JP2006050324A

JP2006050324A - 携帯無線機

Info

Publication number: JP2006050324A
Application number: JP2004229507A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Egawa; 潔江川; Yoshio Koyanagi; 芳雄小柳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-02-16
Also published as: US20070210970A1; CN1977420A; EP1777778A1; WO2006013659A1

Abstract

【課題】本発明は、アンテナ素子及び地板上を流れる電流が集中することを抑えて、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合の局所ＳＡＲを低減することができる携帯無線機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の携帯無線機は、第１の筐体８と、第２の筐体９と、前記第１の筐体８に設けられた板状のアンテナ素子１と、前記第２の筐体９に設けられた接地電位を有する導体地板２と、前記アンテナ素子１に給電する、互いに離間配置された少なくとも２つの給電部３と、前記導体地板２に設けられた無線回路５と、前記無線回路５から入力される高周波電力を分配して出力する電力分配器６と、前記電力分配器６から入力される高周波電力の位相を同相にして、前記少なくとも２つの給電部３各々に出力する位相補正部７と、を備え、前記少なくとも２つの給電部３は、前記位相補正部７から入力される高周波電力を給電するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯無線機に使用するアンテナ装置に関するものであり、特に通話時のＳＡＲ（比吸収率：Specific Absorption Rate）低減に関するものである。

従来の折り畳み式の携帯無線機に用いられるアンテナ装置には、上下筐体をそれぞれアンテナ素子として用いる、筐体型ダイポールアンテナで構成されるものがある。（例えば、特許文献１）

図１５に、従来の折り畳み式の携帯無線機の構成図を示す。１はアンテナ素子、２は地板、３は給電部、４はヒンジ部、５は無線部である。筐体型のダイポールアンテナは、アンテナ素子１がヒンジ部４と地板２のギャップ間に設けられた給電部３により給電される構成となっている。この筐体型のダイポールアンテナは、使用周波数帯域（８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯、１５００ＭＨｚ帯、１７００ＭＨｚ〜２２００ＭＨｚ帯）で良好なアンテナ特性を有している。
特願２００３−１６７９６２

しかしながら、従来の折り畳み式の携帯無線機では、アンテナ素子１の素子幅が１／４波長以上になると、アンテナ装置の電流分布は図１６に示す電流分布図のようになり、アンテナ素子１及び地板２上を流れる電流は、給電部３付近を最大値として、アンテナ素子１及び地板２のヒンジ部４側の端部に集中してしまい、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合、人体頭部の局所ＳＡＲが増加する恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アンテナ素子及び地板上を流れる電流が集中することを抑えて、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合の局所ＳＡＲを低減することができる携帯無線機を提供することを目的とする。

本発明の携帯無線機は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体に設けられた板状のアンテナ素子と、前記第２の筐体に設けられた接地電位を有する導体地板と、前記アンテナ素子に給電する、互いに離間配置された少なくとも２つの給電部と、前記導体地板に設けられた無線回路と、前記無線回路から入力される高周波電力を分配して出力する電力分配器と、前記電力分配器から入力される高周波電力の位相を同相にして、前記少なくとも２つの給電部各々に出力する位相補正部と、を備え、前記少なくとも２つの給電部は、前記位相補正部から入力される高周波電力を給電するものである。

この構成により、前記電力分配器、及び、前記位相補正部により、前記少なくとも２つ以上の給電部の各々に入力される高周波電力は、同振幅、同位相で給電部に入力されるため、前記アンテナ素子上、前記ヒンジ部及び前記地板上に流れる単位面積当たりの電流密度を低減できるため、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合に人体頭部の局所ＳＡＲを低くするという作用を達成できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第１の筐体と前記第２の筐体を回動可能に連結するヒンジ部を備え、前記ヒンジ部が、前記アンテナ素子と電気的に接続された上ヒンジ部と、前記少なくとも２つの給電部に接続された下ヒンジ部と、前記上ヒンジ部及び前記下ヒンジ部を回動可能に連結し、かつ、電気的に接続するヒンジ軸部と、を含み、前記上ヒンジ部と前記下ヒンジ部との間を前記少なくとも２つの給電部各々の近傍で短絡させた構成としてもよい。

