JP2006166370A - 折畳式携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用者による保持状態に関わらず、開いた通話状態及び閉じた状態の双方において高いアンテナ性能を確保する。
【解決手段】 金属フレーム１３０５からなる第１のアンテナ素子を有する上ケース１３０１と、回路基板１０２からなる第２のアンテナ素子を有する下ケース１３０２と、これら上ケース１３０１及び下ケース１３０２を回動自在に連結するヒンジ部１３０３と、下ケース１３０２内のヒンジ部１３０３に近い端部側に設けられたグランドパターンを有する第１の回路基板１０１と、第１の回路基板１０１上の無線回路１３１４に対して第１のアンテナ素子に給電する第１給電手段又は第２のアンテナ素子に給電する第２給電手段のいずれか一方を選択するアンテナ切替え部１０３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯無線機のアンテナに関し、特に使用者が手で保持して使用する状態及び閉じた状態のいずれにおいても高い性能が得られる折畳式携帯無線機に関する。

携帯無線機に搭載されるアンテナは、使用者の手で保持して使用する状態において、使用者の手とアンテナの電磁的相互作用によりアンテナ性能が劣化する。特にヘリカルアンテナのような携帯無線機の外部に配置されるアンテナでは使用者が手で保持して使用する状態において、使用者の手がアンテナ又は給電部に近接する場合、相互影響が大きく、アンテナ性能が劣化する。
これは、使用者の手がアンテナ又は給電部に近接することで、アンテナのインピーダンスが変動し、共振周波数が変化することで、測定周波数における不整合損失が増加することが原因である。この電磁的相互影響をどのように低減するかが、移動体無線機である携帯無線機におけるアンテナ設計の課題となっている。

上記課題に対して、例えば特許文献１において示されるように、携帯無線機の外部に配置されるアンテナの整合状態を、使用者の手が近接する状態で最適化し、不整合損失を改善する方法が考えられている。
また、その他の方法として、折畳式携帯無線機の上下筐体の金属部分を利用するアンテナが提案されている。

この折畳式携帯無線機は、図１４に示すように、上ケース１３０１と下部筐体に該当する下ケース１３０２とがヒンジ部１３０３で連結された構造となっており、ヒンジ部１３０３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つの状態をとる。なお、上ケース１３０１と下ケース１３０２は絶縁体である樹脂の成型品により構成されている。
上ケース１３０１の表示素子１３０４が配置される面には、金属フレーム１３０５が装着されている。一般に、金属フレーム１３０５には、高い導電性を有し、かつ軽量で強度が高い金属、例えばマグネシウム合金が用いられる。これにより、薄型形状の上部筐体である上ケース１３０１の強度を確保するとともに金属フレーム１３０５がアンテナ素子としても動作する。一般に、金属フレーム１３０５の長辺の長さＬ１は９０ｍｍ程度である。
金属フレーム１３０５と、ヒンジ金具１３０６が、取付ネジ１３０７によって上ケース１３０１に取り付けられることで、金属フレーム１３０５とヒンジ金具１３０６とが電気的に接続されるとともに、上ケース１３０１とヒンジ金具１３０６とが機械的に固定される。

ヒンジ金具１３０６と、ヒンジ金具１３０８とが、連結手段に該当する回転軸１３０９により回動可能なように連結される。ヒンジ金具１３０６、ヒンジ金具１３０８及び回転軸１３０９は導電性の金属で形成されており、それぞれの間の接触点において電気的に導通するように構成される。これらのヒンジ金具１３０６、ヒンジ金具１３０８及び回転軸１３０９によってヒンジ部１３０３が構成されている。
ヒンジ金具１３０８の一部と、給電端子１３１０が取付ネジ１３１１によって下ケース１３０２に取り付けられることにより、ヒンジ金具１３０８と給電端子１３１０とが電気的に接続されるとともに、下ケース１３０２とヒンジ金具１３０８とが機械的に固定される。

給電端子１３１０は、下ケース１３０２の内部に配置された回路基板１３１２上の整合回路１３１３を介して無線回路１３１４に接続される。回路基板１３１２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、そのほぼ全面に回路の接地電位となるグランドパターンが形成されている。
このようにアンテナが構成された折畳式携帯無線機では、外部に配置されるヘリカルアンテナに比べ、アンテナ性能を改善できること、及び使用者の手との電磁的相互影響を改善できるため、使用者が手で保持して使用する状態においても高いアンテナ性能が得られる。

特開２００３−１５８４６８号公報

しかしながら、上記アンテナの整合回路を使用者の手が近接した状態で最適化する構成では使用者の手が近接しない場合のアンテナ性能が劣化する点、及び、整合回路を最適化するだけでは改善量が小さいという点に課題がある。
また、上記折畳式携帯無線機に示されるような上下筐体の金属部分を利用する構成では使用者の手がアンテナ給電部に近接した場合に、アンテナ性能が若干劣化し、それに加え、閉じた状態におけるアンテナ性能が劣化するという課題がある。

