JP2004526378A - 携帯無線電話機 - Google Patents

Abstract

本発明は、ケーシング、ケーシング（３０）内に置かれたプリント回路カード、および放射導電性要素（４４）並びにグラウンドプレーン（５０）によって構成されたアンテナを含む移動無線電話機を提供する。無線電話機は、放射導電性要素（４４）が、ケーシング（３０）の外側に配列され、ケーシング（３０）に機械的に連結され、プリント回路カードとほぼ平行に伸びていることを特徴とする。プリント回路カード（４２）は、グラウンドプレーン（５０）を形成する手段を担っている。放射導電性要素（４４）とプリント回路カード（４２）との間の距離ｈは、７ｍｍから１５ｍｍの範囲にある。放射導電性要素は絶縁部品（４４）に埋め込まれ、絶縁部品（４４）は、ハウジングへ機械的に連結され、無線電話機の締め具システムを構成するための十分な機械的強度を提供する。
【選択図】図２

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナを含む携帯無線電話機に関する。
【０００２】
携帯無線電話機は、普通、情報を伝達する電磁波を送信および受信するためアンテナを設けられる必要がある。アンテナは様々な型のものであってよい。たとえば、それは取り外し可能ホイップアンテナであってよく、したがってアンテナは直線の導電性要素によって養成される。更に、それは無線電話機のケーシングの外側に永久的に配置されたらせん形アンテナであってよい。最後に、それはパッチ型のアンテナであってよい。
【０００３】
それがパッチアンテナであろうと、細長い放射要素を有するアンテナであろうと、グラウンドプレーンを設ける必要がある。
【０００４】
本出願人の名前で出願されたＰＣＴ特許出願の国際公開公報ＷＯ９９／５７７８５において、パッチ型のアンテナが、携帯無線電話機での可能な使用と共に説明されている。
【０００５】
本発明、および本発明が解決する問題を良好に理解するため、前記特許出願で説明された型のパッチアンテナの組織および構成を、添付の図１を参照して以下で簡単に要約する。
【０００６】
図１は、導電性プレートによって構成されたアンテナのグラウンドプレーン１２、アンテナの放射プレート１４、グラウンドプレーン１２と放射プレート１４の間に介在する誘電材料部品１６、一般的に長方形平行六面体の形状である部品１６の１つの側だけに沿って放射プレート１４をグラウンドプレーン１２へ接続する短絡１８を示す。信号は、本質的に同軸ケーブルによって構成されたアンテナ導体２０によって、アンテナへ送られるかアンテナから回復され、同軸ケーブルの心線２２は放射プレート１４へ電気的に接続され、同軸ケーブルの周囲の導体２４はグラウンドプレーン１２へ接続される。
【０００７】
放射プレート１４へ適切な寸法を与えることによって、現在動作している２つの主な無線電話機システム、即ち約９２０メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数中心を有するＧＳＭシステムおよび約１８００ＭＨｚの中心周波数を有するＤＣＳシステムに対応する２つの周波数帯域へアンテナを同調することができる。
【０００８】
好ましい実施形態において、誘電体材料のブロック１６は、約６の相対誘電率および１０^−４に等しい正接を有する損失角を提示するセラミックによって構成される。そのような誘電材料を使用することによって、グラウンドプレーン１２と放射プレート１４との間の距離ｈ１を約４ミリメートル（ｍｍ）から５ｍｍにすることができる。そのように小さな厚さのパッチアンテナアセンブリは、前述したＰＣＴ特許出願の図７で示されるように、そのアセンブリを無線電話機のケーシングへ組み込むことを容易にする。
【０００９】
しかし、無線電話機の現在の発展において、製造コスト、したがって無線電話機の基本構成部品の各々、特にそのアンテナを製造するコストを縮小することが第１に望まれ、更に何よりも、無線電話機の全重量、したがって特にアンテナの全重量を縮小することが望まれる。残念ながら、セラミック材料のブロック１６の相対重量を無視することはできず、それは望まれる方向とは逆方向へ進んでいる。
【００１０】