この構成により、前記電力分配器、及び、前記位相補正部により、前記少なくとも２つ以上の給電部の各々に入力される高周波電力は、同振幅、同位相で前記給電部に入力されるため、前記ヒンジ軸上に電流を集中させることなく、前記アンテナ素子上、前記ヒンジ部及び前記地板上に流れる単位面積当たりの電流密度を分散させることが可能となるため、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合に人体頭部の局所ＳＡＲを低くするという作用を達成できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記ヒンジ部は、前記上ヒンジ部と前記下ヒンジ部との間を前記少なくとも２つの給電部各々の近傍で高周波的に接続するリアクタンス結合素子を含む構成としてもよい。

この構成によれば、前記電力分配器、及び、前記位相補正部により、前記少なくとも２つ以上の給電部の各々に入力される高周波電力は、同振幅、同位相で前記給電部に入力されるため、前記ヒンジ軸上に電流を集中させることなく、前記アンテナ素子上、前記ヒンジ部及び前記地板上に流れる単位面積当たりの電流密度を分散させることが可能ととなり、かつ前記ヒンジ部と前記地板を電気的に接続する短絡素子を設けることなく、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合に人体頭部の局所ＳＡＲを低くするという作用が達成できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記リアクタンス素子が、円筒の側面を対向させた電極形状を有する構成としても良い。

この構成によれば、前記ヒンジ部と前記地板の角度がいかなる角度においても、前記電力分配器、及び、前記位相補正部により、前記少なくとも２つ以上の給電部の各々に入力される高周波電力は、同振幅、同位相で給電部に入力されるため、前記ヒンジ軸上に電流を集中させることなく、前記アンテナ素子上、前記ヒンジ部及び前記地板上に流れる単位面積当たりの電流密度を分散させることが可能ととなり、かつ前記ヒンジ部と前記地板を電気的に接続する短絡素子を設けることなく、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合に人体頭部の局所ＳＡＲを低くするという作用が達成できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記リアクタンス素子が、半円筒の側面の凸部側または円弧断面の凸部側を対向させた電極形状を有する構成としても良い。

この構成によれば、通話状態を想定した前記ヒンジ部と前記地板の角度の開き角が大きい角度において、前記電力分配器、及び、前記位相補正部により、前記少なくとも２つ以上の給電部の各々に入力される高周波電力は、同振幅、同位相で前記給電部に入力されるため、前記ヒンジ軸上に電流を集中させることなく、前記アンテナ素子上、前記ヒンジ部及び前記地板上に流れる単位面積当たりの電流密度を分散させることが可能となり、かつ前記ヒンジ部と前記地板を電気的に接続する短絡素子を設けることなく、局所ＳＡＲを低くするという作用が達成でき、かつ、待ち受け状態を想定した前記ヒンジ部と前記地板の角度の開き角が小さい角度においては、前記リアクタンス結合素子間の結合が弱くなるため、前記ヒンジ軸部に電流が集中し、前記ヒンジ軸部を放射素子として動作させ、待ち受け、通話とも安定した特性を得るという作用が達成できる。

本発明の携帯無線機によれば、アンテナ素子及び地板上を流れる電流が集中することを抑えて、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合の局所ＳＡＲを低減することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の携帯無線機について図を参照して詳細に説明する。

図１に、本発明の第１実施形態の携帯無線機の構成図を示す。本発明の第１実施形態の携帯無線機は、第１筐体８に設けられた平板導体からなるアンテナ素子１と、第２筐体９に設けられた回路基板のグランドパターンからなる地板２と、第１筐体８と第２筐体９を回動可能に連結し、アンテナ素子１と電気的に接続された導体からなるヒンジ部４と、ヒンジ部４と地板２との間に互いに離間配置された、アンテナ素子１に給電する少なくとも２つの給電部３と、地板２に設けられた無線回路５と、無線回路５から給電される高周波電力を等分配する電力分配器６と、電力分配器６から出力された高周波電力の位相が同相となるよう前記少なくとも２つの給電部３の各々に給電する位相補正部７と、を含んで構成される。

