JP2006303719A - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】 端末本体を構成する筐体が開状態と閉状態の何れであっても、良好なアンテナ特性が得られるようにする。
【解決手段】 第１の筐体２０と第２の筐体１０とを開閉自在に接続してなる携帯無線機において、第１の筐体に主アンテナ２２を取り付け、第２の筐体にショートスタブとして機能する導電部材１３を取り付け、第１及び第２の筐体を閉じた状態の場合に、ショートスタブとして機能するように、導電部材１３を第１の筐体２０内の接地電位部に接続させ、第１及び第２の筐体を開いた状態の場合に、導電部材１３を第１の筐体内のアンテナ給電点２１ａに接続させてアンテナとして機能するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、携帯電話端末に適用して好適な携帯無線機し、特に端末本体が２つの筐体で構成された携帯無線機に関する。

近年、携帯電話端末の普及に伴い、様々な構成の端末が開発されている。即ち、携帯電話端末を構成する筐体として、第１の筐体と第２の筐体の２つの筐体で構成されて、その２つの筐体を閉じた状態と開いた状態とで異なる形態として、使用目的に応じて開いた状態と閉じた状態とを選択できるようにしたものが実用化されている。具体的には、２つの筐体を折畳んで収納する折畳み型の端末、２つの筐体の内の一方を回転させて閉じた状態から開いた状態にできる回転型の端末、２つの筐体の内の一方を上又は下に直線状にスライドさせて閉じた状態から開いた状態にできるスライド型の端末、などが実用化されている。

これらの形状の端末は、これらの形状とするための機構の搭載に伴って端末のサイズが大型化しているわけではなく、同等もしくは従来よりも小型のものが要求され実用化されている。

この端末サイズの小型化に伴って、携帯電話端末が備えるアンテナに求められるサイズも小さくなっており、必然的に放射特性を満足できるようにするのが難しくなってきている。この問題を解決するアンテナとして、例えば、携帯電話端末内に、主アンテナとは別に、ショートスタブと称される補助アンテナを配置させて、アンテナ特性を改善することが行われている。

図６は、スライド型の携帯電話端末に、ショートスタブを配置した場合の例を、断面で示した図であり、図６（ａ）は、端末を閉じた状態を示し、上側筐体１と下側筐体２とがほぼ重なった状態となっている。図６（ｂ）は、端末を開いた状態を示したもので、上側筐体１が下側筐体２に対して上側に直線的に数cm程度スライドさせた例としてある。図６に示すように、上側筐体１には、内部に回路基板１ａが配置してあり、表面に表示パネル１ｂが配置してある。下側筐体２には、内部に回路基板２ａが配置してあり、その回路基板２ａ上に、通信処理に必要な回路などが組んである。２つの筐体１，２内の回路基板１ａ，２ａの間は、フレキシブル基板３で電気的に接続させてある。

下側筐体２の内部の上端には、アンテナ素子２ｂが取り付けてあり、そのアンテナ素子２ｂで無線信号の送信及び受信を行うようにしてある。そして、下側筐体２の内部の基板２ａの表面側（上側筐体側）には、補助アンテナとしてのショートスタブ２ｃが配置してある。ショートスタブ２ｃは、例えば樹脂ハウジングに導板を貼り付けて構成した板状モノポールアンテナとしての形状としてあり、その下端部を、回路基板２ａのグランド（接地電位部）に、導電性のバネなどで接続させてある。ショートスタブ２ｃの長さは、この端末が扱う無線信号の周波数のほぼλ／４に設定してあり、る。

この図６に示した端末は、図６（ａ）に示した閉じた状態と、図６（ｂ）に示した開いた状態の何れでも使用可能であり、例えば基本的な操作だけができるキーなどは上側筐体１側に配置して、閉じた状態でも操作できるようにし、数字キーなどのその他のキーについては、下側筐体２側に配置して、開いた状態でだけ操作できるようにしてある。