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、開いた通話状態及び閉じた状態の双方において高いアンテナ性能を確保できる折畳式携帯無線機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る折畳式携帯無線機は、第１の筐体に設けられる第１のアンテナ素子と、前記第１の筐体に対してヒンジ部によって回動可能に連結される第２の筐体と、前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部に近い端部側に設けられるグランドパターンを有する回路基板と、前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部に対して反対側の端部側に設けられた第２のアンテナ素子と、前記回路基板上の無線回路から前記第１のアンテナ素子に給電する第１給電手段と、前記回路基板上の無線回路から前記第２のアンテナ素子に給電する第２給電手段と、前記第１給電手段又は前記第２給電手段のいずれか一方を選択する切替手段とを備え、前記第１給電手段を選択した場合には、前記第１のアンテナ素子と前記回路基板上のグランドパターンとがダイポールアンテナとして動作し、前記第２給電手段を選択した場合には、前記第２のアンテナ素子と前記回路基板上のグランドパターンとがダイポールアンテナとして動作することを特徴とする。上記構成によれば、使用者の手が近接する通話状態においても高いアンテナ性能が得られる。

また、前記回路基板上のグランドパターンは、前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部側において前記第２の筐体の略半分の範囲に配置され、前記第２のアンテナ素子は、前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部の反対側において前記第２の筐体の略半分の範囲に配置され、前記第２のアンテナ素子は、前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置されかつ前記回路基板上の第２給電手段に電気的に接続されることを特徴とする。上記構成によれば、実際の無線機の構成において、使用者の手が近接する通話状態においても高いアンテナ性能が得られる。

また、前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成された第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部と、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に、回動可能に支持する連結部とを有し、前記第１ヒンジ部は、前記第１の筐体に設けられ、前記第１のアンテナ素子の端部に電気的に接続され、前記第２ヒンジ部は、前記第２の筐体に設けられ、前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置されかつ前記回路基板上の第１給電手段に電気的に接続され、前記第１給電手段を選択した場合には、前記第１のアンテナ素子及び前記ヒンジ部と、前記回路基板上のグランドパターンとがダイポールアンテナとして動作することを特徴とする。上記構成によれば、回動可能なヒンジ部を適用することで、特別な部品を用いることなく低コストで且つ安定した給電構造を実現できるという効果が得られる。

また、前記第２のアンテナ素子を前記回路基板上の銅箔パターンで構成することを特徴とする。上記構成によれば、回路基板上の銅箔パターンをアンテナ素子として適用することで、部品点数削減及び組み立て工数削減によるコストダウンを実現できるという効果が得られる。

また、前記第２の筐体内部において、前記回路基板側に配置される電子回路と前記第２のアンテナ素子側に配置される電子回路とを接続する回路にインダクタンス素子を挿入し、前記インダクタンス素子を前記回路基板上のグランドパターンと前記第２のアンテナ素子との間隔に配置することを特徴とする。上記構成によれば、第１のアンテナ素子の性能を維持した上で、第２のアンテナ素子の性能を向上できるという効果が得られる。

また、前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段を備え、前記開閉検出手段の検出結果に応じて前記切替手段を制御し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれている場合には前記第１の給電手段を選択し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられている場合には前記第２の給電手段を選択することを特徴とする。上記構成によれば、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられている状態においても高いアンテナ性能が得られる。

また、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれている場合において、携帯無線機を保持する手と前記第２の筐体との位置関係を検出する保持位置検出手段を備え、前記保持位置検出手段の検出結果に応じて前記切替手段を制御し、前記第２のアンテナ素子側を手で保持されている場合には前記第１の給電手段を選択し、前記ヒンジ部側を手で保持されている場合には前記第２の給電手段を選択することを特徴とする。上記構成によれば、保持位置が変化した状態においても常に高いアンテナ性能が得られる。

また、前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段を備え、前記開閉検出手段の検出結果に応じて前記切替手段を制御し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられている場合には前記第１の給電手段か前記第２の給電手段のいずれか一方を強制的に選択することを特徴とする。上記構成によれば、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれている場合に選択されているアンテナによらず、閉じられている場合の最適なアンテナを選択することができ、閉じられた状態において、常に高いアンテナ性能が得られる。

また、前記保持位置検出手段として、光学センサ、温度センサもしくは静電センサのいずれか一つを備えたことを特徴とする。上記構成によれば、常に携帯無線機を保持する手と前記第２の筐体との位置関係を検出することができ、保持位置が変化した状態においても常に高いアンテナ性能が得られる。

また、前記切替手段を制御する方法として、前記無線回路の通信品質を比較し、前記通信品質が常に高くなる方の給電手段を選択する。上記構成によれば、常に高い通話品質を得られる。

また、前記無線回路の受信電界強度を比較し、前記受信電界強度が常に高くなる方の給電手段を選択することを特徴とする。上記構成によれば、実際の使用環境に応じて、アンテナを選択し、常に高いアンテナ性能を得られる。

また、前記第１給電手段と前記第２給電手段とに電力を分配して給電する手段を備えることを特徴とする。上記構成によれば、切替手段を用いることなく、常に高いアンテナ性能を得られる。

以上説明したように、本発明の折畳式携帯無線機によれば、第１の筐体と前記第２の筐体を開いた通話状態及び第１の筐体と前記第２の筐体を閉じた状態において高いアンテナ性能を確保できる。

