JP2006203623A - アンテナユニット、アンテナ装置および携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯無線機の出荷に近い工程でアンテナ特性の調整を簡便に行うことができるアンテナユニット、ならびにこれを用いたアンテナ装置および携帯無線機を提供する。
【解決手段】アンテナユニット１５は、第１および第２のアンテナ素子を構成する放射導体１６ａ，１６ｂを支持する絶縁基体１８からなる。このアンテナユニット１５を回路基板等の取付対象に取り付ける際の取付の向きによって、利用するアンテナ素子が切り替わる。両アンテナ素子はそれぞれ別個の第１および第２の給電点１７ａ，１７ｂを有し、両給電点は絶縁基体１８の異なる面の対応する位置に配置される。利用するアンテナ素子の確定後は取付対象に対して両アンテナ素子の一方の取付面での取付を阻害するための取付阻害手段を設けてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話機をはじめとする携帯無線機、特にそのアンテナ装置に関するものである。

従来、携帯電話機などの携帯無線機はケース内に電気回路や表示デバイス、バッテリ、アンテナなどが組み込まれて構成される。そのうち、アンテナは通常、携帯無線機として組みあがった状態で最良の特性が得られるよう設計される。しかし、アンテナの特性は、ケースに組み込まれた際にアンテナに近接する物体、例えば電気回路や表示デバイス、バッテリやケースなどあらゆる物の影響を受ける。その為、それらの物体の形状や位置が変更されると、アンテナ特性を微調整する必要が生ずる。従来このような微調整の必要が発生するたびに、製造型の修正等が必要となり、コスト、納期の面で負担が大きかった。

このような問題への対策として、特許文献１に記載された方法が開示されている。このアンテナ装置は、ヘリカルアンテナのボビンに互いにピッチの異なるアンテナ巻回溝を設けて、ヘリカルアンテナの共振周波数と所望の共振周波数とが一致しない場合に、広ピッチアンテナ巻回溝に嵌合された広ピッチアンテナ素子の巻数を減らして、または、広ピッチアンテナ素子の代わりに狭ピッチアンテナ素子を狭ピッチアンテナ巻回溝に嵌合することにより巻数を増やして周波数調整を行うものである。
特開２００４−２８２６４６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の方法ではアンテナ自体の組上げ時に調整をする必要があり、携帯無線機の出荷に近い工程で調整を行うことは困難である。調整の自由度の観点からは、極力、携帯無線機の出荷に近い工程で調整が行えることが望ましい。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、携帯無線機の出荷に近い工程でアンテナ特性の調整を簡便に行うことができるアンテナユニット、ならびにこれを用いたアンテナ装置および携帯無線機を提供することにある。

本発明によるアンテナユニットは、第１および第２のアンテナ素子と、前記第１および第２のアンテナ素子を支持する絶縁基体とを備え、取付対象に取り付ける際の取付の向きによって、前記第１および第２のアンテナ素子のうち利用するアンテナ素子が切り替わるよう構成されたことを特徴とする。

すなわち、アンテナユニットの取付の向きを変えるだけで利用するアンテナ素子を切り替えられる。これにより、両アンテナ素子の特性を異ならせておけば、取付の向きの変更によりアンテナ特性の変更が行える。

具体的には、前記絶縁基体は多面体で構成され、前記第１および第２のアンテナ素子は前記多面体の異なる面に形成される。これにより、取付対象に対する取付の面を異ならせることにより取付の向きを変えることができる。

前記第１および第２のアンテナ素子はそれぞれ別個の第１および第２の給電点を有し、前記第１および第２の給電点は前記絶縁基体の異なる面の対応する位置に配置される。これにより、アンテナユニットの取付の向きを変えても給電点の位置は同じになる。

前記取付対象に対して前記第１および第２のアンテナ素子の一方の取付面での取付を阻害するための取付阻害手段を設けてもよい。これによって、利用するアンテナ素子が確定した後は、他方のアンテナ素子の誤使用が防止される。

