JP2006148943A

JP2006148943A - アンテナ性能の改善のための導電体を有する携帯用無線端末機

Info

Publication number: JP2006148943A
Application number: JP2005339379A
Authority: JP
Inventors: Dong-Beom Seol; ドン−ベオム・セオル; Chin-Sop Choe; チン−ソプ・チョエ; Jang-Hyun Nam; ジャン−ヒュン・ナム; Cheol-Woong Park; チョル−ウォン・パク; Wan-Sang Ryu; ワン−サン・リュ; Joo-Hwan Park; ジョ−ワン・パク
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2006-06-08
Also published as: EP1662607A1; US20060111162A1

Abstract

【課題】ユーザーのフィンガータッチによるアンテナ放射性能の低下を防止し、帯域幅を広げて所望のアンテナの放射性能を確保可能に構成されるアンテナ性能の改善のための導電体を有する携帯用無線端末機を提供する。
【解決手段】本発明は、上下部ケースフレームで構成され、その内部にメインボードを有するメインボディーと、メインボディーのメインボード上に設けられる内蔵型アンテナモジュールと、内蔵型アンテナモジュール周辺のメインボディーケースフレーム上に形成又は設置される導電体と、を含み、外部の干渉による内蔵型アンテナモジュールの放射特性の低下を防止し、アンテナ性能を改善させることを特徴とする携帯用無線端末機を提供する。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は内蔵型アンテナ(ｂｕｉｌｔ-ｉｎａｎｔｅｎｎａ)を有する携帯用無線端末機に関し、特に、内蔵型アンテナ周辺の端末機ケースフレーム上に導電体を備えてアンテナ装置と適切なカップリングを実現することによって、ユーザーのフィンガータッチ(ｆｉｎｇｅｒｔｏｕｃｈ)によるアンテナ放射性能の低下を防止し、帯域幅を広げ、所望のアンテナの放射性能を確保可能に構成されるアンテナ性能の改善のための導電体を有する携帯用無線端末機に関するものである。

最近で、ＰＣＳ、ＤＣＳ、ＧＰＳ、ＰＤＡ、携帯電話(cellular phone)、無線ノートパソコン(ｎｏｔｅｂｏｏｋｃｏｍｐｕｔｅｒ)などの携帯用無線端末機の普及化に従って多様な機能とデザインの端末機が登場している。また、この端末機が徐々に小型化、軽薄短小化するに伴ってその機能の多様性が一層求められている。したがって、上記のような消費者の要望を満たすためには、その機能を維持又は向上させつつ、端末機の体積を縮小することに力点がおかれる。

特に、アンテナ装置において、端末機の外部に一定の長さだけ突出されるように取り付けられるロッド(ｒｏｄ)アンテナ(又はホイップ(ｗｈｉｐ)アンテナ)及びヘリカルアンテナは、端末機の落下時に破損され易い最も脆弱な部分となり、携帯性を低下させるという問題点を引き起こす。したがって、最近では端末機の内部に実装されるプレートタイプの内蔵型アンテナ(いわゆる、‘インターナルアンテナ’又は‘アンテナ’とする)を多く使用しており、上述した内蔵型アンテナの特性を向上させると同時に組立性及び生産性を向上させるための努力が進んでいる。

図１は、一般的な携帯用無線端末機１００の斜視図で、スライドタイプの端末機を示すものである。しかしながら、これに限定されず、内蔵型アンテナ装置を有する各種端末機、例えば、フォルダタイプの端末機、バータイプの端末機、フリップタイプの端末機などの多様な端末機にも適用が可能である。
一般の携帯用無線端末機１００は、図１に示すように、本体のメインボディー１０と、メインボディー１０の上に端末機の長さ方向に一定の長さだけ移動可能に設けられるスライドボディー２０と、から構成される。スライドボディー２０の上には、全面にかけてディスプレー装置２１が設けられる。このディスプレー装置２１は、カラーワイドＬＣＤモジュールで、望ましくはタッチスクリーンパネルであり得る。ディスプレー装置２１の上部には、相手方の音声を受信することができるスピーカーホン装置２２が設けられ、ディスプレー装置２１の下側には少なくとも一つのキーパッドアセンブリ２３が設けられる。望ましくは、キーパッドアセンブリ２３はナビゲーションキーボタンを設置することができる。