ここで、ショートスタブ２ｃが下側筐体２の内部の表面側に配置してあることで、内蔵されたアンテナ２ｂの指向性を、表面とは反対側（即ち表示パネル１ｂが取り付けられた面とは反対側）に向けることができ、通常の使用時に使用者の頭部に近接する側とは離れた側に指向性を持たせることができ、良好なアンテナ特性とすることができる。即ち、アンテナ２ｂは、回路基板２ａをグランドとする、水平面内ほぼ無指向性のモノポールアンテナとして動作する。そして、ショートスタブ２ｃは、アンテナ２ｂと電気的にカップリングし、回路基板２ａをグランドとする、アンテナ２ｂの補助アンテナとして動作する。この補助アンテナとしての動作により、アンテナ特性が広帯域化、高利得化を実現できる。

特許文献１には、ショートスタブを備えた通信端末の例についての記載がある。
特開平４−３１４２０１号公報

ところで、図６に示すように２つの筐体１，２を備えて、下側筐体２の上部にアンテナ２ｂを配置した場合、図６（ａ）に示した閉じた状態の場合には特に問題がないが、図６（ｂ）に示した開いた状態の場合には、アンテナ２ｂ及びショートスタブ２ｃの前面側に上側筐体１が存在し、十分なアンテナ特性の改善とはならない問題があった。

なお、ここまでの説明では、図６に示したいわゆるスライド型の端末構成の場合を例にして説明したが、２つの筐体で端末本体が構成される無線通信端末の場合には、いずれの開閉構造であっても同様の問題がある・

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、端末本体を構成する筐体が開状態と閉状態の何れであっても、良好なアンテナ特性が得られることを目的とする。

本発明は、第１の筐体と第２の筐体とで構成され、第１の筐体と第２の筐体とを開閉自在に接続してなる携帯無線機において、第１の筐体に主アンテナを取り付け、第２の筐体にショートスタブとして機能する導電部材を取り付け、第１及び第２の筐体を閉じた状態の場合に、ショートスタブとして機能するように、導電部材を第１の筐体内の接地電位部に接続させ、第１及び第２の筐体を開いた状態の場合に、導電部材を第１の筐体内のアンテナ給電点に接続させてアンテナとして機能するようにしたものである。

このようにしたことで、第１の筐体と第２の筐体とを閉じた状態のとき、導電部材がショートスタブとして機能するようになり、第１の筐体と第２の筐体とを開いた状態のとき、導電部材がアンテナ給電点に接続されたアンテナとして機能するようになり、それぞれの状態で良好なアンテナ特性が得られる。

本発明によると、第１の筐体と第２の筐体の開閉状態により、導電部材がショートスタブとして機能する場合とアンテナそのものとして機能する場合とで切替わり、それぞれの状態で良好なアンテナ特性が得られ、閉状態の場合と開状態の場合のいずれでも良好なアンテナ特性が確保できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。本例においては、携帯電話端末として構成された携帯無線機に適用したものである。本例の携帯電話端末が基地局と無線通信する周波数帯としては、例えば８００ＭＨｚ或いは１．５ＧＨｚなどの比較的高い周波数帯が使用される。

図１は、本例の携帯電話端末の構成を断面で示した図であり、図２及び図３は外形形状の例を示した図で、図２が閉じた状態、図３が開いた状態を示したものである。本例においては、スライド型の携帯電話端末に適用したものであり、図２及び図３に示すように、上側筐体１０と下側筐体２０とを、上下にスライド可能に接続した構成としてある。スライド可能に接続する機構であるスライドヒンジについては、ここでは特に示さないが、従来から使用されている各種構成が適用可能である。

図１に示すように、上側筐体１０及び下側筐体２０内には、それぞれ回路基板１１，２１が配置してあり、その基板上に携帯電話端末として必要な回路部品が組み込んである。例えば、送信信号の生成や受信信号の復調などを行う無線通信処理回路が、回路基板２１に取り付けられた部品で構成させてある。上側筐体１０の表面側には表示パネル１２が配置してあり、上側筐体１０側の回路基板１１には、表示などを行うために必要な回路などが組んである。２つの回路基板１１，２１は、フレキシブル基板３０と、接続コネクタ３１，３２で電気的に接続させてある。