以下、本発明に係る折畳式携帯無線機の実施形態ついて、図面を参照して詳細に説明する。
なお、背景技術にて説明した折畳式携帯無線機の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。
また、本実施形態では、無線周波数を１９５０ＭＨｚに設定した場合を例として説明する。

（第１実施形態）
本発明に係る折畳式携帯無線機の第１実施形態について図１〜図７を用いて詳細に説明する。
図１は本発明に係る第１実施形態の折畳式携帯無線機の基本的構成を示す正面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係る折畳式携帯無線機は、下ケース１３０２に、第１の回路基板１０１、第２の回路基板１０２、アンテナ切替え部１０３、データ処理部１０４、第１、第２の回路基板間を接続する接続部１０５、外部メモリドライブ１０７を備えている。

第１の回路基板１０１は折畳式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例えば厚さ１ｍｍのプリント基板であり、そのほぼ全面に回路の接地電位となるグランドパターンが形成されている。その寸法は縦４０ｍｍ、横４０ｍｍで設定される。
第２の回路基板１０２は折畳式携帯無線機の各種機能及び外部メモリドライブ１０７の部品が実装された厚さ１ｍｍのプリント基板であり、第１の回路基板１０１と同様にほぼ全面に回路の接地電位となるグランドパターンが形成されている。寸法は縦３０ｍｍ、横４０ｍｍで設定される。

また、第２の回路基板１０２上には、折畳式携帯無線機の駆動用電源である外部電源１０８が配置される。外部電源１０８の寸法は縦２５ｍｍ、横３５ｍｍで設定され、第２の回路基板１０２と２ｍｍの間隔で配置される。また、内部に電極金属部１０９を備える。
第２の回路基板１０２のグランドパターンは第１の回路基板１０１を接地導体とするアンテナ素子としても動作する。
第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２は接続部１０５を介して接続される。第１の回路基板１０１と第２の回路基板間１０２の間隔は例えば２０ｄB以上のアイソレーションを確保するために、２ｍｍ以上で設定される。

接続部１０５は第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２を接続する複数の接続線から構成され、これら接続線は、例えば、外部メモリドライブ１０７とデータ処理部１０４間を接続する制御線とデータ線、外部電源１０８と無線回路１３１４を接続する電源線とグランド線等である。
各接続線が第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２間を接続することにより、第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２間のアイソレーションが大幅に劣化する。そこで、各接続線にはインダクタンス素子１０６が配置される。インダクタンス素子１０６を配置することで、データ信号や制御系の直流信号を通過させつつ、無線周波数１９５０ＭＨｚにおける高周波信号を遮断する。

これにより、無線周波数１９５０ＭＨｚにおいて、第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２との間が接続部１０５によって接続された状態においても、無線周波数１９５０ＭＨｚにおいて、第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２間の高アイソレーションを確保できる。

設定されるインダクタンス値は接続線の本数及び無線周波数により異なる。例えば、データ転送用の信号線、制御線、グランド線２本で合計５本の場合には、インダクタンス素子１０６は４７０ｎＨが設定される。インダクタンスは並列に配置されることで、１／ｎの値となるため、接続本数が増加する場合はより値の大きいインダクタンスを設定する。
インダクタンス素子１０６は出来る限り小型であることが望ましいことから、例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍのチップ素子を用いる。

図２はチップ素子以外で接続部１０５のインダクタンスを構成した場合を示す。図２（ a ）、（ ｂ ）は第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２をフレキシブルケーブルで接続する構成である。
図２（ a ）において、フレキシブルケーブル２０１は、第１のコネクタ２０２を介して第１の回路基板１０１に接続され、また、第２のコネクタ２０３を介して第２の回路基板１０２に接続される。第１の接続線２０４は幅０．３５ｍｍの銅箔で構成され、第１の接続線２０４の中央部においてメアンダ形状で構成することでインダクタンス値を設定する。

また、図２（ｂ）は、図２（ａ）において、第１の接続線２０４の中央部で構成したインダクタンスを第２の回路基板１０２上で構成したものである。第２の接続線２０５は幅０．５ｍｍの銅箔で構成され、第２のコネクタ２０３を介して第２の回路基板１０２に接続される。第２の回路基板１０２上で構成された第３の接続線２０６は、第２の回路基板１０２の銅箔パターンによりインダクタンス値を設定する。
第２の回路基板１０２上で第３の接続線２０６が配置される箇所近傍では、第３の接続線２０６以外の銅箔パターンは削除される。このような構成とすることで、インダクタンス素子１０６と同等の効果を得ることができる。

図３は本発明に係る第１実施形態の折畳式携帯無線機の閉じた状態における基本的構成を示す側面図、図４は本発明に係る第１実施形態の折畳式携帯無線機の開いた状態及び閉じた状態を示す模式図である。なお、図４（ａ）は、開いた状態において、第１のアンテナを選択した状態を示す図、図４（ｂ）は、開いた状態において、第２のアンテナを選択した状態を示す図、図４（ｃ）は、閉じた状態において、第１のアンテナを選択した状態を示す図、図４（ｄ）は、閉じた状態において、第２のアンテナを選択した状態を示す図である。