スライドボディー２０がメインボディー１０の上に開放されたときに、メインボディー１０の上には複数のキーボタンを備える他のキーパッドアセンブリ１１が設けられる。望ましくは、このキーパッドアセンブリ１１は、数字キーボタン(３×４キーボタン）が設置されることができる。キーパッドアセンブリ１１の下側には相手方にユーザーの音声を伝達可能なマイクロホン装置１２が設置される。

図２は、従来技術による端末機上の内蔵型アンテナとアンテナ性能に反するフィンガータッチ部分を示す図で、図１の端末機の後面を示すものである。
図２に示すように、端末機の後面には端末機の電源供給手段であるバッテリーパック(ｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋ)１５が着脱可能に設けられ、バッテリーパック１５の上部１３に位置した端末機ケースフレームの内側に内蔵型アンテナモジュールが設けられる。このアンテナモジュールは、端末機の幅方向に設置することが望ましく、より詳細には端末機メインボード上に直接ＳＭＤ(ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔｅｄＤｅｖｉｃｅ)方式で実装され、或いは一定の高さを有するアンテナキャリアによって装着可能である。図２では、矢印Ａで示す点線部分が内蔵型アンテナの設置位置である。

しかしながら、上述したような内蔵型アンテナ装置は、そのサイズとアンテナの性能に比例するため、端末機の体積減少には逆行する問題点が発生される。さらに、ＰＩＦＡタイプのアンテナモジュールの場合に、接地面であるメインボードと遠くなるほどアンテナ性能の向上に寄与するため、端末機の軽薄短小化に逆行するという問題点があった。
なお、ユーザーが端末機を使用する場合に、図２の矢印Ｂで示す点線部分に通常に指が位置するため、内蔵型アンテナの設置位置と重なるようになる。これによって、ＶＳＷＲ特性の変化がひどくなって、ミュート(ｍｕｔｅ)現象をたびたび誘発させるだけでなく、アンテナ放射特性が低下することがあった。

したがって、上記のような問題点を解決するために、本発明の目的は、外部の干渉によるアンテナ性能の低下を未然に防止できるように構成される導電体を有する携帯用無線端末機を提供することにある。
また、本発明の目的は、内蔵型アンテナ周辺に導電体を固定し、外部の干渉に対するＶＳＷＲ特性の変化幅を減少させることによって、アンテナの性能を最大限発揮できるように実現される導電体を有する携帯用無線端末機を提供することにある。
本発明の他の目的は、既存の内蔵型アンテナ装置とカップリングされるように一定のパターンで設けられる導電体を備えてより広い帯域幅を実現することによって、内蔵型アンテナモジュールの放射性能を最大限改善するように構成される携帯用無線端末機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、上下部ケースフレームで構成され、その内部にメインボードを有するメインボディーと、前記メインボディーのメインボード上に設けられる内蔵型アンテナモジュールと、前記内蔵型アンテナモジュール周辺のメインボディーケースフレーム上に形成又は接着される導電体と、を含み、外部の干渉による前記内蔵型アンテナモジュールの放射特性の低下を防止し、アンテナ性能を改善させることを特徴とする携帯用無線端末機を提供する。

本発明によると、導電体は導電性プレートタイプの薄板が使用可能である。望ましく、導電性プレートは、内蔵型アンテナ周辺でこのアンテナを全部又は一部をカバーリングすることによって、端末機の外部でユーザーが端末機をいずれの形態で取っても常に一定の送受信感度を誘導することができる。
望ましくは、導電性プレートは、端末機のケースフレーム上に多様な形態で適用されることができる。例えば、導電性プレートは、端末機の外観を構成するカバーで適用され、端末機ケースフレームの内部に付着される方式で適用されることができる。また、導電性プレートは、端末機のケースフレームを射出する場合に、インサート成形(ｉｎｓｅｒｔｍｏｌｄｉｎｇ)方式で製造できる。