また、図２，図３に示すように、各筐体１０，２０の表面には、操作キーなどで構成される操作部１０ａ，２０ａが配置してある。ここでは、筐体２０側の操作部２０ａについては、筐体を開いた状態（図３の状態）の場合にだけ外部に露出し、筐体を閉じた状態（図２の状態）では、両筐体１０，２０の接合面に収納される構成としてある。

そして、上側筐体１０内の回路基板１１の裏面側には、導電部材１３が配置してある。導電部材１３は、例えば樹脂ハウジングに導電板を貼り付けて、細長い線状に構成させてあり、この導電部材１３の下端部１３ａは、下側筐体２０との接続面に露出した構成としてあり、ショートスタブ又はアンテナとして機能するようにしてある。本例の場合には、上側筐体１０と下側筐体２０とを閉じた状態では、ショートスタブとして機能するように接続してあり、上側筐体１０と下側筐体２０とを開いた状態では、アンテナとして機能するように接続してある。その具体的な接続構成については後述する。導電部材１３は、例えば図２，図３に破線で示すように、筐体１０内の表示パネル１２の脇に配置してあり、長さとしては、例えば無線通信に使用される信号の１波長をλとすると、λ／４の関係となる長さに設定してある。

下側筐体２０内の上部には、主アンテナとして機能するアンテナ２２が配置してあり、切換スイッチ２３を介して、回路基板２１上のアンテナ給電点２１ａに接続させる構成としてある。アンテナ２２は、例えば樹脂ハウジングに導電板を貼り付けた線状逆Ｌアンテナとして機能する構成としてある。切換スイッチ２３の一方はアンテナ２２に接続してあり、他方は接続ピン２４の端部に接続してある。この切換スイッチ２３の切換えは、筐体１０，２０のスライド状態に応じて行われる。即ち、上側筐体１０と下側筐体２０とを閉じた状態では、アンテナ２２を給電点２１ａに接続し、上側筐体１０と下側筐体２０とを開いた状態では、接続ピン２４を給電点２１ａに接続させるように、切換わる構成としてある。このスイッチ２３の切換えは、筐体１０，２０のスライドで機構的に切換わる構成とするか、或いは筐体の状態を検出して電気的に切換わる構成のいずれでもよい。

接続ピン２４はバネ部材で構成してあり、接触した上側筐体１０側にある程度の圧力で押し付けられるようにしてある。

また、接続ピン２４よりも下側の位置に、接続ピン２５が配置してあり、この接続ピン２５の端部が、回路基板２１のグランド部（接地電位部）と接続させてある。接続ピン２３についてもバネ部材で構成してあり、接触した上側筐体１０側にある程度の圧力で押し付けられるようにしてある。なお、２つの接続ピン２４，２５の先端２４ａ，２５ａは、上側筐体２０がいずれのスライド位置であっても、上側筐体２０と重なる位置であり、接続ピン２４，２５の先端２４ａ，２５ａが外部には露出しない位置関係としてある。

そして、図１（ａ）に示すように、端末を閉じた状態では、下側筐体２０内に２本用意された接続ピン２４，２５の内の下側の接続ピン２５の先端２５ａが、上側筐体１０内の導電部材１３の下端部１３ａと接触する位置関係としてある。そして、図１（ｂ）に示すように、端末を開いた状態では、下側筐体２０内に２本用意された接続ピン２４，２５の内の上側の接続ピン２４の先端２４ａが、上側筐体１０内の導電部材１３の下端部１３ａと接触する位置関係としてある。

