JP2005348097A - 折畳式携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】 通話状態おいて高いアンテナ性能を確保することのでき、筐体を閉じた状態においてアンテナの突出がなくデザイン性を向上できる、折畳式携帯無線機を提供する。
【解決手段】 上ケース２と下ケース７とが第一ヒンジ部６で連結され、下ケース７と開閉筐体１０とが第二ヒンジ部８で連結された構造によって折畳式携帯無線機が構成されており、下ケース内７内に配置された回路基板１７上の無線回路１３の出力は整合回路１４を介し第二回転軸９にバネ接触や半田付けにより電気的に接続される。導体素子１１はその長さＬｅがほぼ４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯において３７ｍｍ程度）のＬ字型に成形された板金で構成される。導体素子１１はその一端が第二回転軸に例えばバネ接触や半田付けにより接続され、他端が開放される。また、導体素子１１は折畳式携帯無線機の幅方向に平行に配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、折畳式携帯無線機のアンテナに関し、特に高いアンテナ性能を有する折り畳み型携帯電話用内蔵アンテナに関する。

折畳式の携帯電話機は、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（開状態）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（閉状態）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。

従来の折畳式携帯無線機用内蔵アンテナとしては、例えば、特許文献１に開示されているような、下筐体下端に筐体幅方向と平行にアンテナを配設し、下回路基板から給電ピンを介して給電する構成、特許文献２に開示されているような、ボタンを押下することによって、筐体内の筐体外周に沿って配設されたＵ字型アンテナが筐体下部方向にスライドし、筐体からアンテナが突出する構成、特許文献３に開示されているような、回動可能な二つ折り端末で、薄型の下筐体内部に導体素子を装荷し、筐体を開くことでアンテナが突出する構成が知られている。

特開２００３−６９４４１公報 特開平１０−２２４２５３公報 特開２００２−９５２０公報

しかしながら、特許文献１の折畳式携帯無線機では、通話状態において使用者の手によって下部筐体を握られた場合にアンテナ性能が劣化するという課題があった。

また、特許文献２の無線機では、アンテナ収納状態において筐体内にアンテナ素子を配設するスペースが必要であるため、端末の小型化が難しいという課題があった。

また、特許文献３の折畳式携帯無線機では、筐体を閉じた状態で下筐体が上筐体の大半を覆う構成となり、大型の表示部搭載が難しいという課題があった。

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、通話状態において高いアンテナ性能を確保でき、筐体を閉じた状態において小型化できる、畳式携帯無線機を提供することにある。

本発明の折畳式携帯無線機は、上部筐体と下部筐体を第一ヒンジ部で連結し開閉可能に構成された折畳式携帯無線機であって、アンテナ素子が配設された開閉筐体と、前記開閉筐体と前記下部筐体とを連結する第二ヒンジ部とを備える。

この構成により、筐体を開いた状態で通話状態において高いアンテナ性能を確保することができる。

また、前記下筐体内に配置された回路基板と、前記アンテナ素子と電気的に接続された導電性の第二ヒンジ部を更に設け、前記第二ヒンジ部を介して前記回路基板からアンテナ素子を給電する構成としてもよい。

この構成により、給電の構成を簡単にでき部品点数を削減できる。

また、前記上部筐体と前記下部筐体とが開かれる動作に連動して前記開閉筐体が開かれる構成とすることができる。

この構成により、前記上筐体と前記下筐体とを閉じた状態から開いた状態にするときに前記回転筐体が連動して開き状態となり、通話状態において高いアンテナ利得を確保できる。

また、前記上部筐体と前記下部筐体とが開かれる動作によって、前記上部筐体によって押圧される第一突起部を前記開閉筐体に設けてもよい。

この構成により、簡単な機構構成で、前記上筐体と前記下筐体とを閉じた状態から開いた状態にするときに前記回転筐体が連動して開き状態となり、通話状態において高いアンテナ利得を確保できる。

