JP2005033551A

JP2005033551A - 携帯無線通信装置

Info

Publication number: JP2005033551A
Application number: JP2003196646A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 晃一佐藤; Hiroshi Watanabe; 浩渡邊; Satoshi Mizoguchi; 聡溝口; Takashi Amano; 隆天野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-07-14
Also published as: JP4229772B2

Abstract

【課題】携帯無線通信装置のアンテナの指向性を適切に制御して放射効率の低下を防ぐと共に、アンテナの構成が複雑化して小型化、薄型化の支障となることがないようにする。
【解決手段】上筐体１、下筐体２及び連結部４から構成される携帯無線通信装置において、上筐体１に内蔵された上基板５の接地電位パターンと下筐体２に内蔵された下基板６の接地電位パターンとを連結部４を通して接続する短絡素子７を、その下側短絡点７２とアンテナ３の給電点３１との間の距離が４分の１波長以下であるように近接させて配置する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯無線通信装置に係り、特に２筐体が連結部を介して開閉可能に連結されて構成された携帯無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線通信装置に多く用いられるホイップ型やヘリカル型のアンテナにおいては、放射パターンがアンテナの伸長方向に垂直な面内で無指向性であるために、使用者の方向にも放射電磁界が形成されて放射効率を低下させるという問題がある。この点を改善するため、アンテナ素子に無給電素子を近接させて配置するという発明がなされている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された発明は、アンテナ素子よりも０．０１λ（λは波長）乃至０．１λだけ長い無給電素子を、０．０１λ乃至０．１λの距離を置いて配置することによって、アンテナ素子によリ形成される放射電磁界の指向性を改善し、使用者の方向に形成される放射電磁界を抑制するというものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２３１０７号公報（第２、第３ページ、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ素子に無給電素子を近接させて配置することにより、アンテナ素子側の指向性利得を高く、無給電素子側の指向性利得を低くすることができる。したがって、例えば携帯無線通信装置のホイップ型アンテナに対して、使用者の方に近い側に無給電素子を近接させて配置すれば、使用者方向の指向性利得を下げることができる。このような形態は、特許文献１の発明の実施の形態として開示されているが、ホイップ型アンテナに無給電素子を組み合わせて実装する必要があるため、アンテナの構造が大きく、複雑になりがちであり、携帯無線通信装置の小型化、薄型化の要請に十分応えるものとはいいがたい。
【０００５】
そこで、本発明は、アンテナの指向性を適切に制御して放射効率の低下を防ぐと共に、小型化、薄型化を図ることのできる携帯無線通信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の携帯無線通信装置は、第１の基板を内蔵した第１の筐体及び第２の基板を内蔵した第２の筐体が連結部を介して開閉可能に構成されてなる本体と、前記連結部を通して前記第１の基板及び前記第２の基板を接続する手段と、前記本体に配設され、前記第１の基板又は前記第２の基板に設けられた給電点から給電されて駆動電流ベクトルが生じるアンテナ素子と、一端が第１の短絡点において前記第１の筐体又は前記第１の基板の接地パターンに接続されると共に、他端が第２の短絡点において前記第２の筐体又は前記第２の基板の接地パターンに接続され、かつ、前記第１の短絡点又は前記第２の短絡点と前記給電点との間の距離が４分の１波長以下であるように、前記連結部を通して設けられると共に、前記駆動電流ベクトルによって電流ベクトルが誘導される少なくとも１の短絡素子とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、２筐体が開閉可能に連結されたタイプの携帯無線通信装置の構造上の特徴を利用して、アンテナの構造を複雑にすることなく、指向性を適切に制御することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の第１の実施の形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線通信装置の外観図であり、図１（ｃ）の下側で定義した座標軸において「左」の方向から見た側面図として表したものである。図中、１は上筐体、２は下筐体、３はアンテナ、４は連結部であリ、この図は上筐体１及び下筐体２を開いた状態の側面図である。
【０００９】
図１（ｂ）及び（ｃ）は、同じ携帯無線通信装置の本発明に直接関連のある内部の構成及び動作原理を説明する図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）と同じ「左」の方向から、同図（ｃ）は「後」の方向からそれぞれ見た場合を表したものである。これらの図中、５は上筐体１に内蔵された上基板、６は下筐体２に内蔵された下基板、７は連結部４を通って上基板５の接地パターンと下基板６の接地パターンとを接続する短絡素子である。また、８は連結部４を通って上基板５及び下基板６の信号、電源又は接地パターン間を接続するフレキシブル基板である。
