JP2007142745A - 携帯無線装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】静電気対策と、所要の周波数域の無線電波に対するアンテナ特性の向上とを同時に実現可能にでき、しかも小型化にも好適な携帯無線装置を提供する。
【解決手段】上部筐体1及び下部筐体2と、この上部筐体1及び下部筐体2を連結させる連結部3とを備えた携帯無線機であって、上部筐体1に設けたアンテナとして動作する板状の金属フレーム1Aと、所定長さを有する導体部41及びこの導体部41と一体に形成され一端が金属フレーム1Aと電気的に接続されるとともに他端部が下部筐体2に設けた給電部24及びインダクタ5を介してグランド(GND2)と電気的に接続された強連結部42を有し連結部3内部に設置される導体素子4とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、携帯電話機、PHS(Personal Handyphone System)、若しくはPDA(Personal Digital Assistant)などの携帯無線装置に係り、特に2つの筐体が連結部を介して、開閉自在に、回転自在に、若しくはスライド自在に連結された携帯無線装置に関する。
近時、携帯電話機として各種のものが提案されており、例えば2つの筐体が連結部を介して、開閉自在に、回転自在に、若しくはスライド自在に連結されたものが各種開発されている。また、このような携帯電話機にあっては、小型化・薄型化が図られており、アンテナを筐体内部に内蔵させたものも開発されている(例えば、特許文献1参照)。即ち、この折畳式の携帯電話機は、上部筐体に金属板などで構成したアンテナ素子を設置するとともに、ヒンジ部を介して下部筐体の内部の給電部と接続するように構成されており、アンテナを筐体内部に設置することにより、筐体の小型化・薄型化を図ることができるようになっている。
ところで、このような携帯電話機にあっては、静電気の影響で各種の電子部品などに誤動作などを発生して通信品質の劣化を招く虞がある。そこで、例えば前述の折畳式の携帯電話機の場合、連結部の内部に薄板状の金属などを配設するとともに、この金属を介して上部筐体及び下部筐体の内の各グランドを接続させることにより、上部筐体側に発生した静電気を下部筐体のグランドに逃がす構成のものが開発されている。
ところが、このような構成の静電気対策を施した折畳式の携帯電話機の場合には、その一方で、静電気対策用の金属板を設けたことによる放射素子の短絡などの理由から、特にアンテナ性能の劣化を招きやすくなるといった現象も発生している。
そこで、このような携帯電話機にあっては、アンテナ品質の劣化を防止する手段として、例えば半波長(λ/2)相当分の長さを有する金属性の無給電素子を設置することにより、アンテナ利得の向上を図るような構成のものも提案されている。
特開2001−156898号公報
ところで、前述の静電気対策を施した折畳式の携帯電話機において、アンテナ特性向上のための金属性の無給電素子を、連結部の内部に追加して設置しようとすると、例えば図8に示すように、上部筐体101および下部筐体102を連結する連結部103の内部に、前述した静電気対策用の金属112とともに所定長さの金属111を設置することが必要となる。なお、同図において、符号121は給電部、122は無線部、123はこれらを実装するプリント基板である。
ところが、連結部103内には、上部筐体及び下部筐体を開閉自在に連結するヒンジ軸103Aが設置されているため、このヒンジ軸103Aが邪魔になり、設置スペースの小さな連結部103の内部にこれら2つの金属111、112を同時に設置するのが難しい。即ち、かりにこれら2つの金属111、112を連結部103の内部に設置しようとすると、連結部103自体の大きさがどうしても大型化してしまう。その結果、携帯電話機の大型化を招くので、携帯電話機を小型化する上で問題となっている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、静電気対策と、所要の周波数域の無線電波に対するアンテナ特性の向上とを同時に可能にすることができ、しかも小型化にも好適な携帯無線装置を提供することを目的とする。
