JP2006245866A

JP2006245866A - 携帯無線端末およびアンテナモジュール

Info

Publication number: JP2006245866A
Application number: JP2005057171A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Shoji; 英明東海林; Osamu Kosakai; 修小堺
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: JP5147161B2

Abstract

【課題】内蔵型のアンテナモジュールと他の電気部品を組み合わせて、装置の小型化および構成の簡略化に好適な携帯無線端末およびそのアンテナモジュールを提供する。
【解決手段】高周波数帯で動作するアンテナを構成する第１および第２のアンテナエレメント２２ａ，２２ｂの一端をそれぞれ第１および第２の低域遮断手段（キャパシタＣ）を介して高周波信号源３１の両端に接続する。また、第１および第２のアンテナエレメント２２ａ，２２ｂの一端を第１および第２の高域遮断手段（インダクタＬ）を介してそれぞれ低周波信号源４１の両端に接続する。第１および第２のアンテナエレメント２２ａ，２２ｂの両他端の間に低周波数帯で動作する他の電気部品（スピーカ２３）接続する。
【選択図】図５

Description

本発明は、携帯電話機をはじめとする携帯無線端末、特にそのアンテナモジュールに関するものである。（本明細書では端末装置を単に端末という。）

近年、携帯無線端末、特に広く普及している携帯電話機はますます小型化が進んでいる。このような小型化の一例として、図７に示すように携帯電話機の内蔵型のアンテナモジュール６１の内部領域にスピーカ６３を組み込んで一体化した実装例が知られている。図は回路基板６０上にアンテナモジュール６１が載置され、給電点６２から放射導体６５へ高周波信号が供給されている。この場合、図示しないが、アンテナの給電機構とは別にスピーカ６３への給電機構が設けられる。具合的には、アンテナへの給電端子とスピーカへの給電端子は別々に設けられる。その給電機構としては、ばね部品を実装したり、給電端子を板ばね構造とする例が多い。しかし、別途ばね部品を実装する場合は追加コストが発生する。また、端子を板ばね構造とする場合は基板上に広いパッドを設ける必要があり、小型化の制約になりやすい。また、スピーカへの信号の伝送路はアンテナへの給電経路とは別に設けられる。そのため、アンテナモジュールの構成が複雑になるとともに配線のスペースや引き回しの点で支障が生じる場合がある。

特許文献１には、テレビ受信機において、イヤホン端子とアンテナ入力端子を一つの入出力端子で共用することにより受信機を小型化する技術が記載されている。

特許文献２には、携帯型のテレビ受像機やＦＭラジオ等の受信装置において、ヘッドホンをダイバーシチアンテナとして兼用する技術が記載されている。
特開平６−６２３２８号公報特開２００３−１６３５２９号公報

特許文献１は、一つの入出力端子をイヤホンとアンテナの両機能に共用する概念を開示しているが、その切替は外部から着脱される入力端子がアンテナ端子かイヤホン端子かにより内部回路の動作を切り替えるものであり、上述したようなアンテナもスピーカも実装された状態での両者への給電機構の問題を解決するものではない。

特許文献２はヘッドホンの左右の２本の導線をダイバーシチアンテナとして切り替えて使用するものであり、スピーカの信号を伝送する伝送路をアンテナとして利用する概念を開示しているが、内蔵型のアンテナモジュールをスピーカと組み合わせる場合の上記のような課題を解決するものではない。

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、内蔵型のアンテナモジュールと他の電気部品を組み合わせて、装置の小型化および構成の簡略化に好適な携帯無線端末およびそのアンテナモジュールを提供することにある。

本発明による携帯無線端末は、高周波数帯で動作するアンテナと、低周波数帯で動作する他の電気部品とを搭載する携帯無線端末において、前記アンテナを構成する第１および第２のアンテナエレメントと、前記アンテナに高周波信号を供給する高周波信号源と、低周波信号を供給する低周波信号源と、前記第１および第２のアンテナエレメントの一端をそれぞれ前記高周波信号源の両端に接続する第１および第２の低域遮断手段と、前記第１および第２のアンテナエレメントの一端をそれぞれ前記低周波信号源の両端に接続する第１および第２の高域遮断手段と、前記第１および第２のアンテナエレメントの両他端の間に接続された前記他の電気部品とを備え、前記第１および第２のアンテナエレメントを前記低周波信号の伝送路として共用したことを特徴とする。