当然のことであるが、その問題への１つの解決法は、誘電材料として空気の単純なシートを使用することであり、したがってセラミック材料のブロックの重量を省略できるようにすることである。しかし、携帯無線電話機で、そのような解決法を採用することは困難である。なぜなら、空気が誘電体を構成するとき、グラウンドプレーン１２と放射プレート１４との間の距離ｈ１を非常に大きく増大しなければならないからである。この距離の増大は、パッチアンテナを無線電話機のケーシングの内部に格納することを非常に困難にする。なぜなら、現在のトレンドは、そのような機器のケーシングの外部寸法も小さくすることだからである。
【００１１】
更に、無線電話機のケーシングは、通常、たとえばユーザのベルトへクリップするための機械的締め具システムに適している必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、パッチ型のアンテナまたはワイヤ型のアンテナを有し、重量を縮小され、同時に、締め具手段に適合する携帯無線電話機のケーシングの小さな寸法との両立性を維持する携帯無線電話機を提供することである。
【００１３】
この目的を達成するため、本発明は、ケーシング、ケーシングの内部に置かれたプリント回路カード、および放射導電性要素およびグラウンドプレーンによって構成されたアンテナを含む移動無線電話機を提供する。この移動無線電話機は、前記放射導電性要素が前記ケーシングの外部に配置され、前記ケーシングに機械的に連結され、前記プリント回路カードとほぼ平行に伸びており、前記プリント回路カードは、グラウンドプレーンを形成する手段を有し、前記放射導電性要素と前記プリント回路カードとの間の距離ｈは、７ｍｍから１５ｍｍの範囲にあり、前記放射導電性要素は、絶縁部品の内部に配置され、前記絶縁部品は、前記ケーシングへ機械的に連結され、前記無線電話機の締め具システムを構成するために十分な機械的強度を提供することを特徴とする。
【００１４】
第１の実施形態において、無線電話機は、前記放射導電性要素が導電性プレートであり、該導電性プレートが前記プリント回路カードとほぼ平行であり、前記プリント回路カードと対向しており、パッチアンテナを形成すること、および前記距離ｈが７ｍｍから１２ｍｍの範囲にあることを特徴とする。したがって、アンテナはパッチ型のアンテナである。
【００１５】
第２の実施形態において、前記放射導電性要素は、細長い形状であり、前記距離ｈは１０ｍｍから１５ｍｍの範囲にある。
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、非限定的例として与えられる本発明の様々な実施形態の以下の説明を読むことによって、より良好に判明する。説明は添付の図面を参照する。
【００１７】
最初に図２を参照すると、無線電話機の好ましい実施形態が、本発明に従ったパッチアンテナに適合する無線電話機について説明される。
【００１８】
この図は、後壁３２、キーパッド３６および／またはマイクロフォンまたはイヤピース３８を設けられた前面３４、および端面４０を有する無線電話機のケーシング３０を示す。ケーシングは絶縁材料から作られる。ケーシングの内部には、プリント回路カード４２のみが示され、プリント回路カード４２は、無線電話機の様々な電子構成部品、およびそれらを相互に接続する導電性トラック並びにシールドを担っている。この実施形態では、パッチアンテナは、たとえば長方形の外部プレート４４によって構成され、導電性材料、たとえば、導電性プラスチック材料または満足すべき機械的強度を得るため絶縁材料の中に埋め込まれた金属プレートから作られた特定のパターンを、前記外部プレート４４の上に作り出すことができる。プレート４４がケーシングの後壁３２およびプリント回路カード４２と平行に伸びるように、プレートは要素４６によってケーシングへ機械的に連結される。プレート４４はパッチアンテナの放射プレートまたは放射要素を形成する。
【００１９】
プレート４４とケーシングの後壁との間に、距離ｈ１が設けられる。無線電話機の電子要素を支持するプリント回路４２は、更に、少なくとも一部分、少なくともプレート４４と対向する場所に、メタライズされたゾーン５０を有する。このゾーンは、物理的に、通常は多層型であるプリント回路カードの中に置かれる。したがって、プリント回路４２は、パッチアンテナのグラウンドプレーンを構成し、プレート４４は放射プレートを構成する。
