JP2007013442A - 携帯無線機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 高いダイバーシチ利得と高いアンテナ効率、さらには高い放送受信感度を得ることができる携帯無線機器を提供する。
【解決手段】 下部筐体１にホイップアンテナ４を配置するとともに、上部筐体２にホイップアンテナ５を配置し、グランド板１１とグランド板２２を高周波的に切り離すことにより、高いアンテナ効率とダイバーシチ利得を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、折畳式の携帯無線機器に係り、特にダイバーシチアンテナを備えた携帯無線機器に関する。

一般に、折畳式の携帯電話機は、上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結した開閉自在な機構を有するものであり、開いて使用する状態（開状態）のときに閲覧する表示画面を大型化できるといった利便性と、閉じて使用する状態（閉状態）のときにコンパクトな形状にできるといった携帯容易性との２つの利点を有している。
また、上部筐体と下部筐体を連結する機構として、異なる２つの方向に設けた回転軸を中心に回転可能な、所謂２軸ヒンジ機構を用いることで、表示画面の向きを様々な方向に向けて使用することができるという利点もある。

一方、携帯電話機に搭載されるダイバーシチアンテナとして、例えば特許文献１に開示されているように、同一筐体に２本の線上アンテナを設置したものが知られている。また、例えば特許文献２に開示されているように、同一筐体に、モノポールアンテナと取り外し可能なアンテナとを配設したものも知られている。
特開平９-２１４２３７号公報 特開平１１-２５１９８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、同一筐体に２つのアンテナを配設した構成では、アンテナに対してグランド板として動作する筐体が両アンテナで共通となるため、アンテナ電流が共通のグランドを流れることになる。このため、アンテナ間結合度が高くなることにより、アンテナ間相関が高くなり、ダイバーシチ利得が低下するという問題があった。

また、特許文献２に記載のように、２つのアンテナを同時に動作させる必要がある合成ダイバーシチ方式の場合、両アンテナが常に無線回路インピーダンスで終端されることになり、アンテナ間結合による損失が抑えられず、両アンテナの効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高いダイバーシチ利得と高いアンテナ効率、さらには高い放送受信感度を得ることができる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、第１筐体と、第２筐体と、前記第１筐体と前記第２筐体とを回動可能に連結するヒンジ部と、前記第１筐体に配設した第１アンテナ素子と、
前記第２筐体に配設した第２アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とでダイバーシチ動作を行う無線回路とを備える。この構成により、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の結合度を低くできるため高いダイバーシチ利得が得られる。

また、本発明の携帯無線機器は、前記第１筐体に前記第１アンテナ素子のグランドとして動作する第１グランド板と、前記第２筐体に前記第２アンテナ素子のグランドとして動作する第２グランド板とを備え、前記第１グランド板と前記第２グランド板との間は、前記ヒンジ部において、高周波的に遮断するか、所定のインピーダンスにより接続する。この構成により、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の結合度を低くできるため高いアンテナ効率が得られる。

また、本発明の携帯無線機器は、前記第１アンテナ素子を前記第１筐体の前記ヒンジ部近傍に配置するとともに、前記第２アンテナ素子は前記第２筐体の前記ヒンジ部から所定の間隔を隔てた位置に配置する。この構成により、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の結合度をさらに低くできるため高いダイバーシチ利得とアンテナ効率が得られる。

また、本発明の携帯無線機器は、前記第２アンテナ素子を前記第２筐体の前記ヒンジ部と近接している側とは反対側の端部に配置する。

また、本発明の携帯無線機器は、前記無線回路を前記第１筐体内部に配置するとともに、前記無線回路と前記第２アンテナ素子とは、前記ヒンジ部を介して配置する高周波ケーブルにより接続する。この構成により、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の結合度をさらに低くできるため高いダイバーシチ利得とアンテナ効率が得られる。

また、本発明の携帯無線機器は、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子のいずれか一方又は両方が、可倒式ホイップ構造を有する。この構成により、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の結合度をさらに低くできるとともに、様々な使用状態に対して使用者が、ダイバーシチ利得が高い状態に調整することができる。

また、本発明の携帯無線機器は、前記無線回路が、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とを用いた合成ダイバーシチ動作を行う。この構成により、高いダイバーシチ利得が得られる。

