JP2006311449A

JP2006311449A - 携帯無線機

Info

Publication number: JP2006311449A
Application number: JP2005134398A
Authority: JP
Inventors: Masashi Koshi; 正史越; Hiroaki Kobayashi; 弘晃小林; Kenichi Yamada; 賢一山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-05-02
Also published as: JP4633533B2

Abstract

【課題】折畳式携帯無線機のアンテナにおいて、局所平均ＳＡＲを低減することができ小型化を図ることができる携帯無線機を提供する。
【解決手段】給電素子１１およびヒンジ部３が上側素子として、回路基板１５のグランドが下側素子として、全体としてダイポールアンテナとして動作するので、筐体１、２を開いた状態において、高いアンテナ利得が得られる。また、通話状態において頭部に近接する面側にヒンジ部３を配置し、この面側と反対の反対面側に給電素子１１を配置したので、通話状態において頭部に近いヒンジ部３に流れるアンテナ電流を小さくすることにより、局所平均ＳＡＲを低減できる。また、地線を設けないので、小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有する折畳式携帯電話機において局所平均ＳＡＲ(Specific Absorption Rates:比吸収率)を低減できる携帯無線機に関するものである。

近年、携帯無線機に搭載するアンテナには、局所平均ＳＡＲ（Specific Absorption Rate:比吸収率）を低減する技術が求められている（例えば特許文献１参照）。
一般に、アンテナ給電部のように電流が集中している部分が人体頭部に近接すると、局所平均ＳＡＲは高くなる傾向にある。したがって、アンテナ給電部が人体頭部に近接する状態において局所平均ＳＡＲを低減するには、給電部に集中する電流を出来る限り人体頭部から離す必要がある。
このような方法としては、特許文献１に示すアンテナ給電部付近に地線を装荷する手段があげられる。特許文献１では、アンテナ給電部付近のグランドから、筐体を挟んで人体頭部反対面側に、地線を配置している。地線の長さは無線周波数の１／４波長であり、グランドを流れるアンテナ電流は地線に共振して地線にも流れる。地線は人体頭部反対面側に配置されているため、給電付近の電流が地線に流れることにより、人体頭部方向の電流が減少し、ＳＡＲは低減する。
特願２００２-３５３７１９

しかしながら、従来の携帯無線機においては、地線によるＳＡＲ低減効果は地線の共振周波数でしか得られないため、広い帯域で効果を得るには、地線の帯域を拡大する必要がある。このためには、地線と基板のグランドとの間隔を大きくする必要があり、筐体の小型化の妨げとなるという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、特に折畳式携帯無線機のアンテナにおいて、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに小型化を図ることができる携帯無線機を提供することを目的とする。

本発明の携帯無線機は、第１の筐体と第２の筐体とをヒンジ部により回動自在に連結した携帯無線機であって、前記第１の筐体はアンテナ素子を有し、前記第２の筐体は、内部に設けられてグランドパターンを有する回路基板と、前記回路基板上の無線回路に接続された給電素子とを有し、前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成された第１ヒンジ部および第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とも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の筐体に取付けられて前記アンテナ素子の端部に電気的に接続されるとともに、前記第２ヒンジ部は前記第２の筐体に取付けられて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給電素子に電気的に接続されていて、前記アンテナ素子と、前記ヒンジ部および前記給電素子と、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、携帯無線機の厚み方向における前記給電素子と前記ヒンジ部との位置関係が、通話状態において頭部に近接する面側に前記ヒンジ部を配置し、前記面側と反対の反対面側に前記給電素子を配置する構成を有している。

この構成により、給電素子およびヒンジ部が上側素子として、回路基板のグランドが下側素子として、全体としてダイポールアンテナとして動作するので、筐体を開いた状態において、高いアンテナ利得が得られる。また、通話状態において頭部に近接する面側に前記ヒンジ部を配置し、前記面側と反対の反対面側に前記給電素子を配置したので、通話状態において頭部に近いヒンジ部に流れるアンテナ電流を小さくすることにより、局所平均ＳＡＲを低減できる。また、地線を設けないので、小型化を図ることができる。

また、本発明の携帯無線機は、前記給電素子が、前記第２ヒンジ部の筐体短辺方向の両端に接続される構成を有している。

この構成により、給電素子をヒンジ部の筐体短辺方向の両端で接続しているため、ヒンジ部の筐体短辺方向には、電流が集中する点が２箇所発生し、電流が分散することになる。これにより、電流が集中する点での電流は小さくなるので、局所平均ＳＡＲを低減することが出来る。

本発明は、通話状態において頭部に近接する面側にヒンジ部を配置し、その反対面側に給電素子を配置することにより、通話状態において頭部に近いヒンジ部に流れるアンテナ電流を小さくして、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに、地線を設けないので小型化を図ることができるという効果を有する携帯無線機を提供できるものである。

