JP2007006267A - 携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存のアンテナ構成を変更することなく、小型化を可能とする折畳式携帯無線機器を提供する。
【解決手段】 上側筐体１と、上側筐体１に設けられる第１のアンテナ素子１１と、下側筐体２と、下側筐体２の内部に設けたグランドパターンを有する回路基板２１とを備える折畳式携帯無線機器において、上側筐体１に着脱可能な第３の筐体３と、第３の筐体３に設ける第２のアンテナ素子１３とを、第１のアンテナ素子１１と所定の間隔を隔てて配置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、筐体の一部に着脱可能な着せ替えパネルなどを備え、通話状態での利得向上とＳＡＲ低減が可能な携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器に関する。

従来、携帯無線機におけるＳＡＲ(Specific Absorption Rate: 比吸収率)の低減技術として、特許文献１に記載されたものが知られている。
ここで、図１２を参照しながら、従来のＳＡＲを低減可能する携帯無線機について説明する。
この携帯無線機１００は、送信周波数が受信周波数より低い無線通信システムにおいて、送信周波数に対して実効長が半波長のアンテナ素子１０１と受信周波数に対して実効長が半波長の無給電素子１０２とを備えている。そして、この携帯無線機１００は、所定の周波数帯域での電波送信時に、この送信周波数でアンテナ素子１０１にアンテナ電流を誘導する。一方、所定の受信周波数帯での電波の受信時には、アンテナ素子１０１と無給電素子１０２の空間結合により無給電素子１０２にアンテナ電流を誘導し、アンテナ電流分布のピーク点を２点に分散させている。ここで、無給電素子１０２は、アンテナ素子１０１に対し短いため導波素子として動作し、−Ｘ１方向に比べ＋Ｘ１方向に強い放射が得られている。これにより、広帯域、かつ、低ＳＡＲの携帯無線機を実現している。
特開平２００３−２４３９１６号公報

しかしながら、この携帯無線機では、この筐体１０３の内部に無給電素子１０２を設ける空間(アンテナ素子１０１と無給電素子１０２の距離ｄ１は１０ｍｍ程度必要)が新たに必要となるため、筐体１０３を大型化する必要がある。また、アンテナ素子１０１と無給電素子１０２の寸法が異なるため、アンテナ素子長は無給電素子を搭載することで微調整する必要があり、設計が複雑化するという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、既存のアンテナの構成を変更することなく、小型化を可能とする携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器を提供することを目的とする。

本発明の携帯無線機器は、筐体に設けた第１のアンテナ素子と、前記筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備えた携帯無線機器において、前記筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設けた第２のアンテナ素子とを、前記第１のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置したものである。この構成によれば、携帯無線機器の構成を変更することなく、既存の着脱可能な部品、例えば着せ替えパネルに第２のアンテナ素子を設けるという簡易な構成で、第１のアンテナ素子に流れる電流が第２のアンテナ素子に流れ第２のアンテナ素子が放射素子として機能し、既存のアンテナにおける通話状態での利得を向上することができる。また、第２のアンテナ素子は人体から離して配置するので、ＳＡＲを低減することもできる。また、着脱可能な筐体にアンテナ素子を設けることにより、使用者の好みに応じてアンテナ性能を変更することが可能である。

本発明の折畳式携帯無線機器は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第１の筐体又は前記第２の筐体に設けた第１のアンテナ素子と、前記第２の筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備える折畳式携帯無線機器において、前記第１の筐体又は前記第２の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第２のアンテナ素子とを、前記第１のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置したものである。この構成によれば、折畳式携帯無線機器の構成を変更することなく、既存の着脱可能な部品、例えば着せ替えパネルに第２のアンテナ素子を設けるという簡易な構成で、第１のアンテナ素子に流れる電流が第２のアンテナ素子に流れ第２のアンテナ素子が放射素子として機能し、既存のアンテナにおける通話状態での利得を向上することができる。また、第２のアンテナ素子は人体から離して配置するので、ＳＡＲを低減することもできる。また、着脱可能な筐体にアンテナ素子を設けることにより、使用者の好みに応じてアンテナ性能を変更することが可能である。