また、前記上部筐体と前記下部筐体とが閉じられる動作に連動して前記開閉筐体が閉じられる構成とすることができる。

この構成により、前記上筐体と前記下筐体とを開いた状態から閉じた状態にするときに前記開閉筐体が連動して閉じ状態となり、筐体を閉じた状態において端末を小型化できる。

前記上部筐体と前記下部筐体とが閉じられる動作によって、前記上部筐体によって押圧される第二突起部を前記開閉筐体に設けてもよい。

この構成により、簡単な機構構成で、前記上筐体と前記下筐体とを開いた状態から閉じた状態にするときに前記開閉筐体が連動して閉じ状態となり、筐体を閉じた状態において端末を小型化できる。

また、前記開閉筐体自身を構成する導体フレームを前記アンテナ素子として用いる構成としてもよい。この構成により、アンテナ部の給電構成を簡単にでき、部品点数を削減することができる。

また、前記アンテナ素子の一端に接続される第一給電部と、前記アンテナ素子の他端に接続される第二給電部と、前記第一給電部又は前記第二給電部のいずれか一方を選択する選択部とを更に設けてもよい。

この構成により、通話状態において使用者の持ち手によるアンテナ性能劣化を低減でき、通話状態において高いアンテナ性能を確保できる。

本発明は、通話状態において高いアンテナ性能が得られ、また、筐体を閉じた状態において小型化できることである。

以下、本発明の実施形態の折畳式携帯無線機について、図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態の折畳式携帯無線機を図１から図４に示す。

図１において、上ケース２と下ケース７とが第一ヒンジ部６で連結された構造によって折畳式携帯無線機が構成されており、第一ヒンジ部６を中心として回動することにより図１のように開いた状態と図２のように閉じた状態の２つの状態をとり得る。

筐体が閉じた状態において、開ボタン５を押下することにより開ボタン５に内蔵されたバネが開放され、筐体が開き状態になる。

下ケース７と開閉筐体１０とが第二ヒンジ部８で連結された構造によって折畳式携帯無線機が構成されており、第二ヒンジ部８を中心として回動することにより開いた状態と閉じた状態の２つの状態をとり得る。

図３に示すように、回転筐体１０の一部である第一突起部１６により上下筐体を閉じた状態から開いた状態にすると、上ケース２が第一突起部１６を押し上げ、開閉筐体が連動して開く。

図４に示すように、回転筐体１０の一部である第二突起部１５により上下筐体を開いた状態から閉じ状態にすると、第二突起部１５が上ケース２により押し下げられ、開閉筐体が連動して閉じる。また、図４で（４−１）状態の場合、第二突起部１５の一部である凸部Ａが上ケース２に接触し、（４−２）状態の場合、第二突起部１５の一部である凸部Ｂが上ケース２に接続する。このような第二突起部１６の構成とすることで、第二突起部が上ケース２にひっかかることなく、開閉筐体を上下筐体に連動して閉じることができる。

図１において、下ケース内７内に配置された回路基板１７上の無線回路１３の出力は整合回路１４を介し第二回転軸９にバネ接触や半田付けにより電気的に接続される。回路基板１７は、携帯無線機の各種機能を実現する回路部品が実装されたプリント基板であり、そのほぼ前面に回路の設置位置となるグランドパターンが形成されている。第二回転軸９は導電率の高い金属でできている。

導体素子１１はその長さＬｅがほぼ４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯において３７ｍｍ程度）のＬ字型に成形された板金で構成される。導体素子１１はその一端が第二回転軸に例えばバネ接触や半田付けにより接続され、他端が開放される。また、導体素子１１は折畳式携帯無線機の幅方向に平行に配置される。導体素子１１の導体幅は、例えば３ｍｍ程度に設定される。

ここで、アンテナ素子が下筐体内に存在する場合は、図５に示すような使用者が折畳式形態無線機を手に持って通話した状態のアンテナ性能（以下、通話利得）が使用者の手１８によってアンテナ電流が集中している導体素子１１を覆ってしまい劣化する。