本発明によるアンテナ装置は上記アンテナユニットと、このアンテナユニットを取り付ける回路基板とを備えたものである。

また、本発明による携帯無線機は、上記アンテナ装置を有する携帯無線機でである。

本発明によれば、アンテナの取付の向きを変えるだけで異なるアンテナ特性が得られる。これにより、アンテナに近接した物体の変更によりアンテナ特性が影響を受けた場合でも、アンテナの取付向きを変更するだけで対応できる。その結果、特性の調整のために、製造型の変更など大掛かりな変更をしなくて済む。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施の形態における携帯無線機の概略の物理的構成を示したものである。携帯無線機は、ケース（筐体）１１と、このケース１１内に収納される回路ユニット１２および内蔵型のアンテナユニット１５を備える。回路ユニット１２は、回路基板１３と、この回路基板１３上に搭載される各種部品１４からなる。便宜上、図では、各種部品１４は表示デバイス等各種の部品を集合的に示している。

アンテナユニット１５は、取付対象（ここでは回路基板１３）に対して異なる向きで取付可能であり、その向きによって利用するアンテナ素子としての放射導体１６ａ，１６ｂを選択的に利用することにより、アンテナ特性が変化するように構成されている。この例ではアンテナユニット１５は直方体の絶縁基体１８の異なる面（ここでは対向する面）に二つのアンテナ素子としての放射導体１６ａ，１６ｂが配置されている。図１では放射導体１６ａはいわゆる平板アンテナを構成しており、その配置面から隣接面を経由して反対の面まで帯状に導体が伸びて給電点１７ａ（図１では隠れている）を形成している。放射導体１６ｂ（図１では隠れている）はその配置面（放射導体１６ａの対向面）から隣接面を経由して反対の面（放射導体１６ａと同じ面）まで帯状に導体が伸びて給電点１７ｂを形成している。このアンテナユニット１５は軸Ａ１を中心に１８０度回転させることにより、二つの向きで選択的に取り付けることができ、その向きにより放射導体１６ａまたは１６ｂが選択的に利用されるようになっている。

携帯無線機で上側筐体と下側筐体が開閉可能に結合される型のものもあり、ケース１１はその一方の筐体であってもよい。絶縁基体１８の内部は空洞であってもよい。その場合、そのすべての面（図では６面）が閉じている必要もない。

図２（ａ）（ｂ）は、それぞれ図１に示したアンテナユニット１５の二つの取付の向きに対応する第１および第２のアンテナの状態を示した斜視図である。図２（ａ）の状態のアンテナユニット１５を軸Ａ１を中心に１８０度回転させた状態が図２（ｂ）の状態である。図から、第１および第２の放射導体１６ａ，１６ｂおよびこれらに対応する第１および第２の給電点１７ａ，１７ｂが分かる。この例では、第２の放射導体１６ｂのパターンは第１の放射導体１６ａのパターンと異ならせてある。これにより、二つの状態で異なるアンテナ特性（例えばアンテナ共振周波数ｆ１，ｆ２）を有する。また、両アンテナとして、単一周波数帯用のものと複数周波数帯のものを組み合わせても良いし、複数周波数帯でそれぞれ異なる共振周波数を有するものを組み合わせても良い。

図２（ｃ）（ｄ）はアンテナユニット１５を変形したアンテナユニット１５’の二つの取付の向きに対応する第１および第２のアンテナの状態を示した斜視図である。アンテナユニット１５は軸Ａ１を中心に回転させたが、アンテナユニット１５’は軸Ａ２を中心に回転させる。これによって、アンテナユニット１５ではその第１および第２の放射導体１６ａ，１６ｂにそれぞれ対応する第１および第２の給電点１７ａ，１７ｂは絶縁基体１８の長手方向における反対側に位置したが、アンテナユニット１５’ではその第１および第２の放射導体２６ａ，２６ｂにそれぞれ対応する第１および第２の給電点２７ａ，２７ｂは絶縁基体１８の長手方向における同一の側に位置する。

図２（ｂ）（ｄ）の第２の放射導体１６ｂ，２６ｂは互いに異なるパターンの例を示したが、同じであってもよい。

図３はアンテナユニット１５と回路基板１３との接続の様子を示している。アンテナユニット１５は、その給電点が回路基板１３上に設けられた電気的および機械的な接点３１に接触するように、回路基板１３上に設置される。接点３１は良好な電気的接触を維持するために弾性部材（例えばバネ部材や導電性ゴム等）で形成されてもよい。アンテナユニット１５は上記いずれの向きに設置してもそのいずれかの給電点が共通の接点３１に接触し、隣接するＲＦ回路３２から接点３１を介してアンテナへの給電が行われる。特に図上に明示しないが、好ましくは、使用しない放射導体（図３では第２の放射導体１６ｂ）は回路基板１３に設けられたグランドに接地される。また、図示しないが、アンテナユニットは公知の方法により回路基板１３に対して押圧またはラッチされる。