また本発明の折畳式携帯無線機器は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第１の筐体に設けた第１のアンテナ素子と、前記第２の筐体内部に設けた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した給電部とを備え、前記導電性ヒンジ部は前記第１のアンテナ素子と前記給電部とを電気的に接続するとともに、前記第１のアンテナ素子及び前記回路基板上のグランドパターンは前記導電性ヒンジ部および給電部を介してダイポールアンテナとして機能する折畳式携帯無線機器において、前記第１の筐体又は前記第２の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第２のアンテナ素子とを、前記第１のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置したものである。

また本発明の折畳式携帯無線機器は、上記の折畳式携帯無線機において、前記第２のアンテナ素子の筐体長手方向の長さが１/２波長又は１/４波長である。

本発明によれば、既存の着脱可能な着せ替え筐体にアンテナ素子を設けることにより、特に通話状態での利得を向上しＳＡＲを低減できる携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器を提供できる。
また、既存のアンテナ素子と新たなアンテナ素子との空間距離は僅かであるが、筐体自体には新たに空間を設ける必要はないため、既存のアンテナの構成を変更することなく、携帯無線機器又は折畳式携帯無線機器を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の構成を示すブロック図であり、同図において、(Ａ)は＋Ｙ軸方向から見た側面図、(Ｂ)は＋Ｘ軸方向から見た正面図を示す。
本実施形態の着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機は、本体部分の筐体が、導電性ヒンジ部４を介して開閉自在に連結された（第１の筐体を構成する）上側筐体１及び（第２の筐体を構成する）下側筐体２と、上側筐体１に着せ替え可能に取付けた（着せ替えパネルを構成する）第３の筐体３とを備えている。

上側筐体１は、第１のアンテナ素子(カバー)１１とケース１２とで構成され、このうち、第１のアンテナ素子１１は金属フレームで構成される。また、第１のアンテナ素子１１は、＋Ｘ軸方向（人体に近い側）へ配置される。なお、第１のアンテナ素子１１である金属フレームには、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を用いる。

さらに、上側筐体１には、着脱式アンテナ装置を構成する第３の筐体３と第２のアンテナ素子１３とがネジ３１で固定されている。第３の筐体３は樹脂で形成されているが、第２のアンテナ素子１３は金属で形成される。ネジ３１は、第１のアンテナ素子(金属フレーム)１１の４隅に設けたネジ受け１１Ａ（図１（Ａ）参照）と第３の筐体３に設けたネジ孔３２（図２（Ａ）参照）を介して固定させることにより、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１３とが電気的に接続する。つまり、第２のアンテナ素子１３を第３の筐体３のネジ孔３２周辺に固定しておけば、図２（Ｂ）に示すように、ネジ３１を介して、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１３を電気的に接続できる。なお、第３の筐体３は、ネジ３１を取り外すことにより上側筐体１から取り外すことも可能であり、着脱可能としている。

下側筐体２は、回路基板２１と給電部２２などを備えており、このうち、回路基板２１に設けた給電部２２は導電性ヒンジ部４側へ給電を行う。このため、第１のアンテナ素子１１と給電部２２は、導電性ヒンジ部４により電気的に接続されており、第１のアンテナ素子１１及び回路基板２２のグランドパターンは、導電性ヒンジ部４および給電部２２を介してダイポールアンテナとして動作する。

また、導電性ヒンジ部４は、導電性の金属で構成されており、本実施形態では、直径１０ｍｍ程度、長さ４０ｍｍ程度の円柱形状を呈している。この導電性ヒンジ部４は、前述したように上側筐体１と下側筐体２とを回動自在に連結しており、これによって折畳式の携帯無線機を構成する。なお、この折畳式携帯無線機は、導電性ヒンジ部４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つの使用状態をとる。