この構成では、第１および第２のアンテナエレメントは低周波信号源の低周波信号の伝送にも共用されるが、両アンテナエレメントは、前記第１および第２の低域遮断手段の作用により高周波信号源から見ればアンテナエレメントとして見える。一方、両アンテナエレメントは前記第１および第２の高域遮断手段の作用により、低周波信号源から見れば前記他の電気部品の低周波信号の伝送路として見える。両アンテナエレメントは、高周波信号源から給電されるアンテナと低周波信号原の信号伝送路として共用される。また、両信号源からの信号供給端子は１対の端子を共用することが可能となる。

好ましくは、前記アンテナは内蔵型アンテナモジュールとして構成され、前記内蔵型アンテナモジュールの内部領域に前記他の電気部品を搭載する。これにより、内蔵アンテナモジュールの内部領域を、他の電気部品を配置する空間領域として利用することができ、一層の装置の小型化が可能となる。

前記第１および第２のアンテナエレメントの両他端の間に、前記他の部品と並列に接続した第３の低域遮断手段を備えてもよい。これにより、両アンテナエレメントは高周波信号源からは他の電気部品は見えず、１本のループアンテナとして見える。また、低周波信号原からは他の電気部品のみが接続されているように見える。

本発明によるアンテナモジュールは、高周波数帯で動作するアンテナを収納した内蔵型のアンテナモジュールであって、前記アンテナを構成する第１および第２のアンテナエレメントと、前記第１および第２のアンテナエレメントの一端をそれぞれ前記高周波信号源の両端に接続する第１および第２の低域遮断手段と、前記第１および第２のアンテナエレメントの両他端の間に接続された前記他の電気部品とを備え、前記第１および第２のアンテナエレメントを前記低周波信号の伝送路として共用するとともに、前記高周波信号の給電用の１対の端子を前記低周波信号の給電用の端子として共用したことを特徴とする。

この内蔵型アンテナモジュールの内部領域には前記他の電気部品を搭載することができる。

本発明の構成によれば、第１および第２のアンテナエレメントを、高周波信号源から給電されるアンテナと低周波信号原の信号伝送路として共用するとともに、両信号源からの信号供給端子を共用することが可能となる。これにより、装置の小型化および構成の簡略化を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態では、携帯無線端末として携帯電話機を例として説明する。

図１、図２、図３に、本発明が適用される内蔵型アンテナモジュールの３種の例を示す。図１は、ループアンテナの例を示す。この例では、アンテナモジュール１１ａは、回路基板１０上に搭載されるほぼ直方体の絶縁基体１６とその上面にループ状に張り巡らされたアンテナエレメント１３ａと、その両端が回路基板１０上の給電点１２ａを接続する給電部１４ａと、他端を回路基板１０上に接地する短絡部１５ａとにより構成される。このアンテナエレメント１３ａには高周波信号源（ＲＦ信号源）からの高周波信号が回路基板１０上の給電点１２ａから供給される。

図２はダイポールアンテナの例を示す。この例は図１の例と同様、回路基板１０上に載置された絶縁基体１６上に、給電点１２ｂから２本のアンテナエレメント１３ｂが張られ、その１本は給電部１４ｂにより回路基板１０上の給電点１２ｂに接続され、もう１本は短絡部１５ｂにより回路基板１０上に接地されている。

図３は板状逆Ｆアンテナの例を示している。このアンテナエレメント１３ｃは、板状の放射導体とその一辺から回路基板１０上の給電点１２ｃに伸びる給電部１４ａと近傍部から回路基板１０上に接地される短絡部１５ｃとを有する。図では絶縁基体を示していないが、このアンテナの場合も、絶縁基体上に形成することが可能である。