【００２０】
アンテナ導体５２は同軸ケーブルによって構成されてよく、同軸ケーブルの中心の心線はプレート４４へ電気的に接続され、その末端導体要素５６はプリント回路のメタライズされたゾーン５０へ接続される。この実施形態では、グラウンドプレーンと放射要素４４との間に短絡は存在しない。この場合、もしプリント回路４２とケーシングの後壁３２との間の距離をｈ２と書けば、放射プレート４４とプリント回路４２との間の空気によって構成される誘電体の厚さ（図面でｈとして参照される）は、当然のことながら、ｈ１＋ｈ２に等しい。距離ｈ２は無線電話機の構成によって決定されてよく、距離ｈ１は７ｍｍから１２ｍｍの範囲に入るｈの値を得るように適合化されることができる。この距離は、プレート４４が、その機械的サポートと一緒になって無線電話機の締め具システムとして作用することを可能にする。
【００２１】
図３Ａおよび図３Ｂは、アンテナ導体の２つの特定の構成を示す。
【００２２】
図３Ａにおいて、アンテナ導体は同軸ケーブル５１によって構成され、同軸ケーブル５１は放射プレート４４’へ接続された軸方向導体５３、および露出されたことが好ましいシールド５５によって構成される。放射プレート４４’とグラウンドプレーン５０との間の短絡は、好ましくは、弾力性電気接点５７によって作られ、接点５７は放射プレート４４’の延長部へはんだ付けされ、シールド５５と接触する。
【００２３】
図３Ｂの実施形態において、アンテナ導体は単一の電気導体５９によって構成される。グラウンドプレーン５０と放射プレート４４’との間の短絡は弾力性電気接点６１から構成され、接点６１はグラウンドプレーンを形成するプリント回路の一部分５０へはんだ付けされ、絶縁材料を貫通して作られた窓６３を介してプレート４４の延長部と電気的に接触する。
【００２４】
好ましくは、放射プレート４４はプラスチック材料の中に埋め込まれて作られ、同時に放射プレートは、たとえば、そのユーザのベルトへ無線電話機を固定するための機械的締め具またはクリップシステムを構成する。
【００２５】
したがって、いずれの実施形態が使用されても、無線電話機のケーシング３０の厚さを増加することなく、アンテナの良好な動作を確保するのに十分な誘電値が得られることが理解されるであろう。更に、放射プレートは、無線電話機で一般的に設けられる種類の締め具またはクリップシステムを構成することができる。
【００２６】
図４Ａおよび図４Ｂを参照して、図２で示された無線電話機の変形の説明を続ける。これらの図面では、ケーシング３０、グラウンドプレーンを形成する手段を含むプリント回路４２、および前壁３４を見ることができる。この変形では、放射プレート６０を形成するプレートは、ケーシングの後壁３２上の締め具部品６２に対して軸回転可能に取り付けられる。図４Ｂで更に明瞭に見ることができるように、導電性プレートは、６４、６６、６８で参照される３つの相互接続された平行要素から作られた特殊の形状であって、これらは一緒になって情報を伝達するために使用される周波数範囲に対応するトータルの長さを提供する。導体の連結端７０は、たとえば、導電性ピボットピン７２へ接続され、ピボットピン７２自身は締め具部品６２の中に埋め込まれた導電性要素７４へ接続される。導電性要素７４はアンテナ同軸ケーブル７６の中心導体を形成し、同軸ケーブル７６の外側導体はケーシングの導電性後壁３２へ電気的に接続される。本来の金属プレートは、好ましくは、プラスチック材料部品８０の中に埋め込まれ、部品８０の端部は、プレート６０のクリップ効果を改善する湾曲端部７８を形成するため、導電性プレートを越えて突き出る。導電性プレートの長さｌ２は、締め具部品６２を越えて伸びるケーシングの導電性後壁３２の一部分の長さｌ１とほぼ等しい。
【００２７】