また、本発明の携帯無線機器は、前記第１筐体と前記第２筐体との開閉状態又は位置関係を検出する手段を備えるとともに、前記検出結果に応じて、前記無線回路の合成ダイバーシチ動作における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との重み付け条件を変更させる手段を備える。この構成により、様々な使用状態に応じて常に高いダイバーシチ利得が得られる。

また、本発明の携帯無線機器は、前記無線回路が放送受信回路であって、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、放送受信用アンテナとして動作する。この構成により、放送受信感度を高くすることができる。

本発明によれば、高いダイバーシチ利得と高いアンテナ効率、さらには高い放送受信感度を得ることができる携帯無線機器を提供できる。

以下、本発明の実施形態について、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携帯無線機を示すものであり、この携帯無線機は、第１筐体を構成する下部筐体１と、第２筐体を構成する上部筐体２と、この下部筐体１及び上部筐体２を回転自在に連結する回転ヒンジ部３とを備えており、回転折畳型の携帯無線機を構成している。

図１は、下部筐体１と上部筐体２を１８０度開いた状態を示しており、この下部筐体１と上部筐体２は、例えば、長辺が１０ｃｍ程度、短辺が５ｃｍ程度の寸法に形成されている。
このうち、下部筐体１には、操作キーなどを有する操作部（図示せず）が設置されているほか、回転ヒンジ部３の近傍に、ホイップアンテナ４が配置されている。このホイップアンテナ４は、下部筐体１内部の給電端子１２によって整合回路１３と電気的に接続されている。この整合回路１３のグランドはグランド板１１に接続されている。このグランド板１１は、例えば下部筐体１の内部に配置される回路基板で構成しており、図示しないがグランドパターンが形成してある。この構成により、ホイップアンテナ４は、グランド板１１に対して不平衡給電されたモノポールアンテナとして動作する。

一方、上部筐体２には、液晶表示部２１及びグランド板２２が配置されているほか、回転ヒンジ部３と対向する側に、ホイップアンテナ５が配置されている。このホイップアンテナ５は、上部筐体２内部の給電端子２３によって整合回路２４と電気的に接続されている。整合回路２４のグランドはグランド板２２に接続されている。このグランド板２２は、例えば上部筐体２の内部に配置される回路基板で構成しており、グランドパターンが形成してある。この構成により、ホイップアンテナ５は、グランド板２２に対して不平衡給電されたモノポールアンテナとして動作する。

また、下部筐体１に設けた整合回路１３は受信回路１４に接続される一方、上部筐体２に設けた整合回路２４は、高周波ケーブル６を介して、下部筐体１に設けた受信回路１５に接続されている。この受信回路１４及び受信回路１５は、地上ディジタルテレビジョン放送信号をベースバンド信号に変換するチューナとして動作する。そのベースバンド信号は、受信回路１４及び受信回路１５とともに無線回路を構成するベースバンド処理部１６に入力され、このベースバンド処理部１６において、例えば最大比合成や等利得合成などの合成ダイバーシチ処理が施される。

本実施形態のホイップアンテナ４及びホイップアンテナ５は、放送受信用アンテナ、特に地上ディジタルテレビジョン放送受信用アンテナとして機能するようになっており、以下これに沿って説明する。この地上ディジタルテレビジョン放送の周波数帯域は、４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚであり、波長は７０ｃｍから４０ｃｍ程度となる。なお、本発明のホイップアンテナ４及びホイップアンテナ５は、本実施形態のような放送受信用途に限らず、携帯電話通信の受信用又は送信用アンテナとして用いても、動作原理や得られる効果が同様であることは言うまでもない。

ここで、ホイップアンテナ４及びホイップアンテナ５の素子長は、例えば１３ｃｍに設定すれば、上記の周波数帯域の中心周波数において約１／４波長となる。したがって、このホイップアンテナ４及びホイップアンテナ５は、１／４波長モノポールアンテナとして動作することになり、この場合はグランド板１１及びグランド板２２にアンテナ電流が分布することになる。なお、ホイップアンテナ４、５の素子長は、１／４波長に限るものではなく、グランド板にある程度のアンテナ電流が分布する長さ、例えば、１／８波長から１波長程度であれば、ほぼ同様な作用及び効果が得られる。