より好ましくは、本発明による導電体である導電性プレートば多様な形状に形成される。例えば、一般のプレートタイプ又は多様な形状によるスロットが形成されることによって、適用される端末機のアンテナ特性が最大限発揮可能な形状に形成できる。
また、導電性プレートは、端末機メインボードの接地部に電気的に接続される接地構造を有する。電気的接続手段としては、公知のフレキシブルプリント回路、細線ケーブルのような多様な電気的接続手段が使用可能である。
より望ましくは、本発明によると、導電性プレートは、電磁波遮断用に端末機ケースフレームの内側面に塗布されるＥＭＩスプレーに電気的に接続され、ＥＭＩスプレーは端末機のメインボードの接地部に電気的に接続されることで、接地動作を円滑に実現させることができる。

本発明による携帯用無線端末機は、内蔵型アンテナモジュールの周辺に導電体を適用させることによって、外部の干渉によるアンテナ放射特性の低下を未然に防止して常に一定の高品質アンテナ性能を実現することができる効果がある。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明に関連した公知機能又は構成に関する詳細な説明が、本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
また、本発明の説明において、図１のスライドタイプ端末機の要部断面図を使用して説明する。しかしながら、これに限定されず、内蔵型アンテナモジュールが設けられるフォルダタイプ(ｆｏｌｄｅｒｔｙｐｅ)端末機、一般バータイプ(ｂａｒｔｙｐｅ)端末機、フリップタイプ(ｆｌｉｐ-ｔｙｐｅ)端末機だけでなく、内蔵型アンテナモジュールを有するＰＤＡ、ノートパソコンなどの多様な機器に適用可能である。さらに、ＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳなどの帯域を使用する内蔵型アンテナを有する多様な端末機に適用可能である。

図３Ａ〜図３Ｃは、本発明による導電体の多様な設置構成を示す携帯用無線端末機の要部断面図で、説明の便宜上、内蔵型アンテナが設けられるメインボディーの部分だけを示すものである。
図３Ａに示すように、メインボディー１０の内部にメインボード１１０が設けられる。メインボード１１０の上部には内蔵型アンテナモジュール１２０が設けられる。内蔵型アンテナモジュール１２０は、公知のように、ＰＩＦＡタイプの場合には、給電部と接地部を有し、一般モノポールアンテナの場合には給電部を有する。また、所定のアンテナキャリア上に放射体が固定される構成を有することができる。

その後、本発明による導電体３０がアンテナモジュール１２０の上部、すなわちメインボディー１０のケースフレーム１６の内側面１７に設置又は付着される。導電体３０は、銅、ＳＵＳ(ＳｔｅｅｌＵｓｅＳｔａｉｎｌｅｓｓ)などのテープであり、ケースフレーム１６の内側面１７に所定の接着剤により接着され、或いは固定されるＦＰＣ(ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ)であることができる。また、導電体３０は、適用されるアンテナモジュールの特性により、一定の形状に形成されることができる。例えば、後述する図４及び図６の形状に形成されても関係ない。

図３Ａに示すように、本発明による導電性テープ３０が端末機ケースフレーム１６の内側面１７に貼り付けられる状態を示す。このとき、導電体３０は、所定の接着性テープにより接着可能であるが、望ましくは導電性フォームにより接着可能である。
図３Ｂは、導電性テープ３０が端末機ケースフレーム１６の外側面に付着される状態を示す。この場合に、導電性テープ３０の上部には所定のカバー１８が取り付けられて端末機の外観を構成する。また、導電性テープ３０を適用させずに、端末機の外観を構成するカバー１８を導電性材質で形成させて実現可能である。この場合、カバーの外側面は外観が美麗になるように一定の塗料で塗布させることができる。
図３Ｃは、導電体が端末機ケースフレーム内に挿入された状態を示す。この場合、導電体３０は、端末機ケースフレーム１６の射出成形時にインサート成形(ｉｎｓｅｒｔｍｏｌｄｉｎｇ)により挿入される可能性のあるため、その後に導電体３０を別途に接着したり、固定させるための追加工程を必要としないという長所がある。
その他にも示していないが、一定形状のパターンが形成されたＦＰＣを端末機ケースフレームの内側面に付着可能で、上述した導電体の形状と対応する形状を有するように導電性スプレーを端末機ケースフレームの内側面に一定の厚さで塗布させることも可能である。