無線電話機が使用されていないとき、部品６０は図４Ａで示される位置にあり、したがって、たとえばユーザのベルトへ掛けられるように、無線電話機の機械的締め具またはクリップシステムとして作用することができる。対照的に、それが使用されているとき、部品６０は、図面の破線で示される位置を占めるように、すなわち、導電性後壁の一部分の上に来るように、１８０°軸回転される。部品がこの位置にあるとき、無線電話機が使用されている間、それを保持するのが容易であることをユーザは発見し、導電性後壁３２と協働している軸回転要素６０によって構成されるパッチアンテナは、パッチアンテナのこれら２つの要素が相互に対向しているので、要求された品質を提示する。
【００２８】
当然のことながら、この実施形態は図３の実施形態からスタートして得ることができる。即ち、ケーシングの後壁は絶縁性であることができ、そのときプリント回路４２は図３を参照して説明されたようにグラウンドプレーンとして働く。
【００２９】
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、無線電話機がワイヤ型のアンテナ、即ち、細長い形状の放射要素を有するアンテナを設けられる第２の実施形態の説明を続ける。
【００３０】
これらの図面では、無線電話機のケーシング３０を、電気絶縁材料、通常はプラスチック材料から作られる前壁３４、後壁３２、および端部壁と一緒に見ることができる。ハウジングの内部に、特にプリント回路カード４２を見ることができ、プリント回路カード４２は、無線電話機の様々な電子構成部品、および当然のことながら、これらの様々な構成部品を相互接続する導体トラックを担っている。一般的な規則として、プリント回路は多層型であり、したがって非常に多数の導電性トラックを、干渉放射を除去する電気シールドを構成する導電性堆積物と一緒に有する。このプリント回路カードは、そのメタライズされた部分と一緒に、アンテナのグラウンドプレーンを構成する。
【００３１】
無線電話機は、更に、一般的な参照９０を与えられた１つまたは複数のアンテナを有し、これらのアンテナは絶縁サポート９２の上に作られ、たとえば９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃは、絶縁サポート９２の上に作られた導電性堆積物によって構成される。各々のアンテナは、無線電話機が動作する周波数帯域に対応する形状である。アンテナは、好ましくは、無線電話機のケーシングの後面３２と平行に伸びる絶縁プラスチック材料部品９４の中に埋め込まれる。部品９４は、絶縁材料の締め具要素９６によってケーシングの後壁３２へ連結される。アンテナ９０は、要素９６の中に埋め込まれた導電性要素９８によってプリント回路４２へ電気的に接続される。
【００３２】
既に言及したように、少なくともワイヤアンテナ９０に対向したゾーン５０でプリント回路が全体的にアンテナ９０のグラウンドプレーンとして働くように、プリント回路４２は多量のメタライゼーションを有する。プリント回路４２とアンテナを担う部品９４との間の距離がｈと等しくなるように、部品９４はケーシングの後壁３２から距離ｈ１のところに置かれる。ここで、前記距離ｈは１０ｍｍよりも小さくなく、１５ｍｍよりも小さい。この距離は、グラウンドプレーン５０がアンテナの動作を妨害しないことを確実にするため、守られなければならない。更に、グラウンドプレーンは、電磁波に対してユーザを保護する反射面を構成する。
【００３３】
図５Ａおよび図５Ｂで示された構成では、部品９４は、たとえば、ユーザのベルトへ掛けられる機械的クリップとして働くことが理解されるであろう。
【００３４】
この第２の実施形態において、グラウンドプレーン５０は、経済的に言って有利であるプリント回路によって構成されることが強調されなければならない。しかし、放射要素を形成するワイヤアンテナに対向するこのグラウンドプレーンの存在は、アンテナの動作を妨害しない。なぜなら、これら２つの要素の間に距離ｈが存在し、距離ｈは、好ましくは、１０ｍｍから１５ｍｍの範囲にある。しかし、７ｍｍから１０ｍｍの範囲にある距離ｈについては、アンテナは依然として機能するが、満足度が少なくなることを認めなければならない。
【００３５】