図４に、図１に示したループアンテナに本発明を適用した形態を説明する。図１に示した要素と同様の要素には同じ参照番号を付して、重複した説明を省略する。このアンテナモジュール１１では、絶縁基体１６上のループ状のアンテナエレメントはそのほぼ中央部が切断され、第１のアンテナエレメント２２ａと第２のアンテナエレメント２２ｂに二分されている。両切断端部はスピーカ２３に接続される。このスピーカ２３に並列にキャパシタＣｃが接続される。この例では、スピーカ２３はアンテナモジュール１１の内部領域に配置されている。これにより、スピーカ２３を付加してもアンテナモジュールのサイズは変わらない。回路基板１０上にはＲＦ信号源（高周波信号源）３１とオーディオ信号源（低周波信号源）４１とが設けられている。ＲＦ信号源３１の両端は、それぞれ、低周波遮断手段としてのキャパシタＣを介して、給電部１４ａの接続端子２５ａと短絡部１５ａの接続端子２５ｂに接続されている。一方、オーディオ信号源４１の両端は、それぞれ、高周波遮断手段としてのインダクタＬを介して両接続端子２５ａ，２５ｂに接続されている。

図４（ａ）に示すＣＬは高周波帯では図４（ｂ）に示すような回路に見せるために用いられるが、低周波帯で動作する電気部品自体をアンテナエレメントの一部として動作させる事も考えられる。この場合にはＣＬは不要となる。

図５（ａ）は本実施の形態におけるアンテナの電気的な接続状態を模式的に示した回路図である。図５（ａ）の回路の高周波帯での動作では、キャパシタＣｃおよび２個のキャパシタＣは短絡とみなすことができ、また、２個のインダクタＬは開放と見なすことができる。したがって、図５（ｂ）に示すように、高周波信号源であるＲＦ信号源３１が単独でループアンテナに接続されている構成と等価となる。逆に、低周波帯での動作では、キャパシタＣｃおよび２個のキャパシタＣは開放とみなされる一方、２個のインダクタＬは短絡と見なされる。したがって、図５（ｃ）に示すように、低周波信号源であるオーディオ信号源４１が単独でスピーカ２３に接続されている構成と等価となる。したがって、図５（ａ）の回路は、高周波帯ではループアンテナとして機能し、低周波帯ではスピーカとして動作する。

このように、アンテナモジュール１１の接続端子は、オーディオ信号をスピーカ２３に供給する接続端子としても共用され、アンテナ給電とスピーカ駆動に別々の接続端子を設ける必要がなくなる。また、アンテナ給電とスピーカ駆動のための信号伝送路も同じアンテナエレメントを共用することができる。

ダイポールアンテナの場合、その回路構成はキャパシタＣｃが不要である点を除いて、ループアンテナと同様である。

図６により、図３に示した逆Ｆアンテナに本発明を適用した形態を説明する。図６（ａ）は本実施の形態における逆Ｆアンテナの電気的な接続状態を模式的に示した回路図である。ＲＦ信号源３１の両端はキャパシタＣを介してアンテナエレメント２２ａおよび２２ｂに接続される。この場合、アンテナエレメント２２ａは図３の短絡部１５ｃに相当し、アンテナエレメント２２ｂは図３の給電部１４ｃに相当する。一方、オーディオ信号源４１の両端はそれぞれインダクタＬを介してアンテナエレメント２２ａおよび２２ｂに接続される。アンテナエレメント２２ａの一部は切断され、スピーカ２３およびキャパシタＣｃの並列回路が挿入される。両信号源のアンテナへの接続端子２５ａ，２５ｂは共用される。また、アンテナエレメント２２ａ，２２ｂも両信号に共用される。

図６（ａ）の回路の高周波帯および低周波帯での等価回路は図６（ｂ）（ｃ）に示すようになり、高周波帯では逆Ｆアンテナとして機能し、低周波帯ではスピーカとして動作する。