本発明の携帯無線装置は、第1筐体と、第2筐体と、前記第1筐体と前記第2筐体を連結させる連結部と、前記第1筐体に設けたアンテナとして動作する板状の金属と、所定長さを有する導体部及びこの導体部と一体に形成され一端が前記金属に接続されるとともに他端が前記第2筐体に設けた給電部及びインダクタを介したグランドに接続される強連結部を有し前記連結部内部に設置された導体素子と、を備えるものである。
上記構成によれば、導体素子である一体の(アンテナ特性向上用)導体部と(静電気対策用)強連結部とを連結部内部に設けており、静電気対策と所要の周波数域の無線電波に対するアンテナ特性の向上とを同時に可能にすることができる。特に、連結部内の導体部は、給電部及び第1筐体の金属と接続させてあるので、従来のような半波長の長さではなくその半分の長さのλ/4相当の長さですみ、連結部の小型化が可能となる。
また、本発明の携帯無線装置は、第1筐体と、第2筐体と、前記第1筐体と前記第2筐体を連結させる連結部と、前記第1筐体または第2筐体に設けるアンテナ素子と、所定長さの導体部及びこの導体部と一体に形成され一端が前記第1筐体内におけるグランドに接続されるとともに他端が前記第2筐体に設けた給電部及びインダクタを介したグランドと接続される強連結部を有し前記連結部の内部に設置された導体素子と、を備えるものである。
上記構成によれば、導体素子である一体の(アンテナ特性向上用)導体部と(静電気対策用)強連結部とを連結部内部に設けており、静電気対策と所要の周波数域の無線電波に対するアンテナ特性の向上とを同時に可能にすることができる。特に、連結部内の導体部は、同様に、従来の半分の長さのλ/4相当の長さですみ、連結部の小型化が可能となる。
また、本発明の携帯無線装置は、前記導体素子の強連結部と前記金属または前記アンテナ素子との間に、インダクタを有するものである。
上記構成によれば、所望の周波数に対応してアンテナ特性を向上させることができるようになる。
また、本発明の携帯無線装置は、前記導体部が、送受信周波数のλ/4相当に対応した長さを有するものである。
上記構成によれば、波長λに対応する所要の周波数域の無線電波による送受信を行う際に、その周波数域でのアンテナ特性を向上させることが可能となる。また、狭くて限られた連結部の内部に、導体部をスペース効率よく配設することが可能となる。
また、本発明の携帯無線装置は、前記インダクタが、送受信周波数帯の種類に対応した1個以上の数で構成されているものである。
上記構成によれば、複数の周波数帯域に対応してアンテナ特性を向上させることが可能となる。
また、本発明の携帯無線装置は、前記連結部が、前記第1筐体と前記第2筐体が開閉する開閉構造、または第1筐体が第2筐体に対して回転する回転構造、若しくは第1筐体が第2筐体に対してスライドするスライド構造のいずれかの構造を有するものである。
上記構成によれば、2つの筐体を連結させる各種タイプの携帯無線装置に対して、幅広く適用させることが可能となる。
本発明によれば、静電気対策と、所要の周波数域の無線電波に対するアンテナ特性の向上とを同時に可能にすることができ、しかも小型化にも好適な携帯電話機を提供できる。
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。
(第1の実施形態)
図1及び図2は、本発明の第1の実施形態に係る折畳式の携帯無線機を示すものであり、この折畳式の携帯無線機は、第1筐体である上部筐体1と、第2筐体である下部筐体2と、この上部筐体1及び下部筐体2を開閉自在に連結するヒンジ部である連結部3とを備えており、本実施形態の場合、800MHz及び2GHzの周波数帯域での送受信を行うことができるデュアルバンド対応の携帯電話機を構成している。
上部筐体1は、下部筐体2と対面する表面(内側の面)に、表示部を構成する表示素子(LCD)11および受話部の開口部12を備える。また、上部筐体1の表示素子11が配置される表面(内側の面)は、第1アンテナ素子として機能する第1グランド(GND1)を構成する上筐体金属フレーム1Aにより形成されている。