図６Ａおよび図６Ｂを参照して、以下で無線電話機の第２の実施形態の第１の変形を説明する。この変形の実施形態では、図５の部品９４に類似した部品９４’は、その内部にアンテナ９０を有する。この部品は、ケーシングの後壁３２と平行にピン１０２の周りで軸回転するように取り付けられる。軸回転する接点１０４は、部品９４’のアンテナがアンテナ導体９６へ接続されることを可能にする。この変形では、部品９４’は図６Ｂの連続線で示される休止位置にあるか、図６Ｂの破線で示される動作位置にあってよい。動作位置では、アンテナ９０は、プリント回路４２の少なくとも一部分によって構成されるグラウンドプレーン５０に対向することが理解されるであろう。当然のことながら、この場合でも、プリント回路と部品９４’との間の距離ｈ’は、１０ｍｍよりも小さくない。動作位置において、ユーザの保持を容易にするように、アンテナはケーシングの大きな部分をカバーしない。
【００３６】
図７Ａから図７Ｃを参照して、以下で無線電話機の第２の実施形態の第２の変形を説明する。この変形において、アンテナは導電性ワイヤ要素１１０によって構成され、ワイヤ要素１１０は、らせんの形をしており、該らせんは、好ましくは、絶縁プラスチック材料１１２の部品の中に埋め込まれる。部品１１２は２つの湾曲アーム１１４および１１６へ固定され、アーム１１４および１１６の端部はケーシングの後壁３２へ固定される。アームの１つ、たとえばアーム１１４は、アンテナ１１０の１つの端部を無線電話機のプリント回路４２へ接続する導電性要素１１８を含む。この場合も、アンテナ１１０（もっと正確には、その軸）は、回路４２によって構成されるグラウンドプレーン５０から１０ｍｍより小さくない距離ｈに置かれる。更に、これは電磁波を反射する面を構成し、アンテナ構成コイル１１０に対向して置かれる。これはユーザを保護するように働く。更に、この変形では、部品１１２およびアーム１１４並びに１１６によって構成されたアセンブリは、たとえば、ユーザのベルトへ無線電話機を掛けるための締め具システムを有利に構成することが理解されるであろう。
【００３７】
図７Ｄで示されるように、１つの変形では、アンテナ１１０は、第１のピッチの第１の部分１１０_１を提示し、異なった第２のピッチを有する第２の部分１１０_２を提示するらせんによって構成されてよい。
【００３８】
図７Ａから図７Ｄの実施形態の変形は、図８Ａおよび図８Ｂに示される。この変形において、アンテナ１２０は依然としてらせんによって構成されるが、らせんの平均線はＶ形を形成する。アンテナアセンブリ１２０は、同様にＶ形である絶縁プラスチック材料の部品１２４の中に埋め込まれる。前述した実施形態と同じように、部品１２４はアーム１２６および１２８によって無線電話機ケーシングの後壁３２へ連結される。この場合も、部品１２４およびアーム１２６並びに１２８によって構成されるアセンブリは、無線電話機の機械的締め具システムを有利に構成する。当然のことながら、アームの１つ、たとえばアーム１２８は、アンテナ１２０の１つの端部を無線電話機のプリント回路へ接続する導電性要素１３０を含む。放射要素またはアンテナ１２０に対向するグラウンドプレーン５０も、ユーザを保護する反射面を構成する。アンテナ１２０とグラウンドプレーン５０との間の距離は、アンテナの動作の妨害を避けるように１０ｍｍから１５ｍｍの範囲にある。
【００３９】
図９Ａから図９Ｃは、図６Ａおよび図６Ｂで示される実施形態の変形を示す。この変形では、アンテナは、同様に無線電話機のケーシング３０に対して移動可能であるが、回転ではなく平行移動で移動可能である。アンテナ１４０および１４２は、好ましくは、たとえば、曲げやすいポリエステルから作られた絶縁媒体１４４の上に導電性材料を堆積することによって作られる。絶縁媒体１４４は、それ自身機械的部品１４６の中に埋め込まれ、部品１４６は、それを平行移動で導く手段、たとえば、１５２のような横方向の溝を設けられたスロット１４８および１５０を有する。無線電話機ケーシングの後壁３２は、１５４のような２つのＴ形部品を担っており、これらＴ形部品は、横方向の溝１５２を設けられたスロット１４８および１５０と機械的に協働するのに適している。この配置によって、部品１４６は、図９Ｂの連続線で示される休止位置、および同じ図の破線で示される使用位置を占めることができる。アンテナを含む部品１４６が使用位置にあるとき、アンテナ１４２および１４４はプリント回路４２によって形成されたグラウンドプレーン５０と対向して置かれる。更に、ガイド部品１５４は、アンテナとグラウンドプレーン５０との間の距離がｈに等しく、１０ｍｍよりも小さくないように作られる。ガイド部品１５４は、好ましくは、アンテナ部品１４６によって占められる位置とは無関係に、アンテナ１４０および１４２をプリント回路４２へ接続する内部導体要素１５６を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来技術のパッチアンテナの構造を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態を構成するパッチアンテナを設けられた携帯無線電話機の簡単な縦断面図である。