【００１０】
ここで、短絡素子７は上側短絡点７１において上基板５の接地パターンに、下側短絡点７２において下基板６の接地パターンに、それぞれ接続されている。また、アンテナ３は、下基板６に設けられた無線部（図示せず。）から給電点３１を通して給電され、給電点３１と下側短絡点７２との間の距離は４分の１波長以下である。
【００１１】
短絡素子７はストレート形状をなし、図１（ｄ）に示すように絶縁材料により被覆された導体として形成することができるほか、図１（ｅ）に示すようにフレキシブル基板のパターンとして形成することもできる。後者の場合は、短絡素子７用として独立のフレキシブル基板を設けてもよいが、他の信号線に用いられるフレキシブル基板８の接地パターンを短絡素子７として利用することもできる。
【００１２】
図２は、上筐体１及び下筐体２を導電性材料を用いて形成した場合、又は非導電性材料の一部にメッキ処理等により導通部分を設けた場合に、上側短絡点７１を上基板５の接地パターンではなく上筐体１の導通部分に、下側短絡点７２を下基板６の接地パターンではなく下筐体２の導通部分に、それぞれ設けた形の構成を示す図である。同図（ａ）は「後」の方向から、同図（ｂ）は「左」の方向から、それぞれ見て表したものである。その他の図中の符号は、すべて図１と共通であるからそれらの説明は省略する。
【００１３】
このように構成することによって、短絡素子７には、アンテナ３に流れる駆動電流ベクトルとほぼ逆向きの誘導電流ベクトルが流れ、これらの相互作用によって、特許文献１においても述べられているのと同様の原理により、「前」方向への放射電磁界が抑制される。アンテナ３及び短絡素子７がほぼ「上」−「下」方向を向いて位置することから、主に垂直偏波成分に対してこの効果が得られ、図３はその様子を示したものである。なお、短絡素子７の数は１に限る必要はなく、２以上であってもよい。
【００１４】
本発明の第１の実施の形態によれば、上下２筐体間の連結部４に短絡素子７を配設してアンテナ３との位置関係を適切に設定することにより、使用者の方へ向く放射電磁界を抑制して放射効率の低下を防ぐことができる。
【００１５】
（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態を、図４を参照して説明する。図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ１）は、本発明の第２の実施の形態に係る携帯無線通信装置の内部の構成を、いずれも図１（ｃ）と同じ方向から見て表した図である。なお、図２（ｃ２）は、図２（ｃ）の背面図に対応する側面図で、図１（ｂ）と同じ方向から見たものである。
【００１６】
これらの図における図１（ｃ）との相違は、図２（ａ）においては短絡素子７がヘリカル状に、同図（ｂ）においてはメアンダ状に形成されている点であり、また同図（ｃ１）及び（ｃ２）においては短絡素子７がクランク状に形成されると共に連結部４の内側でロール形状をなして配設されている点である。なお、これらの形状とした短絡素子７は、絶縁材料により被覆された導体又は他の信号線等と共用、若しくは別個のフレキシブル基板のパターンとして形成することができる。また、その他の構成はすべて図１（ｃ）と同一である。
【００１７】
短絡素子７がこれらの形状をとることにより、アンテナ３の放射電磁界制御に関しては本発明の第１の実施の形態と同様の効果が得られるのに加えて、上筐体５と下筐体６の開閉操作に伴う短絡素子７の屈曲性が向上する。
【００１８】
本発明の第２の実施の形態によれば、上筐体５と下筐体６の開閉操作に伴う短絡素子７の接続の信頼性を高めることができる。
【００１９】
（第３の実施の形態）
以下に、本発明の第３の実施の形態を、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る携帯無線通信装置の内部の構成を、図１（ｃ）と同じ方向から見て表した図であリ、図中の符号はすべて図１（ｃ）と共通である。
【００２０】
この図における図１（ｃ）との相違は、短絡素子７にインピーダンス調整素子９が接続された点であり、その他の構成はすべて図１（ｃ）と同一である。なお、短絡素子７は第１の実施の形態におけるのと同様に、被覆導体若しくはフレキシブル基板のパターン又は連結部４内側の表面のメッキ部分を用いて形成することができる。また、第２の実施の形態におけるのと同様に、ヘリカル状、メアンダ状又は連結部４の内側でロール形状をなして配設されたクランク状としてもよい。
【００２１】
図５（ｂ）は、同図（ａ）におけるインピーダンス調整素子９としてキャパシタ９ａを、図５（ｃ）は同じくインピーダンス調整素子９としてインダクタ９ｂを、それぞれ用いた場合を示す図である。なお、キャパシタ及びインダクタを同時に用いることも可能である。
【００２２】
インピーダンス調整素子９は、短絡素子７のどの位置に設けてもよい。インピーダンス調整素子９を設けることによって、アンテナ３に短絡素子７を組み合せた時の不整合損を低減させ、放射効率を高めることが可能となる。
【００２３】
本発明の第３の実施の形態によれば、アンテナ３に短絡素子７を組み合せた時の全体的なインピーダンス整合を改善して、放射効率を高めることができる。
【００２４】
（第４の実施の形態）
以下に、本発明の第４の実施の形態を、図６を参照して説明する。図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る携帯無線通信装置の構成を示す図であり、それぞれ図２（ａ）及び（ｂ）と同じ方向から見て表したものである。
【００２５】