以下、本発明の実施形態の携帯無線機について、図面を用いて説明する。
図１（Ａ）は本発明の実施形態にかかる携帯無線機の断面図、（Ｂ）は正面図、図２は携帯無線機の給電部の拡大斜視図、図３（Ａ）は携帯無線機の給電部の拡大断面図、（Ｂ）は正面図、図４は携帯無線機の通話状態の説明図、図５は比較する従来の携帯無線機における給電部の拡大斜視図、図６は本実施形態におけるアンテナ電流の分布を示す説明図、図７は比較する従来の携帯無線機におけるアンテナ電流の分布を示す説明図である。

図１において、携帯無線機は、第１の筐体である上部筐体１と、第２の筐体である下部筐体２とをヒンジ部３により回動自在に連結したものであり、上部筐体１はアンテナ素子となる金属フレーム７を有し、下部筐体２は、内部に設けられてグランドパターンを有する回路基板１５と、回路基板１５上の無線回路１４に接続された給電素子としての給電板金１１および給電ピン１２とを有している。
ヒンジ部３は、導電性の金属で構成された第１ヒンジ部としての軸受け４および第２ヒンジ部としての軸受け５と、軸受け４と軸受け５とを電気的に接続するとともに回動可能に支持する連結部としての回転軸６が設けられている。軸受け５は、上部筐体１に取付けられて金属フレーム７の端部に電気的に接続されるとともに、軸受け４は、下部筐体２に取付けられて回路基板１５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給電板金１１に電気的に接続されている。
従って、アンテナ素子としての金属フレーム７と、ヒンジ部３および給電板金１１および給電ピン１２と、回路基板１５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、携帯無線機の厚み方向における給電板金１１とヒンジ部３との位置関係が、通話状態において使用者の頭部に近接する面側にヒンジ部３を配置し、反対面側に給電板金１１を配置することになる。

上部筐体１の内面には、矩形額縁状の金属フレーム７が設けられており、金属フレーム７の中央部に設けられている開口には液晶表示部８が設けられている。また、金属フレーム７における液晶表示部８の上側には、音声を発する受話部９が設けられており、使用者は受話部９に耳を当てて音声を聞き取る。

回路基板１５上に配置されたグランドパターンは、回路基板１５上のほぼ全面に配置された導体パターンであり、回路基板１５上に構成された整合回路１３や無線回路部１４の接地電位(アース電位)となる。
軸受け４および回転軸６は導電性の金属で構成されており、軸受け４は回転軸６を介して、軸受け５に電気的に接続されている。したがって、軸受け４は金属フレーム７と電気的に接続されていることになる。
給電板金１１はその一端がヒンジ部３の軸受け４に金属ネジ１０により、電気的に接続されており、他端が給電ピン１２を介して整合回路１３に接続されている。整合回路１３のグランドは回路基板１５のグランドと同電位となるよう接続される。

このように構成されることで、金属フレーム７およびヒンジ部３が上側素子として、回路基板１５のグランドが下側素子として、全体としてダイポールアンテナとして動作することになる。
これにより、筐体を開いた状態において、高いアンテナ利得が得られることになる。

次に、アンテナの給電構造について詳細に説明する。
図２は給電部付近の拡大斜視図、図３は給電板金の取付を示す断面図および正面図である。
図２および図３に示すように、給電板金１１は筐体側面から見て断面Ｌ字形状をしており、例えば、その寸法は幅方向の長さＬ１が４５ｍｍ、長手方向の長さＬ２が１０ｍｍ、厚さ方向の長さＬ３が８ｍｍである。また、軸受け４との接続部は２股に分岐しており、給電板金１１は筐体短辺方向に２個配置された軸受け４、４のそれぞれに接続され給電される。
給電板金１１と整合回路１３とは回路基板１５上に設けられた給電ピン１２により接続される。また、給電ピン１２の基板からの高さＬ４は例えば６ｍｍである。したがって、給電板金１１は整合回路１３のある下部基板１５から、厚さ方向でヒンジ部３と反対側に６ｍｍ突出した位置で給電されることになる。

このような構造の携帯無線機におけるＳＡＲ低減効果について説明する。ここで、無線周波数は例えば９００ＭＨｚとする。
図４には、使用者が筐体を開いて通話している状態が示されている。使用者は上部筐体１に設けられた受話部９を耳１７に当てて通話をしている。この図より、ヒンジ部３は整合回路１３のある回路基板１５よりも人体頭部１６に近接していることがわかる。頭部１６の近くに流れるアンテナ電流が大きいほど、局所ＳＡＲは高くなることがわかっているため、頭部１６に近接しているヒンジ部３に流れるアンテナ電流が大きいものほど、局所ＳＡＲは高くなる。逆にいうと、ヒンジ部３に流れるアンテナ電流が小さくすることができれば局所ＳＡＲを低減できる。

ここで、比較のため、従来構成の携帯無線機の給電構造について説明する。
図５には、従来構成の携帯無線機の給電部の拡大図が示されている。なお、前述した本発明に係る携帯無線機と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明は省略することとする。図５に示すように、ヒンジ部３の第１ヒンジ部である軸受け４と整合回路１３が実装されている回路基板１５とを給電板金２１で直接略最短距離で接続して給電している。このため、給電板金２１の素子長は例えば１０ｍｍである。給電構造以外の点は本実施形態と同様である。