このような構成としてあることで、上側筐体１０内の導電部材１３は、端末を閉じた状態ではショートスタブとして機能し、端末を開いた状態ではアンテナとして機能するようになる。図４は、回路基板２１上の通信回路２６にアンテナが接続される状態を示した図であり、図４（ａ）は端末を閉じた状態の接続であり、図４（ｂ）は端末を開いた状態の接続である。図４（ａ）に示すように、端末を閉じた状態では、切換スイッチ２３を介して通信回路２６がアンテナ２２に接続されることになり、アンテナ２２が主アンテナとして通信に使用される。アンテナ２２は、回路基板２１をグランドとする、水平面内ほぼ無指向性のモノポールアンテナとして機能する。この状態では、図１（ａ）に示すように、導電部材１３が接続ピン２５を介して回路基板２１のグランド部に接続されて、アンテナ２２と電気的にカップリングし、導電部材１３がショートスタブとして機能して、メインアンテナであるアンテナ２２の補助アンテナとなる。ショートスタブとしての導電部材１３があることで、端末のアンテナ特性は広帯域化、高利得化を実現でき、良好なアンテナ特性が確保される。

そして、図４（ｂ）に示すように、端末を開いた状態では、切換スイッチ２３を介して通信回路２６が導電部材１３に接続され、導電部材１３がモノポールアンテナとして機能することになるとともに、アンテナ２２が通信回路２６から切り離される。この接続時には、図１（ｂ）に示すように、接続ピン２４を介して接続された状態である。このときの筐体１０，２０の位置関係としては、図１（ｂ）に示すように、上側筐体１０の上端が、下側筐体２０のアンテナ２２の配置位置よりも上側に突出した状態であり、その上側に突出した導電部材１３がアンテナとなることで、端末のアンテナ特性は広帯域化、高利得化を実現でき、良好なアンテナ特性が確保される。

このようにして、スライド型の無線通信端末の閉じた状態と、開いた状態のいずれであっても、良好なアンテナ特性が確保され、いずれの使用形態であっても良好な無線通信が可能になる。

なお、上述した実施の形態では、端末を開いた状態では、アンテナ２２がアンテナ給電点から切り離される構成として、導電部材１３だけをアンテナとして使用するようにしたが、例えば、アンテナ２２と導電部材１３の２つをアンテナとして併用するようにしてもよい。例えば、その２つのアンテナでダイバーシティ受信を行うようにしてもよい。この場合には、例えば導電部材１３で構成されるアンテナは、受信専用のアンテナとしてもよい。或いは、導電部材１３で構成されるアンテナを、送信専用のアンテナとしてもよい。

また、上述した実施の形態では、スライド型の無線通信端末に適用した例としたが、その他の機構（形状）で２つの筐体が接続されて、閉じた状態と開いた状態とが選択できる端末形状とした場合に、それぞれの状態に応じて、導電部材がグランドに接続されたショートスタブとなる状態と、アンテナ給電点に接続されたアンテナとなる状態とが切換わる構成としてもよい。

例えば、図５は回転側の無線電話端末に適用した例である。この例では、上側筐体５０と下側筐体６０とを回転軸部材７０で回動できる状態に接続して、上側筐体５０を、下側筐体６０に対して回転（回動）可能に接続した構成としてある。閉じた状態では、図５（ａ）に示すように２つの筐体５０，６０がほぼ重なる位置関係となり、開いた状態では、図５（ｂ）に示すように、筐体５０が反転して、筐体６０の上側に位置するようになる。

上側筐体５０及び下側筐体６０内には、それぞれ回路基板５１，６１が配置してあり、その基板上に携帯電話端末として必要な回路部品が組み込んである。例えば、送信信号の生成や受信信号の復調などを行う無線通信処理回路が、回路基板６１に取り付けられた部品で構成させてある。上側筐体５０の表面側には表示パネル５２が配置してあり、上側筐体５０側の回路基板５１には、表示などを行うために必要な回路などが組んである。２つの回路基板５１，６１は、回転軸部材７０内を通過させたフレキシブル基板（図示せず）で電気的に接続させてある。

