JP2005328129A - 折り畳み式携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】傾き角度に関わらず常に高い通信性能を確保できる折り畳み式携帯無線機を提供すること。
【解決手段】上部筐体に内蔵した導体板１５のＹ方向側に第一の給電手段１６を設け、−Ｚ方向側に第二の給電手段１７を設け、第一の給電手段１６と第二の給電手段１７は給電切換手段１８を介して回路基板４上の整合回路１１に接続する。折り畳み式携帯無線機の傾きを傾き検出手段１９にて検出し、傾き角によって給電切換手段１８が第一の給電手段１６と第二の給電手段１７との接続を切換えることにより、折り畳み式無線機の筐体の角度に関わらず高い無線通信性能が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、様々な傾き角度での使用が想定される内蔵アンテナを備えた折り畳み式携帯無線機に関するものである。

折り畳み式携帯無線機は、一般に、上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有するものであり、開いた状態と閉じた状態の２つの状態をとり得る。このため、開いて使用する状態で閲覧する表示画面を大型化できるといった利便性と、閉じて使用する状態ではコンパクトな形状にすることができるという携帯容易性の２つの利点を有している。この折り畳み式携帯無線機に搭載するアンテナの構成形態として、近年、デザイン性や取り扱いやすさという理由からアンテナの筐体内部への内蔵化の要望が高まっている。

従来の折り畳み式携帯無線機用の筐体に内蔵されるアンテナとしては、上部筐体の一部を構成する導体をアンテナ素子として利用し、下部筐体から給電線を用いて給電する構成が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

従来の折り畳み式携帯無線機の内蔵アンテナの構成を図５に示す。図５において下部筐体１０の中に収納した回路基板４から給電端子３を通じて、上部筐体の導電性フレーム４１に給電し、導電性フレーム４１をダイポールアンテナとして動作させる。このような構成のアンテナにおいて、アンテナ放射特性の主偏波方向は図５においてほぼＺ方向、すなわち折り畳み式携帯無線機の長手方向となる。
特開２００１−１５６８９８号公報（第６頁、図１） 特開２００２−３３５１８０号公報（第６頁、図３）

しかしながら、上記従来の構成では、利用者の折り畳み式携帯無線機の保持角度によっては、無線基地局と偏波面が一致せず高い通話性能を確保することができないという課題があった。

一般に、無線基地局アンテナの主偏波は垂直偏波である。一方、折り畳み式携帯無線機の主偏波方向は使用者が保持した状態における折り畳み式携帯無線機の傾きによって決定される。よって、内蔵アンテナの主偏波方向が無線基地局アンテナのそれと必ずしも一致せず、高い通話性能を確保することができなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、折り畳み式携帯無線機の傾き角度に応じて常に無線基地局アンテナと一致した主偏波方向を実現することにより高い通話性能を確保することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る折り畳み式携帯無線機は、上部筐体と下部筐体とをヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有する折り畳み式携帯無線機であって、前記上部筐体内に設けられた導体板と、前記導体板の第一の側端部に電気的に接続された第一の給電手段と、前記導体板の第一の側端部から所定の間隔を隔てて配置された第二の側端部に電気的に接続された第二の給電手段と、折り畳み式携帯無線機の傾き角度を検出する傾き検出手段と、前記傾き検出手段の検出結果に応じて前記第一の給電手段か又は第二の
給電手段のいずれかを選択する給電切換手段と、前記下部筐体内に設けられた無線回路部から前記給電切換手段に給電する手段を備えるように構成する。

上記構成によれば、折り畳み式携帯無線機の筐体の傾き角度に関わらず常に高い通信性能を確保することができる。

また、本発明に係る折り畳み式携帯無線機は、上部筐体と下部筐体とをヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有する折り畳み式携帯無線機であって、前記上部筐体内に設けられた導体板と、前記導体板の第一の側端部に電気的に接続された第一の給電手段と、前記導体板の第一の側端部から所定の間隔を隔てて配置された第二の側端部に電気的に接続された第二の給電手段と、前記下部筐体内に設けられた無線回路部と、前記無線回路部の受信レベルを検出に応じて前記第一の給電手段か又は第二の給電手段のいずれかを選択する給電切換手段と、前記下部筐体内に設けられた無線回路部から前記給電切換手段に給電する手段を備えに構成する。