図２に、本発明の第１実施形態の位相補正部を除いた携帯無線機の構成図を示す。電力分配器６により２分配した高周波電力を左右対称に２つの給電部３に分配することにより、電力分配器６から給電部３への導電路を位相補正部７として利用する構成としてもよい。

図１５に示す従来の携帯無線機のアンテナ装置と図２に示す本発明の第１実施形態の携帯無線機のアンテナ装置の電流分布の違いを、図３に示す本発明の第１実施形態の携帯無線機のアンテナ装置の電流分布図及び図１６に示す従来の携帯無線機のアンテナ装置の電流分布図、及び、図４に示す本発明の第１実施形態の携帯無線機のアンテナ装置の磁界分布図及び図１７に示す従来の携帯無線機のアンテナ装置の磁界分布図を参照して説明する。図３及び図１６の電流分布図、及び、図４及び図１７の磁界分布図は、アンテナ素子１、地板２及び給電部３の簡易化した構成で示したものであり、有限積分法を用いた数値解析結果である。なお、図１６、図１７の給電部３には１Ａを入力し、図３、図４の給電部の各々には０．５Ａを入力しており、それぞれの等電流密度線の間隔が密であるほど高い電流密度となっている様子を示している。

従来の携帯無線機は、アンテナ素子１の長さが９０ｍｍ、地板２の長さが９５ｍｍと想定すると、その使用周波数が１９００ＭＨｚ程度であれば、アンテナ素子１の素子幅が１／４波長以上となり、アンテナ素子１及び地板２上に流れる電流は、図１６に示す電流分布図のように、給電部３付近を最大値として、アンテナ素子１及び地板２のヒンジ部４側の端部に集中する。

また、図１７に示す磁界分布図は、図１５の従来の携帯無線機における、携帯無線機鉛直方向に垂直な断面での近傍磁界を表したものであり、給電点付近では５Ａ/ｍ以上の磁界が発生しているのがわかる。このため、人体頭部に携帯無線機を近接させた場合、給電点付近に集中した強い磁界分布により、人体頭部の局所ＳＡＲが増加することになる。

本発明の第１実施形態の携帯無線機では、アンテナ素子１及び地板２上に流れる電流は、図３に示す電流分布図のように、各給電部３に流れる電流量は従来技術の時の半分になり、かつアンテナ素子１、地板２に流れる単位面積当たりの電流密度を分散させることが可能となる。一方で、アンテナ素子１及び地板２に流れる電流総量は給電点が１つである従来の携帯端末機の電流量と同じであるため、アンテナ装置の放射効率は低下しない。

また、図４に示す磁界分布図は、図２の本発明の第１実施携帯の携帯無線機における、携帯無線機鉛直方向に垂直な断面での近傍磁界を表したものであり、図３の電流分布図と同様に給電点付近での磁界が半減しているため、人体側への電磁波の放射量は半減される。よって、人体頭部を近接させた時のＳＡＲ分布は分散されるため、局所ＳＡＲを低減することができる。

本発明の第１実施形態の携帯無線機によれば、電力分配器６で等分配され、かつ位相補正部７にて給電部３の入力端にて同位相にされた電流が、少なくとも２つの給電部３からアンテナ素子１にそれぞれ給電されることにより、アンテナ素子１及び地板２上を流れる単位面積当たりの電流密度を分散させることが出来るため、人体頭部に携帯無線機を近接させた場合に、人体頭部の局所ＳＡＲを低減することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の携帯無線機について図面を参照して説明する。
図５に、本発明の第２実施形態の携帯無線機の構成図を示す。なお、第１実施形態の携帯無線機と同様の構成を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本発明の第２実施形態の携帯無線機のヒンジ部は、アンテナ素子１に接続された上ヒンジ部１０と、給電部３に接続された下ヒンジ部１２と、第１筐体８と第２筐体９とを携帯無線機鉛直方向を軸として回動可能に連結し、かつ上ヒンジ部１０と下ヒンジ部１２を電気的に接続するヒンジ軸部１１と、を含んで構成され、上ヒンジ部１０と下ヒンジ部１２の両端に、上ヒンジ部１０と下ヒンジ部１２を接続する短絡素子１３が給電部３の近傍に設けられている。なお、ヒンジ軸部１１は、回動しない構成であっても構わない。