しかし、本実施形態の折畳式携帯無線機では、導体素子１１が使用者の手から突出して配置される構成となっており、図５に示すような通話状態において、導体素子１１が使用者２０の手１８で握られることが少ない。

したがって、導体素子１１上に分布するアンテナ電流からの放射が抑圧されることがなく、通話状態において高いアンテナ性能が得られ、下筐体内にアンテナ素子を配置した場合に比べ約３ｄＢのアンテナ利得改善効果が得られる。

また、導体素子１４を折畳式携帯無線機の幅方向に平行に配置することにより、図１においてＹ方向の偏波成分の放射特性が得られる。この時、図５に示すように折畳式携帯無線機が天頂方向より６０度傾斜されて保持された一般的な通話状態において、図５の座標系の偏波の向き１９すなわち垂直偏波成分の放射特性が得られる。これにより、通話状態における高いアンテナ利得が得られ、筐体の長辺と平行にアンテナ素子を配置した場合に比べ、約２ｄＢのアンテナ利得の改善効果を得ることができる。

なお、本実施形態においては導体素子１１の長さＬ４を４分の１波長として説明したが、導体素子１１の長さは下部筐体内部の回路基板上のアンテナ電流をこの導体素子に分流することができる長さであればよい。

また、導体素子１１の幅は、例えば１ｍｍ程度であってもよいが、この場合は動作周波数の帯域幅が比較的狭くなり、帯域幅を広くすることができるので導体素子１１の幅は広い方が望ましい。

また、複数の動作周波数に対応するために、複数の異なる長さを有する導体素子を配置してもよい。

また、導体素子１１の配置方向は通話状態において手で握られることがない範囲であれば一定の効果が得られるが、通話状態において図５に示すような偏波の向き１９の垂直偏波成分が得られるので導体素子１１の方向を折畳式携帯無線機の幅方向に平行にすることが望ましい。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の折畳式携帯無線機を図６、図７に示す。

図６、図７において、図１、図２と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、その詳細な説明を省略する。

図６において、下ケース７と金属製開閉筐体２１とが第二ヒンジ部８で連結された構造によって折畳式携帯無線機が構成されている。金属製開閉筐体２１は導電性の金属、例えばマグネシウム合金などで構成されている。金属製開閉筐体２１と第二回転軸９とは電気的にバネ接触や半田付けやネジと友締めなどして接続される。

金属製開閉筐体２１は回路基板１７上に配置された無線回路１３から整合回路１４、第二ヒンジ部９を介して給電される。

この構成により、金属開閉筐体２１がアンテナ素子として動作し、開閉筐体内アンテナ素子を配置する構成に比べ部品点数を削減できる。

また、開閉筐体が金属製であることから機械的強度にも優れ、折畳式携帯電話が落下した場合でも、アンテナ素子が破損しにくい。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の折畳式携帯無線機を図８、図９に示す。

図８、図９において、図１、及び図２と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、その詳細な説明を省略する。

図８、図９において、導体素子３３は導電性の板金で形成され、その長さが動作周波数のほぼ４分の１波長（２ＧＨｚ帯において３７ｍｍ程度）に設定される。導体素子３３は、回転筐体１０内に配置されており、一端が導体で構成されている第一回転軸３１に、一端が導体で構成されている第二回転軸３２に、バネ接触や半田付けやネジと友締めなどにより接続される。

図９に示すように導体素子３３は、回路基板１７上に実装された無線部２２によって選択されて、第一整合回路２９と第一回転軸３１を介し、または第二整合回路３０と第二回転軸３２を介し、接続される。

ここで、無線部２２は、図９に示すように、選択部を構成するアンテナ制御部２４、第一高周波スイッチ２５、第二高周波スイッチ２６、第一終端リアクタンス素子２７、第二終端リアクタンス素子２８から構成されている。

図９（ａ）（左手保持状態）は、折畳式携帯無線機の上部筐体と下部筐体を開いた状態において、第二回転軸３２が選択されている状態を示している。このとき、第二回転軸３２は第二整合回路３０及び第二高周波スイッチ２６を介して無線回路２３に接続される。この状態におけるアンテナ動作は図１に示すものとほぼ同様に、金属製の回転軸を介して回転筐体１０内に配置された導体素子３３に給電してアンテナとして動作する。