上記構成によれば、折り畳み式携帯無線機の筐体の傾き角度に関わらず常に高い通信性能を確保することができる。

また、本発明に係る折り畳み式携帯無線機は、前記第一の給電手段及び前記第二の給電手段を前記導体板の側端部に接続する位置として、前記第一の給電手段を選択した場合の主偏波方向と前記第二の給電手段を選択した場合の主偏波方向とが約９０度異なる位置に接続する。

上記構成によれば、さらに高い通信性能を確保することができる。

また、本発明に係る折り畳み式携帯無線機は、前記ヒンジ部を導電性材料で構成し、前記ヒンジ部を介して前記無線回路部から前記給電切換手段に給電するように構成する。

上記構成によれば、さらに高い通信性能を確保することができる。

本発明によれば、折り畳み式携帯無線機の筐体の傾き角度に関わらず常に高い通信性能を確保することができる。

以下、本発明に係る折り畳み式携帯無線機の最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明に係る実施の形態１の折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の構成図である。図１（ａ）は実施の形態１の折り畳み式携帯無線機の正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図１において、上フレーム１と上ケース９は絶縁体である樹脂の成型品にて構成しており、ヒンジ金具５は導電性の金属材料で構成する。ネジ穴部１３において上フレーム１と上ケース９とヒンジ金具５を取り付けネジ６で固定する。

導体板１５は、回路基板のグランドパターンをアンテナの動作を説明するために模擬したものである。第一の給電手段１６、第二の給電手段１７は板金や回路基板上のパターンなど導電性材料によって形成される。第一の給電手段１６は給電切換手段１８と導体板１５のＹ方向側の側端部で接続し、第二の給電手段１７は給電切換手段１８と導体板１５の−Ｚ方向側の側端部に接続する。

給電切換手段１８はピンダイオードなどで構成する高周波スイッチであり、一端をヒンジ金具５に接続する。給電切換手段１８は、給電手段１６か給電手段１７かのいずれか一方を選択して、ヒンジ金具５に導通させるように動作する。傾き検出手段１９はジャイロセンサーや重力センサーなどで構成したもので、折り畳み式携帯無線機の筐体の絶対的な傾き角度を検出する。給電切換手段１８は傾き検出手段１９が検出した出力に対応して、第一の給電手段１６か第二の給電手段１７を切り換える。

下ケース１０は樹脂により形成されており、回路基板４とヒンジ金具８を内蔵している。このとき、回路基板４とヒンジ金具８の間は間隙Ｇを確保しているため、電気的に接続されていない。ヒンジ金具８と回路基板４上のグランドパターンとの間隔Ｇは２ｍｍ以上であるくらい、極力離すように構成することがアンテナ性能上望ましい。

回路基板４に搭載した無線回路１２は、整合回路１１と給電端子３を介しヒンジ金具８に給電する。また、ネジ１４にてヒンジ金具８と給電金具３を接続する。ヒンジ金具５、８は回転軸７によって回転自由に接続され、ヒンジ金具５、８及び回転軸７はすべて電気的に接続されている。

このように構成することで、導体板１５がヒンジ金具５、８及び回転軸７から構成されるヒンジ部２を介して整合回路１１から給電されることになり、ヒンジ部２及び導体板１５と下部筐体の回路基板４が一種のダイポールアンテナとして動作することになる。