下ヒンジ部１２及び地板２上に流れる高周波電力は、電力分配器６で２等分され、給電部３に同位相・同振幅で給電される。２分配した高周波電力を左右対称に給電部３に電力分配することにより、電力分配器６から給電部３への導電路を位相補正部７として利用する。上ヒンジ部１０と下ヒンジ部１２の両端に短絡素子１３を設けることで、ヒンジ軸部１１に高周波電力が集中することなく、上ヒンジ部１０、アンテナ素子１へ電流が流れる。本発明の第２実施形態の携帯無線機の電流分布図は図６のようになり、図３の電流分布図と同様、各給電部３に流れる電流量は従来技術の時の半分になり、かつアンテナ素子１、地板２に流れる単位面積当たりの電流密度を分散させることができる。このため、人体頭部近接時の局所ＳＡＲを低くし、かつより複雑なヒンジ構成に対応することが可能となる。

なお、第２実施携帯の携帯無線機においては、上ヒンジ部１０と下ヒンジ部１２を接続するものとして、短絡素子１３を用いた場合について説明したが、短絡素子１３の代わりに図７に示すリアクタンス結合素子１４を用いても良い。リアクタンス結合素子１４を利用した携帯端末の電流分布図は、図８のようになり、短絡素子１３を用いた場合の電流分布図である図６と同等の電流分布図となり、簡易な構成にて局所ＳＡＲの低減を実現することができる。図７に示しているリアクタンス結合素子１４のサイズは、例えば６ｍｍ四方の導体板を間隔１ｍｍで配置した場合、リアクタンス結合素子１４で形成される容量値は０．３ｐＦ程度となる。

また、図５の短絡素子１３の代わりに、図９に示す円筒の側面を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１５や、図１０に示す半円筒の側面の凸部側または円弧断面の凸部側を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１６等を用いても良い。

図９に示すように、円筒の側面を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１５は、下ヒンジ部１２が回転した場合、下ヒンジ部１２の角度に依存せずに一定の静電容量を形成することが出来るため、折り畳み式筐体を用いた携帯無線端末の角度に依存せずに人体頭部近接時の局所ＳＡＲを低減することができる。

また、図１０に示すように、半円筒の側面の凸部側または円弧断面の凸部側を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１６は、携帯無線機を開いて通話する場合、すなわち下ヒンジ部１２の開き角が大きい場合には、図９に示すリアクタンス結合素子１５と同様に、一定の静電容量を形成することが出来るため、人体頭部近接時の局所ＳＡＲを低減することができる。

なお、図１０のリアクタンス結合素子１６を利用した構成の携帯無線機を閉じた時、すなわち下ヒンジ部１２の開き角が小さい時は、図１１に示す携帯無線機を折り畳んだ際の構成図となる。半円筒の側面の凸部側または円弧断面の凸部側を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１６で容量を形成しないため、図１２に示す携帯無線機を折り畳んだ際の電流分布図のように、ヒンジ軸部１１に電流が集中し、ヒンジ軸部１１が放射素子をして動作するため、携帯無線機の使用状態に応じて自動的にアンテナを切り替えることができる。

図９、図１０に示す携帯無線機で用いている、円筒の側面を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１５や、半円筒の側面の凸部側または円弧断面の凸部側を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１６のサイズは、直径５ｍｍの円筒形導体（もしくは半円筒形導体）を間隔１ｍｍで配置した場合、リアクタンス結合部１４で形成される容量値と同等の０．３ｐＦ程度の容量値となる。