ここで、導体素子３３は第一回転軸３１及び第一整合回路２９及び第一高周波スイッチ２５を介して第一終端リアクタンス素子２７で接地される。このとき、第一終端リアクタンス素子２７の値を調節して、整合回路２９の導体素子３３側から第一整合回路２９側を見たインピーダンスを高くするように、すなわち導体素子３３の一端が開放される状態になるように設定する。

このように構成することで、導体素子３３の一端は第二ヒンジ部３２及び第二整合回路３０を介して給電され、残りの一端は開放される。

ここで、アンテナ制御部２４は無線回路１３の受信レベルを検知して、常に受信レベルが高い方のアンテナ素子を選択するように第一高周波スイッチ２５及び第二高周波スイッチ２６を切り替えるように動作する。使用者が左手で保持し状態通話した状態において、第二給電軸を選択した方がアンテナ性能が高いため、上記のように構成することで、筐体が開かれた状態では常に高周波スイッチは図９（左手保持状態）に示す状態に制御される。

図９（ｂ）（右手保持状態）は、折畳式携帯無線機の上部筐体と下部筐体を開いた状態において、第一回転軸３１が選択されている状態を示している。このとき、第一回転軸３１は第一整合回路２９及び第一高周波スイッチ２５をを介して無線回路１３に接続される。この状態におけるアンテナ動作は図１に示すものとほぼ同様に、金属製の回転軸を介して回転筐体１０内に配置された導体素子３３に給電してアンテナとして動作する。

ここで、導体素子３３は第二回転軸３２及び第二整合回路３０及び第二高周波スイッチ２８を介して第二終端リアクタンス素子２８で接地される。このとき、第二終端リアクタンス素子２８の値を調節して、第二整合回路３０の導体素子３３側から第二整合回路３０側を見たインピーダンスを高くするように、すなわち導体素子３３の一端が開放される状態になるように設定する。

このように構成することで、導体素子３３の一端は第一ヒンジ部３１及び第一整合回路２９を介して給電され、残りの一端は開放される。

ここで、アンテナ制御部２４は無線回路１３の受信レベルを検知して、常に受信レベルが高い方のアンテナ素子を選択するように第一高周波スイッチ２５及び第二高周波スイッチ２６を切り替えるように動作する。使用者が右手で保持し状態通話した状態において、第一給電軸を選択した方がアンテナ性能が高いため、上記のように構成することで、筐体が開かれた状態では常に高周波スイッチは図９（右手保持状態）に示す状態に制御される。

上記の説明のように、本実施形態の折畳式携帯無線機によれば、筐体を開いた状態において使用者が左手で保持した場合第二回転軸３２から給電したアンテナとして動作し通話状態における高いアンテナ性能が得られ、筐体を開いた状態において使用者が右手で保持した場合第一回転軸３１から給電したアンテナとして動作し通話状態における高いアンテナ性能が得られ、給電位置を切替えることで給電部を手で覆われることによるアンテナ性能劣化を回避でき、約５ｄＢのダイバーシチ効果が得られる。

なお、導体素子３３の配置位置は本実施形態に示すものに限らず、開閉筐体内において上下筐体が開いた状態の通話利得が高くなるような位置であればよい。具体的には、回転筐体１０の下端に配置し、かつ、上下筐体が開らいた状態の通話時において使用者の手に握られない位置に配置することがアンテナ性能上望ましい。

なお、導体素子３３の幅は、例えば１ｍｍ程度であってもよいが、この場合は動作周波数の帯域幅が比較的狭くなり、帯域幅を広くすることができるので導体素子３３の幅は広い方が望ましい。

また、複数の動作周波数に対応するために、複数の異なる長さを有する導体素子を配置してもよい。

また、終端リアクタンス素子が存在しない状態においても、開閉筐体内に導体素子３３を追加することによる効果が得られるが、導体素子と終端リアクタンス素子とを同時に追加し併用した場合の方がより高い効果が得られる。