携帯無線機の出荷に近い工程でアンテナ特性の調整が完了し、アンテナユニットの向きが確定されたら、それ以降、アンテナユニットは当該確定された向きと逆に取り付けられると問題となる。そこで、図４によりこのような逆付け防止を行うことができる他の実施の形態を説明する。

図４に示すアンテナユニット３５は、二つの取付の向きにおける上記アンテナユニット１５の絶縁基体１８の、回路基板１３と対抗する二つの面において異なる（非対称の）位置に凹部４２ａ，４２ｂを設けたものである。図４（ａ）に示す回路基板１３ａは、その上に設置した第１の向きのアンテナユニット３５の下面の凹部４２ａと対向する位置に凸部４１ａを有し、これが凹部４２ａと係合する。図４（ｂ）に示す回路基板１３ｂは、その上に設置した第２の向きのアンテナユニット３５の下面の凹部４２ｂと対向する位置に凸部４１ｂを有し、これが凹部４２ｂと係合する。すなわち、回路基板１３ａ，１３ｂの凸部４１ａ，４１ｂは異なる位置に設けられている。したがって、図４（ｃ）に示すように、凸部４１ａを設けた回路基板１３ａに対して第２の向きのアンテナユニット３５を正しい位置に設置しようとすると凸部４１ａが凹部４２ｂに係合せず絶縁基体１８の下部に当接するため、正しい位置に設置することができない。回路基板１３ｂに対して第１の向きのアンテナユニット３５を設置しようとする場合も同様である。その結果、アンテナユニット３５の、意図しない誤った向きでの設置が防止される。

なお、凸部４１ｂはピンでもよいし、ダミー部品を利用してもよい。また、凸部および凹部の形状は四角である必要はなく、任意であり、アンテナユニット３５の一方の向きでのみその設置を妨害するものであれば足りる。凹凸の関係は必ずしも図示のものに限らないが、通常、回路基板への実装部品の変更は容易であるので、携帯無線機の出荷に近い工程では回路基板側への凸部の追加の方がアンテナユニット１５への凸部の追加より容易である。したがって、好ましくはアンテナユニット側に凹部、回路基板側に凸部を設ける。

図５は図４に示した実施の形態の変形例を示している。図５（ａ）は、図５（ｂ）に示した第２の向きのアンテナユニット３５’が設置できる回路基板１３ａ’であり、図５（ｃ）に示した第１の向きのアンテナユニット３５’は設置できない。図４と異なる点は、回路基板１３ａ’上に凸部４１ｂの他に凸部４３が設けられている点である。凸部４３は第１および第２の向きに共通であり、第１の向きのアンテナユニット３５’の凹部４４ａと第２の向きのアンテナユニット３５’の凹部４４ｂの両方に正しく係合する。したがって、回路基板１３ａ’上の両凸部はアンテナユニット３５’の位置決め手段として機能する。なお、図５では放射導体は図示省略してある。放射導体面に凹部４４ａ，４４ｂが形成されても特に問題とはならない。凸部４３の位置は面の内部に設けた例を示したが、面の縁部に設けてもよい。

図６は、第３の実施の形態を示す図である。上述した実施の形態では内蔵型のアンテナユニットを示したが、第３の実施の形態はいわゆるスタビー型（固定型）のアンテナユニット５０の例を示す。このアンテナユニット５０は、図６（ａ）に示すように、携帯無線機ケース１１の上部に突出して固定されている。図６（ｂ）にアンテナユニット５０の概略構成を拡大して示す。このアンテナユニット５０は、携帯無線機ケース１１に対して第１および第２の異なる向きで選択的に装着可能に構成されている。アンテナユニット５０の下部の端子部はスプリング５８（弾性部材）を介して回路基板５１と接触により電気的に接続される。

図６（ｂ）に示すように、アンテナユニット５０は、導体のアンテナエレメント５３を形成した回路基板５１と、これを収納した絶縁体５２により構成される。絶縁体５２は例えば回路基板５１の周囲に成型された合成樹脂（便宜上、図中、透明としてあるが、不透明であってもよい）である。但し、回路基板５１の下部の端子部は露出されている。図６（ｃ）（ｄ）から分かるように、回路基板５１の一面にはアンテナエレメント５３とこれに続く第１の接続端子５６が形成される。回路基板５１の他面にはスルーホール５５を介して、端子部に第２の接続端子５７が形成されている。この例では、第１および第２の接続端子５６，５７からスルーホール５５までの導体パターンを異ならせて、第１の向きと第２の向きのアンテナ特性を変えている。