次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の構成について、具体的に説明する。なお、図２において、図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
第３の筐体３は、既存の着脱可能な構造のものを用いており、例えば着せ替えパネルなどで構成している。なお、この着せ替えパネルなどは、色やデザインなど携帯無線機の使用者が自分の好みに応じて交換可能である。一方、第２のアンテナ素子１３は、第３の筐体３である着せ替えパネルの一部に取付けるようになっているが、導体で構成されているので、ＳＡＲを低減のためにこの第２のアンテナ素子１３を第３の筐体３の−Ｘ軸方向(人体から遠い側)の面に装着している。

本実施形態では、上側筐体１と第１のアンテナ素子１１は、幅方向（図２（Ａ）ではＹ軸方向）の長さ及び長手方向の長さが第３の筐体３の幅方向の長さ（a）及び長手方向（図２（Ａ）ではＺ軸方向）の長さ（ｂ）と同一である。また、上側筐体１の厚さ方向（図２（Ａ）ではＸ軸方向）の長さ（ｃ）は、１０．９５±１（ｍｍ）、第３の筐体３を装着した時の上側筐体１の厚さ方向の長さは、１１．９５±１ｍｍである。一方、下側筐体２は、幅方向の長さが４８．５±１（ｍｍ）、長手方向の長さが１０１．２±１．８（ｍｍ）、厚さ方向の長がを１０．８５±１（ｍｍ）である。また、回路基板２１は、幅方向の長さが４０±１．８（ｍｍ）、長手方向の長さが９０±１．８（ｍｍ）である。
さらに、本実施形態では、図２において、第３の筐体３および第２のアンテナ素子１３の幅方向の長さ（ａ）が４７．５±１．８（ｍｍ）、第３の筐体３の長手方向の長さ（ｂ）が８６±１．８（ｍｍ）、第２のアンテナ素子１３の長手方向の長さがｂ_０、第３の筐体３の厚さ方向の長さ（ｃ）が１±０．５（ｍｍ）、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１３との距離（ｄ）が９±１．８（ｍｍ）である。第３の筐体３および第２のアンテナ素子１３を固定するネジ孔３２（図２（Ａ）参照）の位置は、第３の筐体３（着せ替えパネル）の４隅から幅方向に１ｍｍ、長手方向に３〜４ｍｍ程度内側に設けてある。

次に、図３〜図１１を用いて、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機が有する各種の効果について説明する。ここで、各図における状態(α)〜(δ)は、着脱式アンテナ装置を構成する第３の筐体３と第２のアンテナ素子１３についての各種条件を示すものであり、それぞれ、(α)は着せ替えパネルなし(第３の筐体３および第２のアンテナ素子１３を装着しない)、(β)は着せ替えパネルあり(第３の筐体３を装着するが、第２のアンテナ素子１３を装着しない)、(γ)は着せ替えパネルあり(第３の筐体３および第２のアンテナ素子１３を装着するが、銅テープを着せ替えパネルの半面に装着。但し、ｂ_０＝４３±１．８（ｍｍ）で約λ/４の長さ)、(δ)は着せ替えパネルあり(第３の筐体３および第２のアンテナ素子１３を装着するが、銅テープをパネルの全面に装着。但し、ｂ＝ｂ_０＝８６±１．８（ｍｍ）で約λ/２の長さ)である。なお、測定周波数は２ＧＨｚ帯、折畳式形態無線機は開いた状態、ネジ３１は装着した状態とする。

初めに、図３のグラフを用いて、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の近傍における磁界強度の最大値の変化を示す。図３の測定結果によれば、(β)に比べて(δ)の磁界強度の最大値は、＋Ｘ軸方向で１１％減少、−Ｘ軸方向で２５％増大している。このことから、第１のアンテナ素子１１に流れる電流が第２のアンテナ素子１３にも流れていることが分かる。