この上筐体金属フレーム1Aは、一般に、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などを用いて略矩形状に形成されている。また、この上部筐体1の表面(内側の面)とは反対側の表面(外側の面、つまり上側カバー1B)は、絶縁性の樹脂部材などによって連結部3まで一体に延設されて形成されている。即ち、上部筐体1は、上筐体金属フレーム1Aと上側カバー1Bのそれぞれの開口部分どうしを対向するような状態で接合させ扁平な箱状に形成されている。さらに、この上部筐体1の内部には、表示素子(LCD)11および受話部などを実装する図示しないプリント基板が配設されている。
下部筐体2は、上部筐体1と対面する表面に、操作キー21および送話部の開口部22が配置される。また、この下部筐体2の内部には、(仮想の)アンテナ素子を兼用している第2グランド(GND2)を設けたプリント基板23が配設されている。また、この下部筐体2の操作キー21および送話部の開口部22が形成される表面(内側の面)は、絶縁性の樹脂部材で形成されている(これを下側ケース2Aとよぶ)一方、この下部筐体2の表面(内側の面)とは反対側の表面(外側の面、つまり下側カバー2B)は、上部筐体1と同様に、絶縁性の樹脂部材などによって形成されている。即ち、下部筐体2も、上部筐体1と同様に、下側ケース2Aと下側カバー2Bのそれぞれの開口部分どうしを対向するような状態で接合させて扁平な箱状に形成されている。さらに、この下部筐体2の内部には、第2アンテナ素子として機能する第2グランド(GND2)を構成するプリント基板23が設置されており、このプリント基板23には、給電部24および無線部25などが実装されている。
また、この下部筐体2の下側カバー2Bには、図3に示すように、連結部3に臨む一端部(図1では上端部)に、導電性を有するヒンジ軸20が一体に形成されている。
連結部3は、一端部側に断面略リング状若しくは略C状を呈する軸受け部30が形成されているとともに、中央部側には後述する導体素子4を設置するために十分な大きさの空間スペースを確保した中空状の円筒部を備えている。軸受け部30には、前述した第2筐体2の端部(図1では上端部)に設けた前述のヒンジ軸20を回転自在に軸支している。これにより、連結部3を介して第1筐体1と第2筐体2が開閉自在に連結されている。
導体素子4は、所定長さを有するアンテナ特性を向上させるための導体部41と、この導体部41と一体に形成された静電気対策用の強連結部42とを有しており、連結部3の内部に設置されている。
このうち、導体部41は、強連結部42を設置することにより発生していた、アンテナ特性が劣化する問題を解消させるためのものであり、換言すれば、アンテナ利得の向上を図るためのものであり、従来のものと異なり、強連結部42及びヒンジ軸20を介して給電部24と電気的に接続された放射素子で構成されている。即ち、この導体部41と接続されている強連結部42は、一端に設けた接点42Bがヒンジ軸20に接触・導通している。一方、このヒンジ軸20は、接点42C、42Dを介してプリント基板23上の給電部24と接続している。従って、導体部41は、給電部24と電気的に導通しており、放射素子を構成しているので、その電気長は送受信を行う周波数帯での略λ/2ではなくその半分の略λ/4で済むようになっている。これにより、連結部3内での導体部41の設置スペースを最小限に抑えることができるようになっている。また、本実施形態の導体部41は、800MHzと2GHzの送受信周波数のうち、周波数の高い方(波長λの短い方)、つまり2GHzでの略λ/4の長さを有するものであるが、連結部3という限られた小スペース内でも所要の長さを確保できるようにするため、ミアンダ状に形成されており、その長さを効率的に稼ぐことができるようになっている。
一方、強連結部42は、一端が上筐体金属フレーム1Aに電気的に接続しているとともに、他端部がヒンジ部20、接点42B、接点42C、接点42D、プリント基板23、インダクタ5を介して、下部筐体2に設けた第2グランド(GND2)に電気的に接続されており、上筐体金属フレーム1Aに静電気が発生した場合に、その静電気を下部筐体2の第2グランド(GND2)へ効果的に逃がすことができるようになっている。また、この強結合部42の両端部、即ち、上筐体金属フレーム1Aとの電気的な接続を図る一端部の接点42A及び下部筐体2の第2グランド(GND2)との電気的な接続を図る他端部の接点42Bは、それぞればね式の接点で構成されており、上筐体1と下筐体2とが開閉動作を行っても、ばねによる弾性力により常時安定した状態で接触・導通できるようになっている。