また、ホイップアンテナ４及びホイップアンテナ５は、同一の周波数に共振するように設定されており、一般に全長が２０ｃｍ程度の大きさである携帯電話機を想定すると、両アンテナは０．５波長以下の間隔で近接することになる。このような場合、両アンテナ間の結合度が高くなり、各アンテナについて、それぞれのアンテナ効率が劣化したり、アンテナ間相関が高くなり、ダイバーシチ利得が低下する、という問題が起きるおそれがある。特に、その問題は、両アンテナが不平衡給電されるグランド板が共通である場合に顕著となる。
ここで、仮に、ベースバンド処理部１６がホイップアンテナ４又はホイップアンテナ５のいずれか一方の系を選択する選択ダイバーシチとして動作する構成であるとすれば、ある瞬間においては、ホイップアンテナ４又はホイップアンテナ５のいずれか一方が動作すればよい。その場合、両アンテナの非動作側を所定のリアクタンスで終端することにより、動作側アンテナのアンテナ効率やアンテナ利得の劣化を抑える、という効果を得ることが可能となる。しかしながら、ベースバンド処理部１６が合成ダイバーシチ動作を行う場合は、常に両アンテナが同時に動作する必要があり、上記のリアクタンスで終端する対策が施せない。
そこで、本実施形態では、上記の問題を解決するために、図１に示すように、ホイップアンテナ４を下部筐体１のグランド板１１に対して不平衡給電するとともに、ホイップアンテナ５を上部筐体２のグランド板２２に対して不平衡給電し、さらにグランド板１１とグランド板２２を高周波的に切り離して下部筐体１及び上部筐体２に配置するように構成してある。これにより、高いアンテナ効率と高いダイバーシチ利得を得ることができる。この時、回転ヒンジ部３は、グランド板１１とグランド板２２が電気的に接続することがないように構成することが望ましい。

また、グランド板１１とグランド板２２は、例えば同軸ケーブルで構成される高周波ケーブル６のグランド側外導体で接続することになるが、高周波ケーブル６を例えば１０ｃｍ程度以上の長さを有するように構成すれば、グランド板１１とグランド板２２は一定の高周波インピーダンスで接続されることになる。その結果、グランド板１１とグランド板２２が共通となることはなく、高いアンテナ効率と高いダイバーシチ利得を得ることができる。

ここで、下部筐体１には、前述したように、操作キー（図示しない）が配置されており、下部筐体１は使用者の手で保持されることになる。一方、上部筐体２には、前述したように、表示部２１が配置されており、使用者の手で保持されることがない。このため、ホイップアンテナ４を回転ヒンジ部３近傍に配置すると、ホイップアンテナ５を上部筐体２の上端部、即ち回転ヒンジ部３から離れた位置に配置することにより、両ホイップアンテナ４、５は、使用者の手に近接することがなく、かつ、一定の間隔を確保することができる。
このように、ホイップアンテナ４を回転ヒンジ部３近傍に配置するとともに、ホイップアンテナ５が上部筐体２に取り付けられる位置を回転ヒンジ部３から極力離れるように、例えば上部筐体２の上端部に配置しておけば、両ホイップアンテナ４、５間の間隔は、一般に折畳式の携帯電話機の上部筐体の長手寸法である７から１０ｃｍ程度に確保されることになり、例えば０．１から０．２波長程度を隔てられることになる。これに加えて、グランド板１１とグランド板２２が共通にならないということにより、両アンテナ間結合が抑えられ、かつアンテナ間相関を低くできるといった効果が得られるので、高いアンテナ効率と高いダイバーシチ利得が得られる。

次に、本実施形態の回転折畳型の携帯無線機について、各種の使用態様におけるアンテナ特性について、説明する。
初めに、図２に示すように、下部筐体１に対して上部筐体２をストレートに開いた状態（同図においてＡの状態）から上部筐体２を９０度時計回りに回転させた状態（同図においてＢの状態）について説明する。このＢの状態を、表示部１６は横長配置となり、テレビジョン映像を見るには都合がよい状態となる。
ここで、ホイップアンテナ５は、図３に示すように、回転支持部５Ａによって１８０度方向を変える（図３において、Ｃの状態から、Ｄの状態、さらにＥの状態）ことができる可倒式構造を備えている。従って、図２に示すように、上部筐体２を９０度回転させた状態では、ホイップアンテナ５を上方向に向ける（Ｄの状態）ことで、ホイップアンテナが横方向に突出することがないので邪魔にならず、使い勝手の上では都合がよい。
このＤの状態においても、ホイップアンテナ５が上部筐体２に取り付けられる位置を回転ヒンジ部３から極力離れるように、例えば上部筐体２の上端部に配置しておけば、両ホイップアンテナ４、５間の間隔は、例えば７から１０ｃｍ程度に確保されることになる。さらにグランド板１１とグランド板２２が共通にならない。これにより、両アンテナ間結合が抑えられ、かつアンテナ間相関を低くできるといった効果が同様に得られるので、高いアンテナ効率と高いダイバーシチ利得が得られる。