次に、図４及び図５を参照しながら本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の磁界分布(＋Ｘ軸方向)を、また、図６及び図７を参照しながら本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の磁界分布(−Ｘ軸方向)を、それぞれ説明する。なお、図４及び図５と図６及び図７との相違点は、前者が人体側での磁界分布、後者が人体側から離れた方向での磁界分布を示すものである。また、図４から図７において、濃淡は磁界強度を示し、黒が濃いほど磁界強度は高い。単位はｄＢである。
アンテナ電流の多くは、ダイポールアンテナの構成要素である第１のアンテナ素子１１へ給電を行う導電性ヒンジ部４と給電部２２へ集中する傾向にある。特に、導電性ヒンジ部４は通話時において人体に近接するため、ＳＡＲを低減する上で不利となる。
初めに、図４及び図５の分布(＋Ｘ軸方向)図によれば、第２のアンテナ素子１３の金属面積が増えるに従い、第１のアンテナ素子１１の磁界強度は低減する傾向にある。一方、図６及び図７の分布(−Ｘ軸方向)図によれば、第２のアンテナ素子１３の金属面積が増えるに従い、第２のアンテナ素子１３の磁界強度は増大する傾向にある。つまり、第２のアンテナ素子１３を追加し、さらにその面積を拡張することで、第１のアンテナ素子１１の電流は徐々に低減する一方、第２のアンテナ素子１３の電流が徐々に増大していることが確認できる。
以上により、第２のアンテナ素子１３を第１のアンテナ素子１１から所定の間隔(ここでは９ｍｍ程度)を隔てて配置することにより、第１のアンテナ素子１１に流れる電流を第２のアンテナ素子１３に流すことができ、第２のアンテナ素子１３が放射素子として機能し、第２のアンテナ素子１３の面積により電流が変化することが分かる。

次に、図８を参照しながら、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を説明する。なお、この図８は、折畳式携帯無線機を開いた状態とし、左手で保持して耳元に沿えた時の水平面内のアンテナ利得を示す。
図８に示すグラフ(通話時利得の測定結果)によれば、第２のアンテナ素子１３を使用した場合(δ)での値)の折畳式携帯無線機の通話時利得は、第２のアンテナ素子１３を使用しない場合(β)での値)に比べて、４〜１３％程度向上する。

次に、図９は、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機を図８で測定した同一状態における通話時放射パターンである。この通話時放射パターンは、折畳式携帯無線機を使用者（生体耳元）が保持した時(図９の座標系参照)のＸＹ断面上の放射パターンであり、ＸＹ断面と垂直なＺ軸方向の放射成分が垂直偏波、ＸＹ断面と水平な放射成分が水平偏波である。
この図９に示す測定結果によれば、第２のアンテナ素子１３を使用した着脱式アンテナ装置を備える折畳式携帯無線機の通話時放射パターン(Ｄ)は、第２のアンテナ素子１３を使用しない場合の通話時放射パターン(Ｂ)と比べて、１９４５ＭＨｚで０°及び１５０°方向の垂直偏波成分が増え、２１５０ＭＨｚで９０°〜１５０°方向の垂直偏波成分が増えており、図８の結果と一致する。

次に、図１０に示すグラフを参照しながら、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果(ＳＡＲの測定結果)について説明する。
この図１０に示すグラフによれば、第２のアンテナ素子１３を使用した着脱式アンテナ装置のＳＡＲ(（δ）の値)は、第２のアンテナ素子１３を使用しないＳＡＲ(（β）の値)と比べて、１１％程度低減されることが分かる。

次に、図１１には、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機のＳＡＲ分布図を示す。
この図１１に示す分布図によれば、ＳＡＲの高いエリアは、第２のアンテナ素子１３を使用した着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機(（Ｃ）の場合)が、第２のアンテナ素子１３を使用しない(（Ｂ）の場合)と比べて、狭まっていることが分かる。

このように、本実施形態の着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機によれば、既存のアンテナの構成を変更することなく、折畳式携帯無線機に対して既存の着脱可能な着せ替えパネルなどにアンテナ素子を設けるという簡易な構成で、アンテナの通話状態での利得を向上しＳＡＲを低減できる。しかも、既存のアンテナ素子と新たなアンテナ素子との空間距離は例えば９ｍｍ程度であるが、人体側に第１のアンテナ素子を設け、人体と離れた側に第２のアンテナ素子を配置し、筐体の厚さを利用することで、筐体内部に新たに空間を設ける必要がないため、携帯無線機の小型化が可能となる。さらに、着脱可能な着せ替えパネルなどに各種のアンテナ素子を設けることにより、使用者の好みに応じてアンテナ性能を変更することも可能である。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明の携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器は、既存の着脱可能な着せ替え筐体にアンテナ素子を設けることにより、特に通話状態での利得を向上させることができるとともにＳＡＲを低減できる効果を有し、携帯電話機等に有用である。