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、携帯無線端末として携帯電話機を例として説明したが、本発明は携帯電話機に限るものではなく、内蔵型のアンテナモジュールを備えた任意の携帯無線端末に適用可能である。

「他の電気部品」としてスピーカの例について説明したが、その他、バイブレータや発光ダイオード等の２端子を有する電気部品にも本発明を適用することができる。また、低周波信号はオーディオ信号として説明したが、これに限るものではなく、オンオフ信号であってもよい。低周波信号源はオーディオ信号源の例を示したが、単なる電池（直流電源）も含みうる。

本発明が適用される内蔵型アンテナモジュールのうちループアンテナの例を示す図である。本発明が適用される内蔵型アンテナモジュールのうちダイポールアンテナの例を示す図である。本発明が適用される内蔵型アンテナモジュールのうち板状逆Ｆアンテナの例を示す図である。ループアンテナに本発明を適用した形態の説明図である。本発明の実施の形態におけるループアンテナの電気的な接続状態を模式的に示した回路図、および高周波帯および低周波帯での等価回路を示す回路図である。本発明の実施の形態における逆Ｆアンテナの電気的な接続状態を模式的に示した回路図、および高周波帯および低周波帯での等価回路を示す回路図である。従来の携帯電話機の実装例を示す図である。

符号の説明

１０…回路基板、１１ａ，１１ｂ…アンテナモジュール、１１ｃ…アンテナ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…給電点、１３ａ…アンテナエレメント、１３ｂ…アンテナエレメント、１３ｃ…アンテナエレメント、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…給電部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…短絡部、１６…絶縁基体、２２ａ，２２ｂ…アンテナエレメント、２３…スピーカ、２５ａ，２５ｂ…接続端子、３１…信号源、４１…オーディオ信号源、６０…回路基板、６１…アンテナモジュール、６２…給電点、６３…スピーカ、６５…放射導体

Claims

高周波数帯で動作するアンテナと、低周波数帯で動作する他の電気部品とを搭載する携帯無線端末において、
前記アンテナを構成する第１および第２のアンテナエレメントと、
前記アンテナに高周波信号を供給する高周波信号源と、
低周波信号を供給する低周波信号源と、
前記第１および第２のアンテナエレメントの一端をそれぞれ前記高周波信号源の両端に接続する第１および第２の低域遮断手段と、
前記第１および第２のアンテナエレメントの一端をそれぞれ前記低周波信号源の両端に接続する第１および第２の高域遮断手段と、
前記第１および第２のアンテナエレメントの両他端の間に接続された前記他の電気部品とを備え、
前記第１および第２のアンテナエレメントを前記低周波信号の伝送路として共用したことを特徴とする携帯無線端末。
前記アンテナは内蔵型アンテナモジュールとして構成され、前記内蔵型アンテナモジュールの内部領域に前記他の電気部品を搭載したことを特徴とする請求項１記載の携帯無線端末。
前記アンテナはループアンテナまたは逆Ｆアンテナであることを特徴とする請求項２記載の携帯無線端末。
前記第１および第２のアンテナエレメントの両他端の間に、前記他の部品と並列に接続した第３の低域遮断手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の携帯無線端末。
前記アンテナはダイポールアンテナであることを特徴とする請求項２記載の携帯無線端末。
高周波数帯で動作するアンテナを収納した内蔵型のアンテナモジュールであって、
前記アンテナを構成する第１および第２のアンテナエレメントと、
前記第１および第２のアンテナエレメントの一端をそれぞれ前記高周波信号源の両端に接続する第１および第２の低域遮断手段と、
前記第１および第２のアンテナエレメントの両他端の間に接続された前記他の電気部品とを備え、
前記第１および第２のアンテナエレメントを前記低周波信号の伝送路として共用するとともに、前記高周波信号の給電用の１対の端子を前記低周波信号の給電用の端子として共用したことを特徴とするアンテナモジュール。
前記内蔵型アンテナモジュールの内部領域に前記他の電気部品を搭載したことを特徴とする請求項６記載のアンテナモジュール。