ここで、第１の回路基板１０１と金属フレーム１３０５で構成されるアンテナを第１のアンテナ、第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２で構成されるアンテナを第２のアンテナと設定する。
図４（ａ）は開いた状態における第１のアンテナを選択した場合を示している。第１のアンテナは第１の回路基板１０１と金属フレーム１３０５間をダイポール動作させる構成である。一方、図４（ｂ）は開いた状態における第２のアンテナを選択した場合を示している。第２のアンテナは第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２間をダイポール動作させる構成である。

図４（ａ）における第１の矢印４０１は第１のアンテナにおける電流の向きを示している。また、第１の分布４０２は第１のアンテナにおける電流強度分布を示している。第１のアンテナは第１の回路基板１０１と金属フレーム１３０５間でダイポール動作しているため、第１の回路基板１０１と金属フレーム１３０５に分布する電流の向きは同一となる。また、給電部が電流強度最大となる強度分布となる。第１の回路基板１０１と金属フレーム１３０５で電流強度の分布が異なるのは金属フレーム１３０５の長さが無線周波数１９５０ＭＨｚのλ／４（約３８ｃｍ）に対して長いためである。また、第１のアンテナを選択している場合、電流は第２の回路基板１０２上には分布しない。

一方、図４（ｂ）における第２の分布４０３は第２のアンテナにおける電流強度分布を示している。第２のアンテナは第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２間でダイポール動作している。第１のアンテナと同様に第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２に分布する電流の向きは同一である。給電部が電流強度最大となる強度分布となるが、第１のアンテナとは異なり、電流は第１の回路基板１０１、第２の回路基板１０２上に分布し、金属フレーム１３０５上には分布しない。図４（ａ）,（ｂ）から第１のアンテナ、第２のアンテナ間の相違点は給電部の位置及び電流分布である。

ここで、一般に使用者の手がアンテナに近接する場合、給電部周辺がもっともアンテナ性能に及ぼす影響が大きいことが知られている。そのため、折畳式携帯無線機において、使用者の手の位置により、給電部を使用者の手近傍から移動できれば、どのような保持状況においても常に安定したアンテナ性能を確保できる。

図４（ｃ）は第１のアンテナを選択した状態で折畳式携帯無線機を閉じた状態を示している。図４（ａ）では電流の向きを示す第１の矢印４０１は、第１の回路基板１０１、金属フレーム１３０５上で同一であったが、図４（ｃ）では給電部で折畳まれるため、金属フレーム１３０５上の電流の向きを示す第２の矢印４０４と第１の回路基板１０１上の電流の向きを示す第３の矢印４０５は反対となり、電流分布は打ち消される。

一方、図４（ｄ）は電流が金属フレーム１３０５上に分布しない構成であるため、第２のアンテナを選択した状態で第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２上の電流の向きを示す第４の矢印４０６は同一となる。この場合、図４（ｄ）は、図４（ｃ）に比べ無線周波数１９５０ＭＨｚにおいて高いアンテナ性能が得られる。この場合Ｘ−Ｚ面ＰＡＧ(pattern average gain)はそれぞれ−２０ｄＢｄ、−１０ｄＢｄとなり図４（ｄ）の方が図４（ｃ）に比べ約１０ｄＢ高い。ＰＡＧは一平面（ここではＸ−Ｚ面）の電力指向性を平均化したものである。通常、半波長ダイポールアンテナのそれを０ｄＢｄと規定し、アンテナの評価指標として用いている。

図５は使用者が折畳式携帯無線機５０１を手で保持して通話を行っている状態（以下、通話状態）を示し、図６（ａ）〜（ｃ）は、上記の通話状態において、折畳式携帯無線機５０１を手で保持する場合の手の位置の違いを模式的に示した図である。ここで、使用者に対して、天頂方向をＺ、正面方向をＸと座標系を設定する。なお、図６（ａ）は折畳式携帯無線機５０１の下部筐体である下ケース１３０２の下寄りを保持した場合（下部保持状態）を示し、図６（ｂ）は折畳式携帯無線機５０１の中央部にあるヒンジ部１３０３近傍を保持した場合（中央保持状態）を示し、図６（ｃ）は折畳式携帯無線機５０１の上部筐体である上ケース１３０１を保持した場合（上部保持状態）を示している。

図７に、第１実施形態に係る折畳式携帯無線機を保持する手の位置を変化させた場合の第１のアンテナ、第２のアンテナの通話時アンテナ利得を示す。
図において破線７０１にて示すグラフは第１のアンテナ、二点鎖点７０２にて示すグラフは第２のアンテナにおけるＸ−Ｙ面ＰＡＧ利得変化をあらわしている。

そして、直線７０３にて示すグラフは第１実施形態の折畳式携帯無線機において保持する手の位置によって第１のアンテナ、第２のアンテナを切替えた場合のアンテナ利得変化である。比較するために、一点鎖線７０４にて示すグラフは、従来のアンテナにおける利得変化を表している。測定周波数は１９５０ＭＨｚである。