（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る折畳式携帯無線機の構成を示す側面図及び正面図 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る着脱式アンテナ装置の要部構成を示す側面図及び説明図 本発明の実施形態に係る折畳式携帯無線機の近傍における磁界強度の最大値の変化を示すグラフ （Ａ）はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、（Ｂ）は着せ替えパネルがない場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(＋Ｘ軸方向)を示すグラフ、（Ｃ）は着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布を示すグラフ （Ａ）はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、（Ｂ）は銅テープを半面取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(＋Ｘ軸方向)を示すグラフ、（Ｃ）は銅テープを全面に取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(＋Ｘ軸方向)を示すグラフ （Ａ）はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、（Ｂ）は着せ替えパネルがない場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−Ｘ軸方向)を示すグラフ、（Ｃ）は着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−Ｘ軸方向)を示すグラフ （Ａ）はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、（Ｂ）は銅テープを半面取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−Ｘ軸方向)を示すグラフ、（Ｃ）は銅テープを全面に取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−Ｘ軸方向)を示すグラフ その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機のアンテナ利得効果を示すグラフ(通話時利得の測定結果) その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を示す通話時放射パターンであり、（Ａ）は着せ替えパネルがない場合、（Ｂ）は着せ替えパネルがある場合、（Ｃ）は銅テープを半面取付けた着せ替えパネルがある場合、（Ｄ）は銅テープを全面に取付けた着せ替えパネルがある場合 その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を示すグラフ(ＳＡＲの測定結果) その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を示すＳＡＲ分布図であり、（Ａ）はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、（Ｂ）は着せ替えパネルがない場合のＳＡＲ分布を示すグラフ、（Ｃ）は着せ替えパネルがある場合のＳＡＲ分布を示すグラフ 従来のＳＡＲ低減技術が施された携帯無線機を示す斜視図

符号の説明

１ 第１の筐体（上側筐体）
１１ 第１のアンテナ素子(カバー)
１１Ａ ネジ受け
１２ ケース
１３ 第２のアンテナ素子（着脱式アンテナ装置）
２ 第２の筐体（下側筐体）
２１ 回路基板
２２ 給電部
３ 第３の筐体（着せ替えパネル；着脱式アンテナ装置）
３１ ネジ
３２ ネジ孔
４ 導電性ヒンジ部

Claims (4)

1. 筐体に設けた第１のアンテナ素子と、前記筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備えた携帯無線機器において、
   前記筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設けた第２のアンテナ素子とを、前記第１のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置した携帯無線機器。
2. 第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第１の筐体又は前記第２の筐体に設けた第１のアンテナ素子と、前記第２の筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備える折畳式携帯無線機器において、
   前記第１の筐体又は前記第２の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第２のアンテナ素子とを、前記第１のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置した折畳式携帯無線機器。
3. 第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第１の筐体に設けた第１のアンテナ素子と、前記第２の筐体内部に設けた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した給電部とを備え、前記導電性ヒンジ部は前記第１のアンテナ素子と前記給電部とを電気的に接続するとともに、前記第１のアンテナ素子及び前記回路基板上のグランドパターンは前記導電性ヒンジ部および給電部を介してダイポールアンテナとして機能する折畳式携帯無線機器において、
   前記第１の筐体又は前記第２の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第２のアンテナ素子とを、前記第１のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置した折畳式携帯無線機器。
4. 請求項２又は３の記載の折畳式携帯無線機器において、前記第２のアンテナ素子の筐体長手方向の長さは、１/２波長又は１/４波長である折畳式携帯無線機器。

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