また、この導体素子4と上筐体金属フレーム1Aとの間には、上部筐体1の第1アンテナ素子を構成する第1グランド(GND1)と導体素子4を導通させ、かつ、高周波的に切断するために、図3に示すように、インダクタ5が設置されている。このインダクタ5は、送受信周波数に合わせて所要のチップ定数を有するものであり、巻線構造或いは積層構造を有するコイルで構成されている。本実施形態の場合、この導体素子4は、2つの周波数帯域での送受信を行うことができるようにするため、2種類のチップ定数を有する2つのもの(800MHz及び2GHzに対応するもの)を直列に接続させた構成となっている。なお、このインダクタ5には、固有のインピーダンス成分を有しているが、その値は所要の効果を発揮できる許容範囲内にあれば、特に問題はない。
なお、このインダクタ5は、図4に示すように、強連結部42と導体部41と間(或いは強連結部42自体の一部)に設置するような構成としてもよい。
次に、本実施形態の作用について説明する。
初めに、上部筐体1及び下部筐体2を開いた開状態で送受信を行うときには、強結合部42の両接点42A、42Bがばね式のもので構成しているので、図5(A)に示すように、開状態であっても、上筐体の上筐体金属フレーム1Aである第1グランド(GND1)と下部筐体2の第2グランド(GND2)とに弾性的に接触して電気的に安定した状態で導通している。従って、上筐体金属フレーム1Aに静電気が発生しても、導体素子4の強結合部42を介して下部筐体2の第2グランド(GND2)へその静電気を逃がすことができるので、静電気発生に伴うトラブルが有効に回避できる。また、本実施形態において、2GHzの周波数帯域での送受信を行う場合には、導体素子4の強結合部42と一体で設けた導体部41とインダクタ5とにより、強結合部42による静電気除去対策を設けたことによる弊害を回避しつつ、アンテナ特性の劣化を改善させることもできる。
また、本実施形態では、上筐体1の上筐体金属フレーム1Aと下筐体2の仮想のアンテナ素子を兼用している第2グランド(GND2)とがアンテナを構成している。また、開状態のときには、導体部41が上部筐体1の内部に向けた配置(指向)状態を有しており、この導体部41へのアンテナ電流の集中量がかりに増大したとしても、使用者の頭部との接近を回避した配置となっているので、SARの増大が防止できる。
一方、上部筐体1及び下部筐体2を閉じた状態で相手側からの受信を待つ、待ち受け状態のときにも、強結合部42の両接点42A、42Dがばね式の接点で構成しているので、図5(B)に示すように、第1グランド(GND1)と下部筐体2の第2グランド(GND2)とが接触している。このため、閉状態のときにも、開状態のときと同様に、静電気によるトラブルを有効に回避させることができる。また、2GHzの周波数帯域での送受信を行う場合には、開状態と同様に、導体素子4の強結合部42と一体で設けた導体部41とインダクタ5とにより、強結合部42による静電気除去対策を設けたことによる弊害を回避しつつ、アンテナ特性の劣化を改善させることもできる。
さらに、本実施形態では、上部筐体1及び下部筐体2を閉じた閉状態で(送)受信を行う際に、導体素子4の導体部41が外方に向いており、換言すれば、上部筐体1及び下部筐体2から開放されている。従って、給電部24から給電されている導体部41がその広く開放されている開放方向に向けて所定周波数帯域(2GHz)の電波を(送信及び)受信させることができるので、その周波数帯域での(送)受信するときのアンテナ指向性の向上が図れる。また、本実施形態の折畳式携帯無線機を例えば金属製のテーブルなどに載置しているときに、金属製のテーブルの影響によりアンテナ性能が劣化する虞があるが、外方に向いた導体素子4の導体部41によってアンテナ性能を改善させることができる。