次に、図４に示すように、下部筐体１と上部筐体２を重ねて閉じた状態について説明する。この状態においても、表示部２１は横長となり、テレビジョン映像を見るには都合がよく、かつ、コンパクトなサイズとなり使い勝手がよい。
ここで、ホイップアンテナ４は、図５に示すように、回転支持部４Ａによって１８０度方向を変えることができる可倒式構造を備えており、図４に示す状態においては、ホイップアンテナ４を上方向に向けることで、ホイップアンテナが横方向に突出することがなく図３の場合と同様に、使い勝手の上では都合がよい。
この状態においても、ホイップアンテナ５が上部筐体２に取り付けられる位置を回転ヒンジ部３から極力離れるように、例えば上部筐体２の上端部に配置しておけば、両ホイップアンテナ４、５間の間隔は、例えば７から１０ｃｍ程度に確保されることになる。さらにグランド板１１とグランド板２２が共通にならない。これにより、両アンテナ間結合が抑えられ、かつアンテナ間相関を低くできるといった効果が同様に得られるので、高いアンテナ効率と高いダイバーシチ利得が得られる。
上記に説明したように、ホイップアンテナ４を下部筐体１の回転ヒンジ部３の近傍に配置しておき、ホイップアンテナ５を上部筐体２の回転ヒンジ部３から極力離れた位置に配置し、両ホイップアンテナ４、５をそれぞれ可倒式構造とすることにより、様々な筐体の回転位置状態において、常に、両ホイップアンテナ４、５が使用者の手に近接することがなく、かつ各状態において取りうる最大限の間隔を隔てることができ、さらにグランド板１１とグランド板２２が共通にならないことが相乗的に効果を奏し、高いアンテナ効率と高いダイバーシチ利得が得られる。
さらに、ホイップアンテナ４は、図５に示す収納部１Ａに収納可能な構造とすれば、テレビジョン放送を受信しない時は突起物がないコンパクトな状態にすることができる。

また、上記したように、図１に示すような下部筐体１及び上部筐体２を１８０度開いた状態、図２に示すような下部筐体１及び上部筐体２を９０度開いた状態、図４に示すような下部筐体１及び上部筐体２を閉じた状態のそれぞれの状態において、ホイップアンテナ４とホイップアンテナ５のアンテナ効率はわずかに変動する。
例えば、図１に示す状態では、ホイップアンテナ５の利得が高くなり、図２及び図４に示す状態ではホイップアンテナ４の利得が高くなる。そこで、このような様々な筐体の状態を検出する手段として、例えばホール素子と永久磁石などの組み合わせのものを備えるようにして、この検出結果に応じてベースバンド処理部１５における合成ダイバーシチ処理の各アンテナ系の重み付け係数を変更するように設定すれば、各筐体の状態に適応した最適なダイバーシチ効果も得ることができる。

さらに、上記の各状態においては、グランド板１１とグランド板２２との位置関係が変化する。これにより、両アンテナ間の結合度が変化する。そこで、上記の筐体の状態を検出した結果に応じて、ベースバンド処理部１６における合成ダイバーシチ処理の位相条件や処理間隔などの各種パラメータを最適に変化させることにより、各筐体の状態に適応した最適なダイバーシチ効果を得ることができる。