その他にもヒンジ部の変形例として図１３、図１４に示すものがある。図１３は携帯無線端末を開いた状態のものであり、水平方向を軸方向とした水平ヒンジ部１７が平板導体１と接続され、ヒンジ軸部１１とも接続されている。無線部５からの無線信号は、電力分配器６を経由し２方向に分配され、ヒンジ軸部１１と接続されている給電ベース部１８の両端に分配給電される。上筐体５と給電ベース部１７の両端には両者を高周波的に接続させる半円筒の側面の凸部側または円弧断面の凸部側を対向させた電極形状を有するリアクタンス結合素子１６が設けられており、図１１の構成と同様の効果を得る事が出来る。さらに、携帯無線機を折り畳んだときには図１４に示す構成図の状態となり、図１１と同様の効果を得ることが出来る。

本発明の携帯無線機によれば、アンテナ素子及び地板上を流れる電流が集中することを抑えて、携帯無線機を人体頭部に近接させた場合の局所ＳＡＲを低減することができるという効果を有し、通話時のＳＡＲ低減に関する分野に有用である。

本発明の第１実施形態の携帯無線機の構成図本発明の第１実施形態の位相補正部を除いた携帯無線機の構成図本発明の第１実施形態の位相補正部を除いた携帯無線機の電流分布図本発明の第１実施形態の位相補正部を除いた携帯無線機の近傍磁界分布図本発明の第２実施形態の携帯無線機の構成図本発明の第２実施形態の携帯無線機の電流分布図本発明の第２実施形態の携帯無線機の第１変形例の構成図本発明の第２実施形態の携帯無線機の第１変形例の電流分布図本発明の第２実施形態の携帯無線機の第２変形例の構成図本発明の第２実施形態の携帯無線機の第３変形例の構成図本発明の第２実施形態の携帯無線機の第３変形例を折り畳んだ際の構成図本発明の第２実施形態の携帯無線機の第３変形例を折り畳んだ際の電流分布図本発明の第２実施形態のヒンジ構成を別のヒンジ構成にした携帯無線機の構成図本発明の第２実施形態のヒンジ構成を別のヒンジ構成にした携帯無線機を折り畳んだ際の構成図従来の携帯無線端末の構成図従来の携帯無線端末の電流分布図従来の携帯無線端末の近傍磁界分布図

符号の説明

１アンテナ素子
２地板
３給電部
４ヒンジ部
５無線部
６電力分配器
７位相補正部
８第１筐体
９第２筐体
１０上ヒンジ部
１１ヒンジ軸部
１２下ヒンジ部
１３短絡素子
１４、１５、１６リアクタンス結合素子
１７水平ヒンジ部
１８給電ベース部

Claims

第１の筐体と、
第２の筐体と、
前記第１の筐体に設けられた板状のアンテナ素子と、
前記第２の筐体に設けられた接地電位を有する導体地板と、
前記アンテナ素子に給電する、互いに離間配置された少なくとも２つの給電部と、
前記導体地板に設けられた無線回路と、
前記無線回路から入力される高周波電力を分配して出力する電力分配器と、
前記電力分配器から入力される高周波電力の位相を同相にして、前記少なくとも２つの給電部各々に出力する位相補正部と、
を備え、
前記少なくとも２つの給電部は、前記位相補正部から入力される高周波電力を給電する携帯無線機。
請求項１記載の携帯無線機であって、
前記第１の筐体と前記第２の筐体を回動可能に連結するヒンジ部を備え、
前記ヒンジ部は、前記アンテナ素子と電気的に接続された上ヒンジ部と、前記少なくとも２つの給電部に接続された下ヒンジ部と、前記上ヒンジ部及び前記下ヒンジ部を回動可能に連結し、かつ、電気的に接続するヒンジ軸部と、を含み、前記上ヒンジ部と前記下ヒンジ部との間を前記少なくとも２つの給電部各々の近傍で短絡させた携帯無線機。
請求項２記載の携帯無線機であって、
前記ヒンジ部は、前記上ヒンジ部と前記下ヒンジ部との間を前記少なくとも２つの給電部各々の近傍で高周波的に接続するリアクタンス結合素子を含む携帯無線機。
請求項３記載の携帯無線機であって、
前記リアクタンス素子は、円筒の側面を対向させた電極形状を有する携帯無線機。
請求項３記載の携帯無線機であって、
前記リアクタンス素子は、半円筒の側面の凸部側または円弧断面の凸部側を対向させた電極形状を有する携帯無線機。