このように、第１のアンテナ、第２のアンテナ、従来のアンテナの下部保持状態（ａ）におけるアンテナ利得はそれぞれ−8ｄＢｄ、−１２ｄＢｄ、−９ｄＢｄとなり、第１のアンテナの方が第２のアンテナより４ｄＢ、従来のアンテナより１ｄＢ高い。
一方、中央保持状態（ｂ）におけるアンテナ利得はそれぞれ−１１ｄＢｄ、−８ｄＢｄ、−１０ｄＢｄとなり、第２のアンテナの方が第１のアンテナより３ｄＢ高く、従来のアンテナより２ｄＢ高い。
また、上部保持状態（ｃ）におけるアンテナ利得はそれぞれ−８ｄＢｄ、−７ｄＢｄ、−８ｄＢｄとなり、第２のアンテナの方が第１のアンテナ、従来のアンテナより１ｄＢ高い。

このことから、第１実施形態の折畳式携帯無線機におけるアンテナでは、下部保持状態（ａ）の場合はアンテナ１を選択し、中央保持状態（ｂ）、下部保持状態（ｃ）の場合はアンテナ２を選択することで、従来のアンテナに比べ、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）それぞれの保持状態において、１ｄＢ、２ｄＢ、１ｄＢ高いアンテナ利得を得られる。

上記説明したように、第１実施形態に係る折畳式携帯無線機では、従来のアンテナのようにヒンジ部１３０３だけに給電機能を持たせている構造とは異なり、使用者の保持状態によって、アンテナの給電位置を移動させる構造を備えることで、使用者の手がアンテナの給電点に近接することによる使用者の手とアンテナ間の電磁的相互作用を低減し、どの保持状態においても高いアンテナ性能を確保することができる。
また、第１実施形態では、上ケース１３０１が金属フレームで構成されている例を挙げているが、例えば、上ケース１３０１が樹脂等の非導電素材であっても、上回路基板等のグランドパターンにヒンジ部１３０３を介して給電できる構成であれば、同等のアンテナ性能を確保することができる。

加えて、第１の回路基板１０１は１枚基板構造を例として挙げたが、例えば小型化の為にＸ軸上に多層化された構造の回路基板においても、アンテナ素子の接地導体として動作する構成であれば、同等の効果が得られる。

（第２実施形態）
本発明に係る折畳式携帯無線機の第２実施形態を、図８を用いて詳細に説明する。図８は本発明に係る第２実施形態の折畳式携帯無線機の基本的構成を示す正面図である。
第２実施形態における折畳式携帯無線機は、折畳式携帯無線機の各機能を実現するための回路基板が、第１実施形態における第１の回路基板１０１とほぼ同等のサイズで実現された場合のアンテナ構成に関するものである。
図８に示すように、第２実施形態における折畳式携帯無線機は、下ケース１３０２に、第３の回路基板８０１、第４の回路基板８０２、アンテナ素子８０３、接続端子部８０４を備えている。

第３の回路基板８０１は、折畳式携帯無線機の各種機能を実現するための全回路部品が実装された厚さ１ｍｍのプリント基板であり、そのほぼ全面に回路の接地電位となるグランドパターンが形成されている。その寸法は縦４５ｍｍ、横４０ｍｍで設定される。
第４の回路基板８０２は、外部電源１０８、外部メモリドライブ１０７を保持するために配置され、回路の接地電位となるグランドパターンはほとんど形成されていない。その寸法は縦３５ｍｍ、横４０ｍｍで設定される。
アンテナ素子８０３は、第４の回路基板８０２、外部電源１０８とＸ軸上に重なる位置に配置され、例えば厚さ約０．３ｍｍの銅板で構成されている。その寸法は縦４０ｍｍ、横３０ｍｍで設定される。

アンテナ素子８０３と外部電池１０８は、相互影響を低減するために２ｍｍ以上の間隔を設定することが望ましい。アンテナ素子８０３は、接続端子部８０４を用いて無線回路１３１４と接続する。接続端子部８０４はＸ軸方向に高さをもつ、金属性の接触ピンであり、表面にはアンテナ素子８０３との接触安定性を確保するために金メッキが施されている。

上記の第２実施形態に係る折畳式携帯無線機によれば、折畳式携帯無線機の各機能を実現する回路基板の小型化が可能となった場合でも、新たにアンテナ素子となる板金を追加することで、第１実施形態と同様に、使用者の手が配置される位置により、使用するアンテナを選択することが可能となり、使用者の手がアンテナの給電点に近接することによる使用者の手とアンテナ間の電磁的相互作用を低減し、どの保持状態においても高いアンテナ性能を確保することができる。

なお、第３の回路基板８０１は、本実施形態では１枚基板構造を例として挙げたが、例えば小型化の為にＸ軸上に多層化された構造の回路基板においても、アンテナ素子の接地導体として動作する構成であれば、同等の効果が得られる。
また、アンテナ素子８０３の形状は、所望の無線周波数において、共振する大きさであればどのような形状でもよく、板状だけでなく、線状又はメアンダ形状においても同等の効果が得られる。

（第３実施形態）
本発明に係る折畳式携帯無線機の第３実施形態を、図９を用いて詳細に説明する。図９は本発明に係る第３実施形態の折畳式携帯無線機の基本的構成を示す正面図である。
図９に示すように、第３実施形態では、第１実施形態における折畳式携帯無線機の下ケース１３０２内の構成において、電池内の電極金属部１０９をアンテナ素子として利用する構成としている。
給電端子９０１は、電池内の電極金属部１０９と電気的に接続され、電池部のグランド端子９０３及び電池部の電源ライン端子９０４に対して、折畳式携帯無線機の幅方向に対して対称の位置に設置される。