これらの図における図２（ａ）、（ｂ）との相違は、非導電性のプラスチック等で形成された連結部４の内側の表面に導電性のメッキを施した部分を、短絡素子７として用いている点である。短絡素子７の一端は上側短絡点７１において上筐体１に、他端は下側短絡点７２において下筐体２に、それぞれ接続されている。その他の図中の符号は、すべて図２と共通である。
【００２６】
また、図２（ｃ）及び（ｄ）は、図２（ａ）及び（ｂ）の場合と異なり、上側短絡点７１が上基板５の接地パターンに、下側短絡点７２が下基板６の接地パターンに、それぞれ設けられた場合の当該携帯無線通信装置の構成を示す図である。各短絡点と短絡素子７との間は、例えばリード線によって接続される。
【００２７】
これらの図に示した構成によっても、短絡素子７にアンテナ７の駆動電流ベクトルとほぼ逆向きの電流ベクトルが誘導され、第１の実施の形態におけるのと同様の効果を得ることができる。
【００２８】
本発明の第４の実施の形態によれば、短絡素子７用のケーブルに開閉時のたわみを考慮した余長を持たせる必要がないので、連結部４のスペース効率を高め、またケーブルのたわみに伴う信頼性の低下を防ぐことができる。
【００２９】
（第５の実施の形態）
以下に、本発明の第５の実施の形態を、図７及び図８を参照して説明する。図７（ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係る携帯無線通信装置を図１（ａ）と同じ方向から見て表した外観図であり、図７（ｂ）は、その構成を図１（ｃ）同じ方向から見て表した図である。説明の都合上、図７（ａ）において上筐体１の「前」側の面に受話器１０が取り付けられていることを示しており、その他の構成は図１（ａ）と同じである。
【００３０】
また、図７（ｂ）における図１（ｃ）との相違は、連結部４を通って上基板５のパターンと下基板６のパターンとを接続する短絡素子７０が新たに設けられると共に、短絡素子７及び７０は、「左」−「右」軸に平行（アンテナ３を流れる駆動電流ベクトルの向きに垂直）な部分（以下、水平部分という。）を含んで図中に示した対称軸の両側で線対称に構成された点であり、その他は図１（ｃ）と同じである。
【００３１】
この場合、短絡素子７及び７０の水平部分の誘導電流ベクトルは、図中に示すように互いに逆向きとなるから、誘導電流ベクトルによって発生し「前」の方向に放射される水平偏波成分が相殺される。これは、第２の実施の形態において述べたのと同様にして、短絡素子７及び７０がクランク状に形成されると共に連結部４の内側でロール形状をなして配設されたような場合に、「前」方向への放射電磁界の垂直偏波成分だけでなく、水平偏波成分をも抑制する上で効果がある。なお、短絡素子７３の形成の方法及びインピーダンス調整素子の接続については、第１乃至第３の実施の形態と同様である。
【００３２】
図８は、本発明の第５の実施の形態のバリエーションを示す図である。図８（ａ）においては、短絡素子７０がフレキシブル基板８のパターンとして形成されている。同図（ｂ）においては、さらに短絡素子７もフレキシブル基板８のパターンとして形成されている。また、同図（ｃ）においては、短絡素子７及び７０の組合せが２対以上設けられている。これらのバリエーションによっても、水平偏波成分の抑制効果が得られると共に、製造工程の効率化や放射効率のさらなる向上等の付加的効果を得ることができる。
【００３３】
本発明の第５の実施の形態によれば、「前」方向への放射電磁界の垂直偏波成分だけでなく、水平偏波成分を効果的に抑制することができる。
【００３４】
本発明の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果の一例を、図９に示す。図９（ａ）は短絡素子を設けた場合、図６（ｂ）は短絡素子を設けない場合の「上」−「下」軸及び「前」−「後」軸を含む面内のアンテナ放射パターンをそれぞれ示しており、（ｂ）に比べて（ａ）のパターンでは、「前」方向の放射電磁界（この例では主に垂直偏波成分）が効果的に抑制されていることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、携帯無線通信装置の２筐体連結構造を生かして、本体及びアンテナの構造を複雑にすることなく、使用者の方向への電磁界放射を抑制して放射効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線通信装置の側面図、（ｂ）及び（ｃ）はその内部の構成及び動作原理を示す図、（ｄ）及び（ｅ）は短絡素子７の実現方法を説明する図。
【図２】本発明の第１の実施の形態（筐体間の短絡による。）に係る携帯無線通信装置の内部の構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線通信装置の前方への放射電磁界の抑制効果を説明する図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る携帯無線通信装置の内部の構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る携帯無線通信装置の内部の構成を示す図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る携帯無線通信装置の内部の構成を示す図。
【図７】（ａ）は本発明の第５の実施の形態に係る携帯無線通信装置の側面図、（ｂ）はその内部の構成を示す図。
【図８】本発明の第５の実施の形態のバリエーションを説明する図。
【図９】本発明に係る携帯無線通信装置のアンテナ放射パターンのシミュレーション結果を示す図。
【符号の説明】
１上筐体
２下筐体
３アンテナ
４連結部
５上基板
６下基板
７、７０短絡素子
７１、７３上側短絡点
７２、７４下側短絡点
８フレキシブル基板
９インピーダンス調整素子
９ａキャパシタ
９ｂインダクタ
１０受話器

