実験の別の測定結果を表すグラフである。
【図６】携帯型電話の一例を説明するためのモデル図である。
【図７】携帯型電話機の使用形態の一例を説明するためのモデル図である。
【符号の説明】
１　携帯型電話機
２，４　回路基板
３，５　筐体
１８　内蔵アンテナ

Claims

間隔を介して配置される回路基板を有し、これら回路基板はオープンとほぼ等価な状態で接続されている無線通信装置であって、前記間隔を介して配置される回路基板のうち、使用状態において天空側となる回路基板には、当該回路基板を収納する筐体内に収容される内蔵アンテナが設けられる構成と成し、その天空側に配置される回路基板の中で、使用状態において最も天空側の端縁から内蔵アンテナの配置位置までの距離をＤとし、その内蔵アンテナが配置されている回路基板の天空側の一端から他端までの回路基板の長さをＬとした場合に、Ｄ≧Ｌ／２の関係式を満たすことを特徴とする無線通信装置。
内蔵アンテナは、表面実装タイプのアンテナと、金属線タイプのアンテナと、金属板タイプのアンテナと、導体パターンタイプのアンテナとのうちの何れか１つのタイプのアンテナであることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
内蔵アンテナとは別にメインアンテナが設けられており、内蔵アンテナはメインアンテナを補完するためのダイバーシチアンテナであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信装置。
内蔵アンテナは位置検索用のアンテナとして機能することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信装置。
無線通信装置は、折り畳み式の携帯移動端末であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の無線通信装置。