次に、本実施形態の折畳式携帯無線機と、同様の構成であるが導体素子の導体部と強結合部とが別体をなす従来の折畳式携帯無線機とについて、閉状態でのアンテナ特性を調べる比較実験を行ってみた。これによれば、図6に示すように、閉状態のときに、導体素子4の導体部41がヒンジ部3と上側カバー1Bとの間に設置されているので、本実施形態の折畳式携帯無線機のほう(αで示すパターン)が、従来のもの(βで示すパターン)に比べ、アンテナ性能を2dB程度向上させることができることが判明した。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、本実施形態において、第1の実施形態と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を避ける。
図7は、本発明の第2の実施形態に係るスライド式の携帯無線機を示すものであり、このスライド式の携帯無線機は、第1の実施形態のものと同様に、第1筐体である上部筐体1と、第2筐体である下部筐体2と、この上部筐体1及び下部筐体2をスライド自在に連結する連結部3とを備えており、本実施形態の場合にも、800MHz及び2GHzの周波数帯域での送受信を行うことができるデュアルバンド対応の携帯電話機を構成している。
連結部3は、上筐体1が下部筐体2に設けたスライド溝2Cに沿ってスライド移動できるように構成されており、内部には第1の実施形態と同様に、導体素子4を設けている。 また、この導体素子4には、ミアンダ状の導体部41と強結合部42(図3または図4参照)とを設けているとともに、この強結合部42は、上部筐体1におけるグランド(GND1)とインダクタ5を介した下部筐体2のグランド(GND2)に接続されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
初めに、上部筐体1及び下部筐体2をスライドさせた状態(これを「開状態」とよぶ)で送受信を行うときには、図7に示すように、強結合部42の接点42Eがばね式(若しくはブラシ状)の接点で構成しているので、開状態であっても、上筐体金属フレーム1A(図1乃至図3参照)は勿論、下部筐体2のグランド(GND2)であるプリント基板とも確実に接触して電気的に安定した状態で接続されている。従って、上筐体金属フレーム1Aに静電気が発生しても、導体素子4の強結合部42を介して下部筐体2のグランドへその静電気を逃がすことができるので、静電気対策が有効に発揮できる。
また、第1の実施形態と同様に、本実施形態でも、2GHzの周波数帯域での送受信を行う場合には、導体素子4の強結合部42に一体で設けた導体部41とインダクタ5との組み合わせによって導波器として作用することにより、強結合部42を設けたことによる弊害、つまりアンテナ特性の劣化を改善させることができる。
さらに、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、上筐体1の上筐体金属フレーム1Aと下筐体2のアンテナ素子を兼用しているグランドとがアンテナを構成している。
一方、上部筐体1及び下部筐体2をスライドさせて筐体を閉じ合わせた状態(これを「閉状態」とよぶ)で相手側からの受信を待つ、待ち受け状態の場合にも、強結合部42が上筐体1の第1グランド(GND1)及び下部筐体2の第2グランド(GND2)と確実に接触している。このため、閉状態のときにも、開状態のときと同様に、静電気対策を有効に発揮させることができる。また、この閉状態でも、2GHzの周波数帯域での送受信を行う場合には、強結合部42を設けたことによるアンテナ利得の劣化が、導体部41とインダクタ5との組み合わせたことにより改善させることができる。
さらに、本実施形態では、上部筐体1及び下部筐体2が開状態、或いは閉状態のいずれであっても、送受信を行う際に、導体部41が上部筐体1及び下部筐体2から開放されている。従って、給電部から給電されている導体部41が図7中矢印Pの方向からの電波を効果的に(送)受信することができるので、アンテナ特性の向上が図れる。また、本実施形態の折畳式の携帯無線機でも、例えば金属製のテーブルなどに載置して送信者からの受信を待つ待受け状態のときなどには、金属製のテーブルの影響によりアンテナ性能が劣化することも、これによって改善させることができる。
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、本発明の携帯無線装置は、携帯電話機、PHS、若しくはPDAなどの各種の携帯無線装置が適用可能である。また、例えば、第1の実施形態のような2つの筐体が上下に開放する構成ではなく、左右に開閉するタイプのものなどであってもよい。また、本発明では、開閉式やスライド式以外に、例えば回転(リボルバ)式などでもよい。また、本発明では、第1、第2の実施形態のようなアンテナではなく、ホイップアンテナやヘリカルアンテナ、或いは逆Fアンテナなど各種タイプのアンテナが適用可能である。