下側筐体６０内の上部には、主アンテナとして機能するアンテナ６２が配置してある。上側筐体５０内の回路基板５１の裏面側には、導電部材５３が配置してある。導電部材５３は、例えば樹脂ハウジングに導電板を貼り付けて、細長い線状に構成させてあり、この導電部材５３の一端部５３ａ及び他端部５３ｂは、下側筐体６０との接続面に露出した構成としてあり、ショートスタブ又はアンテナとして機能するようにしてある。本例の場合には、上側筐体５０と下側筐体６０とを閉じた状態では、ショートスタブとして機能するように接続してあり、上側筐体５０と下側筐体６０とを開いた状態では、アンテナとして機能するように接続される構成としてある。

その導電部材５３の接続構成としては、図５（ａ）に示すように、下側筐体６０内の回路基板６１のグランド部と接続された接続ピン６３を、回転軸部材７０から離れた位置に用意し、端末が閉じた状態で、その接続ピン６３の先端６３ａを、導電部材５３の一端部５３ａに接触させて、導電部材５３をショートスタブとして機能させる。また、図５（ｂ）に示すように、下側筐体６０内の回路基板６１のアンテナ給電点と接続された接続ピン６４を、回転軸部材７０に近い位置に用意し、端末が開いた状態で、その接続ピン６４の先端６４ａを、導電部材５３の他端部５３ｂに接触させて、導電部材５３をアンテナとして機能させる。

このようにして、回転型の携帯無線機においても、本発明を適用することが可能である。

また、ここまでの説明では、ショートスタブ又はアンテナとして機能する導電部材は、導電板で構成したが、その他の各種導電性材料や金属メッキなどで構成してもよい。

また、上述した図１の例では、主アンテナが板状モノポールアンテナとした例としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、メアンダアンテナ、ヘリカルアンテナ、逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ等によって主アンテナを構成してもよい。

本発明の一実施の形態による構成例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態による端末を閉じた状態の例を示した斜視図である。 本発明の一実施の形態による端末を開いた状態の例を示した斜視図である。 本発明の一実施の形態によるアンテナ接続例を示した説明図である。 本発明の他の実施の形態による構成例を示した断面図である。 従来の携帯無線機の例を示した断面図である。

符号の説明

１０…上側筐体、１１…回路基板、１２…表示パネル、１３…導電部材（ショートスタブ又はアンテナ）、２０…下側筐体、２１…回路基板、２１ａ…アンテナ給電点、２２…アンテナ、２３…切換スイッチ、２４，２５…接続ピン、２６…通信用回路、３０…中継用フレキシブル基板、５０…上側筐体、５１…回路基板、５２…表示パネル、５３…導電部材（ショートスタブ又はアンテナ）、６０…下側筐体、６１…回路基板、６２…アンテナ、６３…第１の接続ピン、６４…第２の接続ピン、７０…回転軸部材

Claims (3)

1. 第１の筐体と第２の筐体とで構成され、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを開閉自在に接続してなる携帯無線機において、
   前記第１の筐体に主アンテナを取り付け、
   前記第２の筐体にショートスタブとして機能する導電部材を取り付け、
   前記第１及び第２の筐体を閉じた状態の場合に、ショートスタブとして機能するように、前記導電部材を前記第１の筐体内の接地電位部に接続させる第1の接続部材と、
   前記第１及び第２の筐体を開いた状態の場合に、アンテナとして機能するように、前記導電部材を前記第１の筐体内のアンテナ給電点に接続させる第２の接続部材とを備えたことを特徴とする
   携帯無線機。
2. 請求項１記載の携帯無線機において、
   前記第1及び第２の筐体を開いた状態は、閉じた状態からいずれか一方の筐体を上又は下に直線的にスライドさせて、開いた状態である
   携帯無線機。
3. 請求項１記載の携帯無線機において、
   前記第１及び第２の筐体を閉じた状態の場合に、前記主アンテナをアンテナ給電点に接続し、前記第１及び第２の筐体を開いた状態では、前記主アンテナの換わりに前記導電部材をアンテナ給電点に接続することを特徴とする
   携帯無線機。

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