図４は、本発明により端末機に適用される板状導電体３０を示す斜視図である。図４では、図３Ａ及び図３Ｂに適用される端末機ケースフレームの形状に対応するように曲形に形成することを示す。しかしながら、これに限定されずに、導電体３０は、内蔵型アンテナモジュール周辺の端末機ケースフレームの形状に対応する形態で実現させることができる。
図５Ａ及び図５Ｂは、図４の導電体が適用された場合のフィンガータッチ前後のＶＳＷＲの変化を測定して示すグラフである。図５Ａは、導電体を適用する前にフィンガータッチの以前状態とフィンガータッチの以後状態を示すものである。図５Ｂは、導電体を適用した後にフィンガータッチの以前状態とフィンガータッチの以後状態を示すものである。これら図で、(1)はフィンガータッチ以前のグラフで、 (2)はフィンガータッチ以後のグラフである。
上述した図５Ａ及び図５Ｂの実験値は、下記表１のようになる。

上記表１に示すように、ＧＳＭ帯域で導電体の適用前にフィンガータッチ以前の共振周波数とフィンガータッチ以後の共振周波数との変化量は、約１４.３％から導電体の適用後にはその変化量が５.７％に急激に減少することがわかる。また、ＤＣＳ帯域でも共振周波数の変化量が１.９５％から１.０５％に減少することがわかる。すなわち、導電体を適用すると、ユーザーのフィンガータッチのような外部の干渉に対してＶＳＷＲの特性変化が著しく減少する。

図６は、本発明により端末機に適用されるパターン型導電体３０’を示す斜視図で、帯域幅を広げるためのパターン構造を有する導電体を示すものである。ここで、上述したパターン形状は、銅テープに形成させ、或いは導電性スプレー、又はＦＰＣにパターンに形成させても関係ない。
図７Ａ及び図７Ｂは、図６の導電体の適用前後のＶＳＷＲ変化を測定したグラフである。図７Ａは導電体適用前のＶＳＷＲのグラフで、図７Ｂは導電体適用後のＶＳＷＲのグラフである。図示のように、導電体の適用前には１７６ＭＨｚ(ＶＳＷＲ３以下の基準)であり、導電体の適用後には２２７ＭＨｚの帯域幅の増加が実現されることがわかる。

一方、上述した端末機に適用される導電体は、いかなる接続もせずに、単独に内蔵型アンテナ周辺に設けられて動作する。しかしながら、後述するまた他の実施形態では、端末機に適用される導電体が端末機のメインボードに構成される接地部に電気的に接続される構成を有する。すなわち、この導電体は、接地構造を有しても本発明で実現しようとするアンテナ装置の性能が十分に発揮できることを示す。

本発明は、導電体及び設置位置、設置形態などの大部分の構成に対して、上述したような同一の構成を有し、但し、適用される導電体がメインボードの接地部に電気的に接地される構成が追加される。
したがって、導電体は、公知の多様な方式でメインボードの接地部に電気的に接続され得る。例えば、導電体は、ＦＰＣ、細線ケーブルなどを使用してメインボードに直接電気的に接続可能である。しかしながら、これに限定されることではない。例えば、導電体は、端末機のケースフレームの内側面でメインボードに実装される電子部品(ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｇｒｏｕｐ)から放出される電磁波を遮断するために塗布されるＥＭＩスプレーに電気的に接続される。そして、導電体は、ＥＭＩスプレーがメインボードに電気的に接続される間接的な接続構造を有する。その他、導電体は多様な電気的接続手段も使用可能である。

図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の他の実施形態によるＧＳＭ帯域における導電体の適用前後のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。図９Ａ及び図９Ｂは、図８Ａ及び図８Ｂの実施形態によるＤＣＳ帯域における導電体の適用前後のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。
図８Ａ〜図９Ｂは、本発明による接地構造を有する導電体が適用された場合のフィンガータッチ前後のＶＳＷＲの変化を測定して示すグラフである。これらの図において、(1)はフィンガータッチ以前のグラフで、(2)はフィンガータッチ以後のグラフである。これら共に、同一の条件で本発明による同一の接地構造を有する導電体の適用前後の状態を示すものである。
上述した図８Ａ〜図９Ｂの実験値は、下記表２のようになる。