例えば、下部筐体(または上部筐体でもよい)にアンテナを設ける構成とする場合、導体素子の強結合部を上部筐体1におけるグランド(GND1)に接続するとともに、インダクタ5を介して下部筐体2におけるグランド(GND2)に接続させるような構成とすればよい。
本発明の携帯無線装置は、静電気対策と、所要の周波数域の無線電波に対するアンテナ特性の向上とを同時に可能にすることができ、しかも小型化できる効果を有し、第1筐体および第2筐体が連結部を介して、開閉自在に、回転自在に、若しくはスライド自在に連結された携帯電話機、PHS、若しくはPDA等に有用である。
(A)は本発明の第1の実施形態に係る折畳式の携帯無線機の開状態を示す構成図、(B)はその側面図 (A)は本発明の第1の実施形態に係る折畳式の携帯無線機の閉状態を示す構成図、(B)はその側面図 (A)は本発明の第1の実施形態に係る折畳式の携帯無線機の要部を示す説明図、(B)はその携帯無線機でのインダクタの接続状態を示す説明図 本発明の第1の実施形態に係る折畳式の携帯無線機のさらに別の変形例であるインダクタの接続状態を示す要部の説明図 本発明の第1の実施形態に係る折畳式の携帯無線機の開状態を示す要部構成図、(B)はその折畳式の携帯無線機の閉状態を示す要部構成図 本発明の第1の実施形態に係る折畳式の携帯無線機および従来の折畳式の携帯無線機の閉状態での放射パターンを示す説明図 本発明の第2の実施形態に係るスライド式の携帯無線機での開状態を示す要部構成図 従来の折畳式の携帯無線機におけるメアンダ状の導体部及び強連結部の設置状態を示す説明図
符号の説明
1 上部筐体(第1筐体)
1A 上筐体金属フレーム
1B 上側カバー
11 表示素子(LCD)
12 受話部の開口部
2 下部筐体(第2筐体)
21 操作キー
22 (送話部)開口部
23 プリント基板
2A 下側ケース
2B 下側カバー
2C スライド溝
2D 接続導体
20 ヒンジ軸
3 連結部(ヒンジ部)
30 軸受け部
4 導体素子
41 導体部
42 強連結部
42A、42B 接点
5 インダクタ
GND1 第1グランド
GND2 第2グランド

Claims (6)

  1. 第1筐体と、
    第2筐体と、
    前記第1筐体と前記第2筐体を連結させる連結部と、
    前記第1筐体に設けたアンテナとして動作する板状の金属と、
    所定長さを有する導体部及びこの導体部と一体に形成され一端が前記金属に接続されるとともに他端が前記第2筐体に設けた給電部及びインダクタを介したグランドに接続される強連結部を有し前記連結部内部に設置された導体素子と、
    を備える携帯無線装置。
  2. 第1筐体と、
    第2筐体と、
    前記第1筐体と前記第2筐体を連結させる連結部と、
    前記第1筐体または第2筐体に設けるアンテナ素子と、
    所定長さの導体部及びこの導体部と一体に形成され一端が前記第1筐体内におけるグランドに接続されるとともに他端が前記第2筐体に設けた給電部及びインダクタを介したグランドと接続される強連結部を有し前記連結部の内部に設置された導体素子と、
    を備える携帯無線装置。
  3. 前記導体素子の強連結部と前記金属または前記アンテナ素子との間に、インダクタを有する請求項1または2に記載の携帯無線装置。
  4. 前記導体部は、送受信周波数のλ/4相当に対応した長さを有する請求項1から3のいずれか1項に記載の携帯無線装置。
  5. 前記インダクタは、送受信周波数帯の種類に対応した1個以上の数で構成されている請求項1から4のいずれか1項に記載の携帯無線装置。
  6. 前記連結部は、前記第1筐体と前記第2筐体が開閉する開閉構造、または第1筐体が第2筐体に対して回転する回転構造、若しくは第1筐体が第2筐体に対してスライドするスライド構造のいずれかの構造を有する請求項1から5のいずれか1項に記載の携帯無線装置。
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