次に、動作周波数を波長が１５０ｍｍである２ＧＨｚに設定して、アンテナの動作について説明を行う。

給電切換手段１８を第一の給電手段１６側に切り換えた状態において、導体板１５に接続する第一の給電手段１６のＺ方向の接続位置を変更すると、導体板１５上に分布するアンテナ電流の向きが変化するため、放射パターンにおける偏波成分が変化する。すなわち、導体板１５の長手方向の長さＬ１を０．６波長である９０ｍｍとし、導体板１５の上端から第一の給電手段１６が接続される点までの長さＬを移動した場合のＸ−Ｙ面平均利得の変化を図２に示す。図２から、Ｌが９０ｍｍの場合、すなわち、第二の給電手段１７の近傍の場合は垂直偏波成分が主となる。一方、Ｌが４５ｍｍの場合は、Ｌ＝９０ｍｍの場合と比較し垂直偏波成分は１．５ｄB劣化し水平偏波成分は垂直偏波成分と同等の値となる。

次に、折り畳み式携帯無線機を傾けた場合の動作を図３を用いて説明する。傾き検出手段１９は筐体の傾き角度αを検出する。給電切換手段１８は傾きαによって第一の給電手段１６と第二の給電手段１７を選択する。給電切換手段１８は図３の０度を基準とした傾きαが−４５度から＋４５度の範囲と１３５度から−１３５度の範囲においては第二の給電手段１７を選択し、それ以外は第一の給電手段１６を選択するように設定する。このとき、Ｌを４５ｍｍに設定しておけば、折り畳み式携帯無線機の傾き角度がどのような場合であっても、一定レベル以上の高い垂直偏波成分の放射特性が得られることになる。一般に、無線基地局アンテナの主偏波は垂直偏波であるため、上記のような動作により折り畳み式携帯無線機がどのような傾き角度におかれた状態であっても偏波方向がほぼ一致するために高い無線通信性能が得られる。

ここで、折り畳み式携帯無線機が使用者の手で保持されて使用される場合の動作について説明する。一般に使用者は折り畳み式携帯無線機の下部筐体を保持する。この時、下部筐体内の回路基板４に分布するアンテナ電流からの放射は手の影響を受け抑圧される。しかし、上部筐体内の導体板１５からの放射は手の影響をほとんど受けないため、この場合
の放射特性は導体板１５上に分布するアンテナ電流によって決定される。したがって、折り畳み式携帯無線機が使用者の手で保持されて使用される場合であっても、上記に説明した折り畳み式携帯無線機の筐体の傾き角度に応じて主偏波方向が制御される効果が同様に得られる。

なお、導体板に給電する位置は本実施形態に示すものに限らず、例えば、折り畳み式携帯無線機の長辺方向の側端部及び短辺方向の側端部や、導体板の異なる頂点など、異なる主偏波方向が切り換えられる位置であれば一定の効果が得られる。特に、主偏波方向が９０度異なるように給電位置を設定しておけば、最も高い効果が得られる。

また、導体板１５は、上フレーム１を構成する導電性フレームであってもよく、この場合には、ネジ穴部１３において、導電性フレームとヒンジ金具５とが電気的に導通しないように、樹脂製スペーサを挟むなどの絶縁処理を施すことが望ましい。

また、給電手段を３カ所以上としてさらに細かく切り換えれば、さらに高い垂直偏波成分を確保することができる。

また、本実施の形態１においては、導電性のヒンジ部を介して給電を行っているが、これに限るものではなく、専用の給電線を介して給電を行ってもよい。

また、給電切換手段１８は上部筐体に配置される構成に限るものではなく、例えば、下部筐体内部に給電切換手段１８を配置して、複数の給電線を介して上部筐体内の導体板の異なる位置に給電することで同様な効果が得られる。

（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態の折り畳み式携帯無線機について説明する。図４は本発明に係る実施の形態２の折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の構成図である。図４（ａ）は実施の形態２の折り畳み式携帯無線機の正面図であり、図４（ｂ）は側面図である。図４において、図１に示す符号と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示しており、その詳細な説明を省略する。

図４において、給電切換手段１８によって切り換えられる導体板１５上の給電位置が、下端部の−Ｙ方向側である第一の給電手段２０と下端部のＹ方向側である第二の給電手段２１に示す位置に設定される。