このように、第３の実施の形態では内蔵アンテナ以外のアンテナにも本発明を適用可能である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、主として直方体（６面体）のアンテナユニットを示したが、他の多面体であってもよい。また、主として平板アンテナについて示したが、必ずしもこの型に限るものではなく、本発明は他の型（例えば、逆Ｆ型、ループ型等）にも適用可能である。図６の実施の形態の構成を応用することにより、いわゆるホイップアンテナに対して適用することも可能である。図５に示した構成において、回路基板上の凸部の個数は２個としたが、３個以上あってもよい。逆付け防止のための取付阻止手段として凹凸を示したが、これ以外の構成であっても、一方の向きでの取付のみを阻止できれば任意の構成であってよい。

本発明の実施の形態における携帯無線機の概略の物理的構成を示した分解斜視図である。 図１に示したアンテナユニットおよびその変形例のそれぞれの二つの取付の向きに対応するアンテナの状態を示す図である。 図１に示したアンテナユニットと回路基板との接続の様子を示す図である。 アンテナユニットの取付時の逆付け防止を行う本発明の第２の実施の形態の説明図である。 図４に示した実施の形態の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１１…携帯無線機ケース、１２…回路ユニット、１３，１３ａ，１３ｂ…回路基板、１４…各種部品、１５…アンテナユニット、１６ａ，１６ｂ…放射導体、１７ａ，１７ｂ…給電点、１８…絶縁基体、２６ａ，２６ｂ…放射導体、２７ａ，２７ｂ…給電点、３１…接点、３２…ＲＦ回路、３５…アンテナユニット、４１ａ，４１ｂ…凸部、４２ａ，４２ｂ…凹部、４３…凸部、４４ａ，４４ｂ…凹部、５０…アンテナユニット、５２…絶縁体、５３…アンテナエレメント、５５…スルーホール、５６，５７…接続端子、５８…スプリング

Claims (9)

1. 第１および第２のアンテナ素子と、
   前記第１および第２のアンテナ素子を支持する絶縁基体とを備え、
   取付対象に取り付ける際の取付の向きによって、前記第１および第２のアンテナ素子のうち利用するアンテナ素子が切り替わるよう構成されたことを特徴とするアンテナユニット。
2. 前記絶縁基体は多面体で構成され、前記第１および第２のアンテナ素子は前記多面体の異なる面に形成されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
3. 前記第１および第２のアンテナ素子はそれぞれ別個の第１および第２の給電点を有し、前記第１および第２の給電点は前記絶縁基体の異なる面の対応する位置に配置されたことを特徴とする請求項２記載のアンテナユニット。
4. 前記取付対象に対して前記第１および第２のアンテナ素子の一方の取付面での取付を阻害するための取付阻害手段を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
5. 第１および第２のアンテナ素子を支持する絶縁基体を有するアンテナユニットと、
   前記アンテナユニットを取り付ける回路基板とを備え、
   前記アンテナユニットを前記回路基板に取り付ける際の取付の向きによって、前記第１および第２のアンテナ素子のうち利用するアンテナ素子が切り替わることを特徴とするアンテナ装置。
6. 前記絶縁基体は多面体で構成され、前記第１および第２のアンテナ素子は前記多面体の異なる面に形成されたことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
7. 前記第１および第２のアンテナ素子はそれぞれ別個の第１および第２の給電点を有し、前記第１および第２の給電点は前記絶縁基体の異なる面の対応する位置に配置されたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
8. 前記絶縁基体は、前記第１および第２のアンテナ素子のそれぞれを利用するための第１および第２の取付面上の異なる位置に第１および第２の凹部を有し、前記回路基板は、前記アンテナユニットが取り付けられたとき前記第１および第２の凹部のいずれか一方と係合する凸部を有することを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
9. アンテナ装置を有する携帯無線機であって、
   前記アンテナ装置は、
   第１および第２のアンテナ素子を支持する絶縁基体を有するアンテナユニットと、
   前記アンテナユニットを取り付ける回路基板とを備え、
   前記アンテナユニットを前記回路基板に取り付ける際の取付の向きによって、前記第１および第２のアンテナ素子のうち利用するアンテナ素子が切り替わることを特徴とする携帯無線機。