また、本実施形態においては無線回路１３の受信レベルによって高周波スイッチを切り替える構成としてが、例えばビット誤り率などの通信品質を検出しそれに応じて切り替え動作を行ってもよい。

また、右手保持状態と左手保持状態とを検出する手段として、三軸センサなどを用いてもよい。

さらに、通話状態や待受状態などの動作モードを検出し、それによって第一回転軸３１と第二回転軸３２の選択を制御しても同様な効果が得られる。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上のように、本発明は、通話状態において高いアンテナ性能が得られ、通話品質を向上することができ、さらに筐体を閉じた状態でアンテナの突起がないためデザイン性を向上することができ、折畳式携帯無線機の無線通信性能の高性能化に有用である。

第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の筐体を開いた状態の基本構成図であり、図１（ａ）は側面図で、図１（ｂ）は正面図である。 第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の筐体を閉じた状態の基本構成図であり、図２（ａ）は側面図で、図２（ｂ）は正面図である。 折畳式携帯無線機を閉から開とする状態遷移図である。 折畳式携帯無線機を開から閉とする状態遷移図である。 通話状態の図である。 第２実施形態に係る折畳式携帯無線機の筐体を開いた状態の基本構成図であり、図６（ａ）は側面図で、図６（ｂ）は正面図である。 第２実施形態に係る折畳式携帯無線機の筐体を閉じた状態を示す図であり、図７（ａ）は側面図で、図７（ｂ）は正面図である。 第３実施形態に係る折畳式携帯無線機の基本構成図であり、図８（ａ）は側面図であり、図８（ｂ）は正面図である。 第３実施形態に係る給電点切替方式原理図であり、図９（ａ）は左手保持状態を示す図であり、図９（ｂ）は右手保持状態を示す図である。

符号の説明

１ 上カバー
２ 上ケース
３ 表示部
４ 第一回転軸
５ 開ボタン
６ 第一ヒンジ部
７ 下ケース
８ 第二ヒンジ部
９ 第二回転軸
１０ 開閉筐体
１１ 導体素子
１２ レシーバ
１３ 無線回路
１４ 整合回路
１５ 第二突起部
１６ 第一突起部
１７ 回路基板

Claims (8)

1. 上部筐体と下部筐体を第一ヒンジ部で連結し開閉可能に構成された折畳式携帯無線機であって、
   アンテナ素子が配設された開閉筐体と、
   前記開閉筐体と前記下部筐体とを連結する第二ヒンジ部とを備えた、折畳式携帯無線機。
2. 前記下筐体内に配置された回路基板と、
   前記アンテナ素子と電気的に接続された導電性の第二ヒンジ部とを更に備え、
   前記第二ヒンジ部を介して前記回路基板からアンテナ素子を給電する、請求項１に記載の折畳式携帯無線機。
3. 前記上部筐体と前記下部筐体とが開かれる動作に連動して前記開閉筐体が開かれるよう構成された、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の折畳式携帯無線機。
4. 前記上部筐体と前記下部筐体とが開かれる動作によって、前記上部筐体によって押圧される第一突起部を前記開閉筐体に備えた、請求項３に記載の折畳式携帯無線機。
5. 前記上部筐体と前記下部筐体とが閉じられる動作に連動して前記開閉筐体が閉じられるよう構成された、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の折畳式携帯無線機。
6. 前記上部筐体と前記下部筐体とが閉じられる動作によって、前記上部筐体によって押圧される第二突起部を前記開閉筐体に備えた、請求項５に記載の折畳式携帯無線機。
7. 前記開閉筐体自身を構成する導体フレームを前記アンテナ素子として用いた、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の折畳式携帯無線機。
8. 前記アンテナ素子の一端に接続される第一給電部と、
   前記アンテナ素子の他端に接続される第二給電部と、
   前記第一給電部又は前記第二給電部のいずれか一方を給電する選択部とを更に備えた、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の折畳式携帯無線機。

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