このように構成することで、例えば、給電切換手段１８が第一の給電手段２０を選択した状態において、図３に示す図３の０度を基準とした傾きαが−４５度の場合に垂直偏波成分が得られる。また、給電切換手段１８が第二の給電手段２１を選択した状態において、図３に示す傾きαが＋４５度の場合に垂直偏波成分が得られる。

また、切換制御部２２は無線回路１２における受信信号レベルを検出し、その検出レベルに応じて給電切換手段１８を切り換えるように動作する。ここで、予め設定した通信期間において、第一の給電手段２０又は第二の給電手段２１を選択した場合の受信レベルを検出し、その後の一定の通信期間中において受信レベルが高い方を選択するように動作させれば、折り畳み式携帯無線機がどのような傾き角度におかれた状態であっても偏波方向がほぼ一致するために高い無線通信性能が得られる。

本発明に係る折り畳み式携帯無線機によれば、折り畳み式携帯無線機の傾き角度に関わらず常に高い通信性能を確保することができ、特に様々な傾き角度での使用状態が想定さ
れる携帯無線機において高い通信性能を確保できる。

（ａ）本発明の実施の形態１に係る折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の正面図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の側面図 本発明の実施の形態１に係る各偏波成分の平均利得を示した図 本発明の実施の形態１に係る折り畳み式携帯無線機の傾き角を示した図 （ａ）本発明の実施の形態２に係る折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の正面図（ｂ）本発明の実施の形態２に係る折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の側面図 （ａ）従来の折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の正面図（ｂ）従来の折り畳み式携帯無線機のアンテナ部の側面図

符号の説明

１ 上フレーム
２ ヒンジ部
３ 給電端子
４ 回路基板
５、８ ヒンジ金具
６ 取り付けネジ
７ 回転軸
９ 上ケース
１０ 下ケース
１１ 整合回路
１２ 無線回路
１３ ネジ穴部
１４ ネジ
１５ 導体板
１６、１７、２０、２１ 給電手段
１８ 給電切換手段
１９ 傾き検出手段
２２ 切換制御部
４１ 導電性フレーム

Claims (4)

1. 上部筐体と下部筐体とをヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有する折り畳み式携帯無線機であって、
   前記上部筐体内に設けられた導体板と、
   前記導体板の第一の側端部に電気的に接続された第一の給電手段と、
   前記導体板の第一の側端部から所定の間隔を隔てて配置された第二の側端部に電気的に接続された第二の給電手段と、
   折り畳み式携帯無線機の傾き角度を検出する傾き検出手段と、
   前記傾き検出手段の検出結果に応じて前記第一の給電手段か又は前記第二の給電手段のいずれかを選択する給電切換手段と、
   前記下部筐体内に設けられた無線回路部から前記給電切換手段に給電する手段を備えたことを特徴とする折り畳み式携帯無線機。
2. 上部筐体と下部筐体とをヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有する折り畳み式携帯無線機であって、
   前記上部筐体内に設けられた導体板と、
   前記導体板の第一の側端部に電気的に接続された第一の給電手段と、
   前記導体板の第一の側端部から所定の間隔を隔てて配置された第二の側端部に電気的に接続された第二の給電手段と、
   前記下部筐体内に設けられた無線回路部と、
   前記無線回路部の受信レベルの検出結果に応じて前記第一の給電手段か又は前記第二の給電手段のいずれかを選択する給電切換手段と、
   前記下部筐体内に設けられた無線回路部から前記給電切換手段に給電する手段を備えたことを特徴とする折り畳み式携帯無線機。
3. 前記第一の給電手段を選択した場合の主偏波方向と、前記第二の給電手段を選択した場合の主偏波方向が約９０度異なるように、前記第一の給電手段及び前記第二の給電手段を前記導体板の側端部に接続することを特徴とする、請求項１又は請求項２いずれかに記載の折り畳み式携帯無線機。
4. 前記ヒンジ部を導電性材料で構成し、
   前記ヒンジ部を介して前記無線回路部から前記給電切換手段に給電することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３いずれかに記載の折り畳み式携帯無線機。
   
   
   

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