図６には本実施形態の携帯無線機のアンテナ電流分布が示されており、図７には図５で示した従来構成の携帯無線機のアンテナ電流分布が示されている。
それぞれのアンテナ電流の最大点は(Ａ)点、(Ｃ)点であり、どちらの携帯無線機もアンテナ電流の最大点が給電点すなわち整合回路１３と給電板金１１、２１の接続点になっている。しかし、ヒンジ部３の電流を示す(Ｂ)点と(Ｄ)点の比較より、ヒンジ部３に流れる電流は本実施形態の方が小さい。これは給電点からヒンジ部３までの電流の経路が、従来構成では給電板金２１が１０ｍｍと短いのに対し、本実施形態では、１２給電ピンおよび給電板金１１を介しているため２４ｍｍ（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）と長く、ヒンジ部３が給電点から離れているためである。

以上、前述したように、通話状態において頭部１６に近いヒンジ部３に流れるアンテナ電流を小さくすることにより、局所ＳＡＲは低減できるので、本実施形態は従来構成の携帯無線機に比べてヒンジ部３に流れる電流を小さくして局所ＳＡＲを低減できる。
また、図４より、給電板金１１は通話状態においてヒンジ部３よりも頭部１６から離れているため、給電板金１１に流れるアンテナ電流が原因で局所ＳＡＲが高くなることはない。

また、本実施形態では給電板金１１をヒンジ部３の筐体短辺方向の両端で接続しているので、ヒンジ部３の筐体短辺方向には、電流が集中する点が２箇所発生し、電流を分散できる。すなわち、図５に示す従来の携帯無線機のような片方の軸受けのみに給電する構造と比較して、電流が集中する点での電流は小さくなる。一般に、局所ＳＡＲは電流が集中すると高くなるが、本実施形態のようにヒンジ部の両端に給電する構造では、電流が分散して電流が小さくなるので、局所平均ＳＡＲを低減できる。

なお、以上の説明では、給電板金１１として幅Ｌ１が４５ｍｍの板状部材を例示したが、例えば板状板金１１の幅Ｌ１が２ｍｍ幅程度の線状素子であっても、給電板金１１がヒンジ部３よりも頭部１６から離れているならば、同様のＳＡＲ低減効果を得ることができる。但し、給電板金１１の断面積が小さくなると、アンテナの実効体積が減少し、帯域幅は狭くなるため、給電板金１１は出来る限り断面積が大きくなるように構成する方が望ましい。
また、地線を装荷するＳＡＲ低減手段と比較して、地線の共振周波数に依存しないため、広い周波数帯域においてＳＡＲ低減効果が得られるという利点がある。また、地線のような追加部品が不要のため、筐体の小型化を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる携帯無線機は、通話状態において頭部に近接する面側にヒンジ部を配置し、その反対面側に給電素子を配置することにより、通話状態において頭部に近いヒンジ部に流れるアンテナ電流を小さくして、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに、地線を設けないので小型化を図ることができるという効果を有し、上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有する折畳式携帯電話機において局所平均ＳＡＲを低減できる携帯無線機等として有用である。

（Ａ）は本発明の実施形態にかかる携帯無線機の断面図であり、（Ｂ）は正面図である。携帯無線機の給電部の拡大斜視図である。（Ａ）は携帯無線機の給電部の拡大断面図であり、（Ｂ）は正面図である。携帯無線機の通話状態の説明図である。比較する従来の携帯無線機における給電部の拡大斜視図である。本実施形態におけるアンテナ電流の分布を示す説明図である。比較する従来の携帯無線機におけるアンテナ電流の分布を示す説明図である。

符号の説明

１上部筐体（第１の筐体）
２下部筐体（第２の筐体）
３ヒンジ部
４軸受け（第１ヒンジ部）
５軸受け（第２ヒンジ部）
６回転軸（連結部）
７金属フレーム（アンテナ素子）
１１給電板金（給電素子）
１２給電ピン（給電素子）
１４無線回路
１５回路基板

Claims

第１の筐体と第２の筐体とをヒンジ部により回動自在に連結した携帯無線機であって、
前記第１の筐体はアンテナ素子を有し、
前記第２の筐体は、内部に設けられてグランドパターンを有する回路基板と、前記回路基板上の無線回路に接続された給電素子とを有し、
前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成された第１ヒンジ部および第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とも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の筐体に取付けられて前記アンテナ素子の端部に電気的に接続されるとともに、前記第２ヒンジ部は前記第２の筐体に取付けられて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給電素子に電気的に接続されていて、
前記アンテナ素子と、前記ヒンジ部および前記給電素子と、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、携帯無線機の厚み方向における前記給電素子と前記ヒンジ部との位置関係が、通話状態において頭部に近接する面側に前記ヒンジ部を配置し、前記面側と反対の反対面側に前記給電素子を配置する携帯無線機。
前記給電素子が、前記第２ヒンジ部の筐体短辺方向の両端に接続される請求項１記載の携帯無線機。