給電端子９０１は、接続ピン９０２を介して無線回路１３１４に接続される。給電端子９０１は、接続用の金属金具であり、接続ピン９０２と接触圧により接続される。給電端子９０１、接続ピン９０２の表面には、接触の安定性及び腐食耐性を確保するために、金メッキが施される。また、例えば携帯機器では外部電源としてリチウムイオンが使用される。これにより、第１の回路基板１０１と電池内の電極金属部１０９間でアンテナを構成することが可能となる。

上記の第３実施形態に係る折畳式携帯無線機によれば、折畳式携帯無線機の下ケース１３０２側下部位置に配置される電池内の電極金属部１０９をアンテナ素子として利用することで、第１実施形態と同様に、使用者の手が配置される位置により、使用するアンテナを選択することが可能となり、使用者の手がアンテナの給電点に近接すことによる使用者の手とアンテナ間の電磁的相互作用を低減し、どの保持状態においても高いアンテナ性能を確保することができる。

なお、第１の回路基板１０１は、本実施形態では、１枚基板構造を例として挙げたが、例えば小型化のためにＸ軸上に多層化された構造の回路基板においても、アンテナ素子の接地導体として動作する構成であれば、同等の効果が得られる。
さらに、外部電源の例として、リチウムイオンを挙げたが、材料を金属体で覆う構成であるなら、どのような材料を用いた外部電源であっても同等の効果が得られる。

（第４実施形態）
本発明に係る第４実施形態の折畳式携帯無線機について、図１０を用いて詳細に説明する。
図１０に示すように、第４実施形態の折畳式携帯無線機では、使用者の手を検知するセンサ素子１００１、制御部１００２、折畳式携帯無線機の開閉状態を検知する検知素子１００３を備えている。
第１のアンテナは主に本実施形態において、使用者の手がセンサ素子１００１において、検知された状態で使用される。一方、第２のアンテナは使用者の手がセンサ素子１００１において、検知されない状態で使用される。

センサ素子１００１は樹脂と金属電極から構成されている柔軟性のある圧力センサである。センサ素子のサイズは厚さ０．５ｍｍであり、下ケース１３０２下端部の樹脂に貼り付けて使用する。
図６（ａ）に示したような下部保持状態においては、使用者の手がセンサ素子１００１に接触する。この場合は、センサ素子１００１は使用者の手が近接しているという検出信号を制御部１００２に出力する。制御部１００２はセンサ素子１００１からの検出信号に基づいて、アンテナ切替え部１０３を制御する。この場合は、アンテナ切替え部１０３は無線回路１３１４と第１の端子１１０を接続し、第１のアンテナを構成する。

一方、図６（ｂ）、（ｃ）に示したような中央保持状態、上部保持状態においては、使用者の手がセンサ素子１００１に接触しない。そのため、センサ素子１００１は検知信号を出力しない。この場合、アンテナ切替え部１０３は無線回路１３１４と第２の端子１１１を接続し、第２のアンテナを構成する。
また、検知素子１００３は磁束の変化を感知するホール・センサであり、金属が近接したことを検出する近接センサの一つである。本実施形態おける折畳式携帯無線機が閉じた状態の場合、検知素子１００３は金属フレーム１３０５が近接することを検知し、検出信号を制御部１００２に出力する。制御部１００２は折畳式携帯無線機が閉じた状態では検知素子１００３の出力結果によらず、アンテナ切替え部１０３は無線回路１３１４と端子１１１を接続する。これにより、本実施例における折畳式携帯無線機が閉じた状態の場合、第２のアンテナが選択される。

上記の第４実施形態に係る折畳式携帯無線機によれば、従来のアンテナのようにヒンジ部１３０３だけに給電機能を持たせている構造とは異なり、使用者の保持状態によって、アンテナの給電位置を移動させる構造を備えることで、使用者の手がアンテナの給電点に近接することによる使用者の手とアンテナ間の電磁的相互作用を低減し、どの保持状態においても高いアンテナ性能を確保することができる。また、検知素子１００３からなる開閉検知手段を併用することにより、開いた状態において一方のアンテナを選択した状態で折畳式携帯無線機が閉じられた場合においても、最適なアンテナを選択することが可能となり、高いアンテナ性能を確保することができる。

なお、本実施形態では使用者の手を検知するセンサ素子１００１として、圧力センサを例に挙げているが、例えば、静電気センサ、赤外線センナ、温度センサ、湿度センサのように使用者の手が近接したことによる変化を検知できる素子構成であれば同等のアンテナ性能を確保することができる。
また、本実施形態ではセンサ素子１００１を下ケース１３０２の下端部に配置しているが、使用者の手が近接したことによる変化を検知できる位置であれば、例えば図１１に示すように、第２のセンサ素子１１０１、第３のセンサ素子１１０２として、上ケース１３０１のヒンジ部１３０３近傍における側部位置に配置されていても同等のアンテナ性能を確保することができる。