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。
即ち、本実施形態では、ホイップアンテナ４及びホイップアンテナ５を放送受信用アンテナとして説明してきたが、携帯電話通信用アンテナであっても同様な効果が得られる。また、ホイップアンテナは可倒構造に限るものではなく、可倒部を有しない構成であっても一定の効果が得られる。
また、本実施形態では、アンテナ素子としてホイップアンテナを用いたが、例えば内蔵アンテナをそれぞれ下部筐体１及び上部筐体２に配置しても、同様な効果が得られる。
また、本実施形態では、回転ヒンジ部３を回転２軸構造として説明したが、例えば１軸ヒンジ構造など、下部筐体１と上部筐体２に分割された筐体構造を有する携帯無線機であれば、同様な効果が得られる。
また、一般に、回転ヒンジ部で連結された上、下部筐体では、電気信号や電源を上、下部筐体間を接続する配線ラインが必要となるが、この配線ラインは例えばその長さを５ｃｍから１０ｃｍ程度に設定することにより、上、下部筐体内のグランド板間に一定の高周波インピーダンスを装荷できるようにすることが望ましい。

本発明の携帯無線機器は、高いアンテナ効率と高いダイバーシチ利得が得られる効果を有し、放送受信用ダイバーシチアンテナシステム又は携帯電話通信用ダイバーシチアンテナシステムとして、携帯無線機器の高感度性能を実現することで有用である。

本発明の実施形態に係る携帯無線機の概略構成図（下部、上部筐体を１８０度開いた状態） その携帯無線機の上部筐体を９０度旋回させた状態を示す説明図 その携帯無線機の上部筐体のホイップアンテナの可倒構造を説明する説明図 その携帯無線機の下部、上部筐体を閉じ、各ホイップアンテナを起立させた状態を示す説明図 （Ａ）、（Ｂ）はその携帯無線機の下部筐体のホイップアンテナの可倒構造を説明する図

符号の説明

１ 下部筐体（第１筐体）
１Ａ 収納部
１１ グランド板（第１グランド板）
１２ 給電端子
１３ 整合回路(無線回路)
１４ 受信回路(無線回路)
１５ 受信回路(無線回路)
１６ベースバンド処理部(無線回路)
２ 上部筐体（第２筐体）
２１ 表示部
２２ グランド板（第２グランド板）
２３ 給電端子
２４ 整合回路(無線回路)
３ 回転ヒンジ部（ヒンジ部）
４ ホイップアンテナ（第１アンテナ素子）
４Ａ 回転支持部
５ ホイップアンテナ（第２アンテナ素子）
５Ａ 回転支持部
６ 高周波ケーブル

Claims (9)

1. 第１筐体と、
   第２筐体と、
   前記第１筐体と前記第２筐体とを回動可能に連結するヒンジ部と、
   前記第１筐体に配設した第１アンテナ素子と、
   前記第２筐体に配設した第２アンテナ素子と、
   前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とでダイバーシチ動作を行う無線回路とを備える携帯無線機器。
2. 前記第１筐体に前記第１アンテナ素子のグランドとして動作する第１グランド板と、
   前記第２筐体に前記第２アンテナ素子のグランドとして動作する第２グランド板と
   を備え、
   前記第１グランド板と前記第２グランド板との間は、前記ヒンジ部において、高周波的に遮断するか、所定のインピーダンスにより接続する請求項１に記載の携帯無線機器。
3. 前記第１アンテナ素子は前記第１筐体の前記ヒンジ部近傍に配置するとともに、
   前記第２アンテナ素子は前記第２筐体の前記ヒンジ部から所定の間隔を隔てた位置に配置する請求項１又は２に記載の携帯無線機器。
4. 前記第２アンテナ素子は前記第２筐体の前記ヒンジ部と近接している側とは反対側の端部に配置する請求項３に記載の携帯無線機器。
5. 前記無線回路を前記第１筐体内部に配置するとともに、
   前記無線回路と前記第２アンテナ素子とは、前記ヒンジ部を介して配置する高周波ケーブルにより接続する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の携帯無線機器。
6. 前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子のいずれか一方又は両方が、可倒式ホイップ構造を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の携帯無線機器。
7. 前記無線回路は、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とを用いた合成ダイバーシチ動作を行う請求項１乃至６のいずれか１項に記載の携帯無線機器。
8. 前記第１筐体と前記第２筐体との開閉状態又は位置関係を検出する手段を備えるとともに、
   前記検出結果に応じて、前記無線回路の合成ダイバーシチ動作における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との重み付け条件を変更させる手段を備える請求項７に記載の携帯無線機器。
9. 前記無線回路は放送受信回路であって、
   前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、放送受信用アンテナとして動作する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の携帯無線機器。

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