【図３Ａ−３Ｂ】図２の無線電話機の２つの特定の構造を示す。
【図４Ａ−４Ｂ】放射プレートの好ましい実施形態の縦断面図および部分平面図である。
【図５Ａ】本発明の第２の実施形態を構成する無線電話機の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図６Ａ】第２の実施形態の第１の変形の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの線Ｂ−Ｂに沿った縦断面図である。
【図７Ａ−７Ｂ】無線電話機の第２の実施形態の第２の変形の前面図および側面図である。
【図７Ｃ−７Ｄ】２つの可能なアンテナ形状を示す詳細図である。
【図８Ａ】本発明の第２の実施形態の第３の変形を示す立面図である。
【図８Ｂ】アンテナの可能な形状を示す詳細図である。
【図９Ａ−９Ｂ】本発明の第２の実施形態の第４の変形の斜視図および側面図である。
【図９Ｃ】アンテナの可能な形状を示す詳細図である。

Claims (8)

1. ケーシングと、前記ケーシングの内部に置かれたプリント回路カードと、放射導電性要素およびグラウンドプレーンによって構成されたアンテナと、を含む移動無線電話機であって、
   前記放射導電性要素は、前記ケーシングの外側に配置され、前記ケーシングに機械的に連結され、前記プリント回路カードとほぼ平行に伸び、
   前記プリント回路カードは、グラウンドプレーンを形成する手段を有し、
   前記放射導電性要素と前記プリント回路カードとの間の距離ｈが７ｍｍから１５ｍｍの範囲にあり、
   前記放射導電性要素は、絶縁部品の内部に配置され、前記絶縁部品は、前記ケーシングへ機械的に連結され、前記無線電話機の締め具システムを構成するために十分な機械的強度を提供すること
   を特徴とする無線電話機。
2. 前記放射導電性要素は、導電性プレートであり、前記導電性プレートは前記プリント回路カードとほぼ平行であって、前記プリント回路カードと対向し、パッチアンテナを形成すること、および前記距離ｈが７ｍｍから１２ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の無線電話機。
3. 前記絶縁部品は、前記プレーン導電性要素と平行な軸に関して軸回転可能に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の無線電話機。
4. 前記アンテナは、グラウンドプレーンと放射プレートとの間に短絡を有しないことを特徴とする請求項２または３に記載の無線電話機。
5. 前記パッチアンテナは、グラウンドプレーンと放射プレートとの間に短絡形成手段をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の無線電話機。
6. 前記放射導電性要素は、細長い形状であり、前記距離ｈが１０ｍｍから１５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の無線電話機。
7. 前記細長い形状の要素は、少なくとも１つの導電性ワイヤ要素によって構成され、前記ワイヤ要素は、連結手段によって前記ケーシングの前記後壁へ機械的に連結された絶縁サポートの上に作られることを特徴とする請求項６に記載の無線電話機。
8. 前記細長い形状の要素は、略らせん形のワイヤ導体要素によって構成され、前記ワイヤ導体要素が前記ケーシングの後壁とほぼ平行な軸を有し、前記らせんが絶縁材料部品の中に埋め込まれ、該絶縁材料部品が締め具手段によって前記後壁へ機械的に連結されることを特徴とする請求項６に記載の無線電話機。