上記表２に示すように、ＧＳＭ帯域で導電体の適用前のフィンガータッチ以前の共振周波数とフィンガータッチ以後の共振周波数との変化量は、約１１.０％から導電体の適用以後には８.６％に急激に減少することがわかる。また、ＤＣＳ帯域でも共振周波数の変化量が３.８％から０.５％に著しく減少することがわかる。すなわち、接地構造を有する導電体を適用しても、ユーザーのフィンガータッチのような外部の干渉に対してＶＳＷＲの特性変化が著しく減少する。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を外れない限り、様々な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には自明なことであろう。

一般的な携帯用無線端末機の斜視図である。従来技術による端末機上の内蔵型アンテナの設置位置とアンテナ性能に反するフィンガータッチ部分を示す図である。本発明による導電体の多様な設置構成を示す携帯用無線端末機の要部断面図である。本発明による導電体の多様な設置構成を示す携帯用無線端末機の要部断面図である。本発明による導電体の多様な設置構成を示す携帯用無線端末機の要部断面図である。本発明により端末機に適用されるプレート状の導電体を示す斜視図である。図４の導電体を適用する前にフィンガータッチ前後のＶＳＷＲの変化を測定して示すグラフである。図４の導電体を適用した後にフィンガータッチ前後のＶＳＷＲの変化を測定して示すグラフである。本発明により端末機に適用されるパターン型導電体を示す斜視図である。図６の導電体の適用前のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。図６の導電体の適用後のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。本発明の他の実施形態によるＧＳＭ帯域で導電体の適用前のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。本発明の他の実施形態によるＧＳＭ帯域で導電体の適用後のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。図８Ａの実施形態によるＤＣＳ帯域で導電体の適用前後のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。図８Ｂの実施形態によるＤＣＳ帯域で導電体の適用前後のＶＳＷＲ変化を測定して示すグラフである。

符号の説明

１０メインボディー
１６ケースフレーム
１７内側面
１８カバー
３０導電体
１１０メインボード
１２０アンテナモジュール

Claims

上下部ケースフレームで構成され、その内部にメインボードを有するメインボディーと、
前記メインボディーのメインボード上に設けられる内蔵型アンテナモジュールと、
前記内蔵型アンテナモジュール周辺のメインボディーケースフレーム上に形成又は設置される導電体と、
を含み、外部の干渉による前記内蔵型アンテナモジュールの放射特性の低下を防止し、アンテナ性能を改善させることを特徴とする携帯用無線端末機。
前記導電体は、プレートタイプ又は一定のパターンの銅、アルミニウム、ＳＵＳ(ＳｔｅｅｌＵｓｅＳｔａｉｎｌｅｓｓ)、ＦＰＣ(ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ)のうちのいずれか一つが使用されることを特徴とする請求項１記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、端末機ケースフレーム上に内蔵型アンテナモジュールの一部又は全部をカバーリング可能なサイズで形成されることを特徴とする請求項２記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、端末機ケースフレームの内側面上に取り付けられることを特徴とする請求項３記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、端末機ケースフレームの外側面に取り付けられ、外装形カバーによってカバーリングされることを特徴とする請求項３記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、端末機ケースフレーム上に射出するときにインサート成形されることを特徴とする請求項３記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、端末機ケースフレームの外観に付加される導電性カバーであることを特徴とする請求項３記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、一定形状で端末機ケースフレームの内側面に塗布される導電性スプレーであることを特徴とする請求項２記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、メインボディーに備えられるメインボードの接地部と、接続手段により電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の携帯用無線端末機。
前記導電体は、メインボディーのケースフレーム内面に塗布されるＥＭＩスプレーに電気的に接続され、前記ＥＭＩスプレーは、メインボードの接地部に電気的に接続される方式で接地されることを特徴とする請求項９記載の携帯用無線端末機。
前記接続手段は、細線ケーブル、フレキシブルプリント回路(ＦＰＣ)のうちのいずれか一つによって接続されることを特徴とする請求項９記載の携帯用無線端末機。