Claims

第１の基板を内蔵した第１の筐体及び第２の基板を内蔵した第２の筐体が連結部を介して開閉可能に構成されてなる本体と、
前記連結部を通して前記第１の基板及び前記第２の基板を接続する手段と、
前記本体に配設され、前記連結部との間の最小距離が４分の１波長以下であるように前記第１の基板又は前記第２の基板に設けられた給電点から給電されて、駆動電流ベクトルが生じるアンテナ素子と、
一端が第１の短絡点において前記第１の筐体又は前記第１の基板の接地パターンに接続されると共に、他端が第２の短絡点において前記第２の筐体又は前記第２の基板の接地パターンに接続され、かつ、前記第１の短絡点及び前記第２の短絡点と前記給電点との間の距離が４分の１波長以下であるように、前記連結部を通して設けられると共に、前記駆動電流ベクトルによって電流ベクトルが誘導される少なくとも１の短絡素子とを
備えたことを特徴とする携帯無線通信装置。
前記短絡素子は、前記連結部の導電性メッキが施された部分から形成されたことを特徴とする請求項１に記載の携帯無線通信装置。
前記短絡素子にインピーダンス調整手段が接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯無線通信装置。
第１の基板を内蔵し受話器を取り付けた第１の筐体及び第２の基板を内蔵した第２の筐体が、連結部を介して開閉可能に構成されてなる本体と、前記連結部を通して前記第１の基板及び前記第２の基板を接続する手段と、
前記本体に配設され、前記連結部との間の最小距離が４分の１波長以下であるように前記第１の基板又は前記第２の基板に設けられた給電点から給電されて、駆動電流ベクトルが生じるアンテナ素子と、
一端が第１の短絡点において前記第１の筐体又は前記第１の基板の接地パターンに接続されると共に、他端が第２の短絡点において前記第２の筐体及び前記第２の基板の接地パターンに接続され、かつ、前記第１の短絡点又は前記第２の短絡点と前記給電点との間の距離が４分の１波長以下であるように、前記連結部を通して設けられると共に、前記駆動電流ベクトルの向きに垂直に配設された部分を含み、前記駆動電流ベクトルによって電流ベクトルが誘導される第１の短絡素子と、
一端が第３の短絡点において前記第１の筐体又は前記第１の基板のパターンに接続されると共に、他端が第４の短絡点において前記第２の筐体又は前記第２の基板のパターンに接続され、かつ、前記第１の筐体の受話器を取り付けた面に垂直な方向から見た時に前記第１の短絡素子と線対称をなして構成されると共に、前記第３の短絡点及び前記第４の短絡点と前記給電点との間の距離が４分の１波長以下であるように、前記連結部を通して設けられた第２の短絡素子とを
備えたことを特徴とする携帯無線通信装置。
前記第１の筐体の受話器を取り付けた面に垂直な方向から見た時に前記第１の短絡素子と線対称をなして構成された前記第２の短絡素子は、前記第３の短絡点及び前記第４の短絡点の間が、前記接続する手段により接続されて構成されたことを特徴とする請求項４に記載の携帯無線通信装置。
前記第１の短絡素子は、前記第１の短絡点及び前記第２の短絡点の間が、前記接続する手段により接続されて構成され、
前記第２の短絡素子は、前記第３の短絡点及び前記第４の短絡点の間が、前記接続する手段により接続されて構成されたたことを特徴とする請求項４に記載の携帯無線通信装置。
前記第１の短絡素子及び前記第２の短絡素子を２対以上備えたことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の携帯無線通信装置。