加えて、上ケース１３０１が金属フレームで構成されている例を挙げているが、例えば、上ケース１３０１が樹脂等の非導電素材であっても、上回路基板等のグランドパターンにヒンジ部１３０３を介して給電できる構成であれば、同等のアンテナ性能を確保することができる。

（第５実施形態）
本発明に係る第５実施形態の折畳式携帯無線機について、図１２を用いて詳細に説明する。
図１２に示すように、第５実施形態の折畳式携帯無線機は、受信電界強度を検知する受信レベル検知部１２０１、受信レベル検知部内のメモリ部１２０３、比較部１２０２を備えている。

そして、この折畳式携帯無線機では、例えば、無線回路１３１４が第１の端子１１０に接続された状態（第１のアンテナを選択時）において、受信電界レベルを受信レベル検知部内のメモリ部１２０３に一端記憶する。その後、無線回路１３１４を端子１１１に切替えた状態（第２のアンテナを選択時）と設定し、第２のアンテナを選択した場合の受信電界レベルと、メモリ部１２０３の受信電界レベルを、比較部１２０２を用いて比較する。この比較部１２０２の検出結果に基づいて受信レベル検知部１２０１は常に受信電界レベルの高いアンテナを選択するようにアンテナ切替え部１０３を制御する。

上記の第５実施形態に係る折畳式携帯無線機によれば、使用者の手の近接を検知する検知素子を用いることなく、使用者の保持状態によって、アンテナの給電位置を移動させる構造を備えることで、使用者の手がアンテナの給電点に近接することによる使用者の手とアンテナ間の電磁的相互作用を低減し、どの保持状態においても高いアンテナ性能を確保することができる。

また、使用者の保持状態だけでなく、使用環境に対しても常に最適なアンテナを設定することが可能であり、常に安定したアンテナ性能を確保できる。
なお、本実施形態では、アンテナを切替える比較指標として、受信電界レベルを用いているが、第１のアンテナ、第２のアンテナの選択時の無線性能を評価できる指標であれば、ＢＥＲ（Bit error rate）を用いても同等のアンテナ性能を確保することができる。

（第６実施形態）
本発明に係る第６実施形態の折畳式携帯無線機について、図１３を用いて詳細に説明する。
図１３に示すように、第６実施形態に係る折畳式携帯無線機は、第１のアンテナ、第２のアンテナへ電力分配回路を用いて同時に給電する。
第１のアンテナ、第２のアンテナは、それぞれ高周波同軸ケーブル１４０１、１４０２を介して電力分配合成器１４０３及び無線回路１３１４に接続される。電力分配合成器１４０３は、例えばウィルキンソン型パワーデバイダで構成される。

ここで、本実施形態におけるアンテナの下部保持状態（図６（ａ）参照）におけるアンテナ利得は、−８．５ｄＢｄとなる。一方、中央保持状態（図６（ｂ）参照）におけるアンテナ利得は−９ｄＢｄとなり、上部保持状態（図６（ｃ参照）におけるアンテナ利得は−８ｄＢｄとなる。これは、アンテナ切替え手段を用いた場合の利得、−８ｄＢｄ、−7ｄＢｄ、−７ｄＢｄより若干低い利得であるが、ほぼそれに近いアンテナ性能を実現できる。
また、従来のアンテナと比較すると、下部保持状態、中央保持状態及び上部保持状態の各保持状態（図６（ a ）、（ｂ）、（ｃ）参照）のそれぞれにおいて０．５ｄＢから１．０ｄＢアンテナ性能を改善できる。

上記の第６実施形態に係る折畳式携帯無線機によれば、第１のアンテナ及び第２のアンテナの両方に分配給電することで、アンテナの切替え動作を行わない場合でも使用者の手によって保持状態が変化しても高いアンテナ利得を確保できる。
なお、電力分配合成器はウィルキンソン型パワーデバイダに限るものではなく、双方向性を有する電力分配器であれば同等の効果を有する。
また、給電系に用いる給電線路は高周波同軸ケーブルに限るものではなく、マイクロストリップラインなどの回路基板上に形成された伝送線路であってもよい。

折畳式携帯無線機の通話状態において、高いアンテナ性能を確保することに有用である。

第１実施形態のアンテナ構成を説明する正面図である。 第１実施形態の接続部を説明する拡大図である。 第１実施形態のアンテナを閉じた構成を説明する側面図である。 第１実施形態のアンテナの動作原理を説明する模式図である。 使用者が携帯無線機を手で保持して通話を行っている状態を示す図である。 折畳式携帯無線機の保持状態を示す図である。 第１実施形態における折畳式携帯無線機を保持する手の位置を変化させた場合の第１のアンテナ、第２のアンテナの通話時利得を示したグラフ図である。 第２実施形態のアンテナ構成を説明した正面図である。 第３実施形態のアンテナ構成を説明した正面図である。 第４実施形態のアンテナ構成を説明した正面図である。 第４実施形態のアンテナ構成を説明した正面図である。 第５実施形態のアンテナ構成を説明した正面図である。 第６実施形態のアンテナ構成を説明した正面図である。 従来のアンテナ構成を備えた折畳式携帯無線機の概略正面図である。

符号の説明

１０１ 第１の回路基板
１０２ 第２の回路基板
１０３ アンテナ切替え部
１０６ インダクタンス素子
１０８ 外部電源
１０９ 電極金属部
２０１ フレキシブルケーブル
２０４ 第１の接続線
２０５ 第２の接続線
２０６ 第３の接続部
５０１ 折畳式携帯無線機
８０１ 第３の回路基板
８０２ 第４の回路基板
８０３ アンテナ素子
９０３ グランド端子
９０４ 電源ライン端子
１００１ センサ素子
１００２ 制御部
１００３ 検知素子
１１０１ 第２の検知素子
１１０２ 第３の検知素子
１２０２ 比較部
１２０１ 受信レベル検知部
１２０３ メモリ部
１３０１ 上ケース
１３０２ 下ケース
１３０３ ヒンジ部
１３０４ 表示素子
１３０５ 金属フレーム
１３１０ 給電端子
１３１２ 回路基板
１３１３ 整合回路
１３１４ 無線回路
１４０１ 第１の高周波同軸ケーブル
１４０２ 第２の高周波同軸ケーブル
１４０３ 電力分配合成器

Claims (12)

1. 第１の筐体に設けられる第１のアンテナ素子と、
   前記第１の筐体に対してヒンジ部によって回動可能に連結される第２の筐体と、
   前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部に近い端部側に設けられるグランドパターンを有する回路基板と、
   前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部に対して反対側の端部側に設けられた第２のアンテナ素子と、
   前記回路基板上の無線回路から前記第１のアンテナ素子に給電する第１給電手段と、
   前記回路基板上の無線回路から前記第２のアンテナ素子に給電する第２給電手段と、
   前記第１給電手段又は前記第２給電手段のいずれか一方を選択する切替手段とを備え、
   前記第１給電手段を選択した場合には、前記第１のアンテナ素子と前記回路基板上のグランドパターンとがダイポールアンテナとして動作し、
   前記第２給電手段を選択した場合には、前記第２のアンテナ素子と前記回路基板上のグランドパターンとがダイポールアンテナとして動作することを特徴とする折畳式携帯無線機。
2. 前記回路基板上のグランドパターンは、前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部側において前記第２の筐体の略半分の範囲に配置され、
   前記第２のアンテナ素子は、前記第２の筐体内部の前記ヒンジ部の反対側において前記第２の筐体の略半分の範囲に配置され、
   前記第２のアンテナ素子は、前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置されかつ前記回路基板上の前記第２給電手段に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の折畳式携帯無線機。
3. 前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成された第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部と、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に、回動可能に支持する連結部とを有し、
   前記第１ヒンジ部は、前記第１の筐体に設けられ、前記第１のアンテナ素子の端部に電気的に接続され、
   前記第２ヒンジ部は、前記第２の筐体に設けられ、前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置されかつ前記回路基板上の第１給電手段に電気的に接続され、
   前記第１給電手段を選択した場合には、前記第１のアンテナ素子及び前記ヒンジ部と、前記回路基板上のグランドパターンとがダイポールアンテナとして動作することを特徴とする請求項１又は２記載の折畳式携帯無線機。
4. 前記第２のアンテナ素子を前記回路基板上の銅箔パターンで構成することを特徴とする請求項１、２又は３記載の折畳式携帯無線機。
5. 前記第２の筐体内部において、前記回路基板側に配置される電子回路と前記第２のアンテナ素子側に配置される電子回路とを接続する回路にインダクタンス素子を挿入し、
   前記インダクタンス素子を前記回路基板上のグランドパターンと前記第２のアンテナ素子との間隔に配置することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の折畳式携帯無線機。
6. 前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段を備え、
   前記開閉検出手段の検出結果に応じて前記切替手段を制御し、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれている場合には前記第１の給電手段を選択し、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられている場合には前記第２の給電手段を選択することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の折畳式携帯無線機。
7. 前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれている場合において、
   携帯無線機を保持する手と前記第２の筐体との位置関係を検出する保持位置検出手段を備え、
   前記保持位置検出手段の検出結果に応じて前記切替手段を制御し、
   前記第２のアンテナ素子側が手で保持されている場合には前記第１の給電手段を選択し、
   前記ヒンジ部側が手で保持されている場合には前記第２の給電手段を選択することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の折畳式携帯無線機。
8. 前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段を備え、
   前記開閉検出手段の検出結果に応じて前記切替手段を制御し、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられている場合には前記第１の給電手段か前記第２の給電手段のいずれか一方を強制的に選択することを特徴とする請求項７記載の折畳式携帯無線機。
9. 前記保持位置検出手段として、光学センサ、温度センサもしくは静電センサのいずれか一つを備えたことを特徴とする請求項７又は８記載の折畳式携帯無線機。
10. 前記切替手段を制御する方法として、前記無線回路の通信品質を比較し、前記通信品質が常に高くなる方の給電手段を選択することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の折畳式携帯無線機。
11. 前記無線回路の受信電界強度を比較し、前記受信電界強度が常に高くなる方の給電手段を選択することを特徴とする請求項１０記載の折畳式携帯無線機。
12. 前記第１給電手段と前記第２給電手段とに電力を分配して給電する手段を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の折畳式携帯無線機。

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