JP2007174540A - Small radio apparatus, printed circuit board of small radio apparatus and, method of mounting component of small radio apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話機、無線通信機等の小型無線装置に関し、特にアンテナ周囲に部品の実装を可能とする小型無線装置、小型無線装置のプリント基板及び部品実装方法に関する。 The present invention relates to a small wireless device such as a mobile phone and a wireless communication device, and more particularly to a small wireless device capable of mounting components around an antenna, a printed circuit board of the small wireless device, and a component mounting method.
携帯電話機に代表される小型無線装置においては、多数の部品を本体内に効率良く実装することで小型化を実現しているが、無線通信にはアンテナの実装が不可欠でありその近傍に電気回路部品等を配置することは、アンテナ特性を劣化させ、無線特性の劣化を招くことがある。 Small wireless devices typified by mobile phones have achieved miniaturization by efficiently mounting a large number of components in the main unit, but mounting an antenna is indispensable for wireless communication, and there is an electric circuit in the vicinity. Arranging components or the like may deteriorate antenna characteristics and cause deterioration of radio characteristics.
このため従来の小型無線装置ではアンテナ部を除く電気回路部品等を一括してシールドケースに収容したり、アンテナ部の近傍の電子部品の外面を金属ケース等の導体部で形成し、その外面に接続したケース端子をはんだ等によってプリント基板のグランド部に直接接続してシールドを行っている(特許文献1、図3、1、段落0002、0008参照)。
For this reason, in conventional small wireless devices, electrical circuit components other than the antenna portion are collectively accommodated in a shield case, or the outer surface of an electronic component in the vicinity of the antenna portion is formed by a conductor portion such as a metal case, and the outer surface thereof is formed. The connected case terminal is directly connected to the ground portion of the printed circuit board by solder or the like to perform shielding (see
また、折り畳み式携帯電話機のアンテナを有する一方の回路基板と、他方の回路基板との間にグランド部同士をコイル部品を介して電気的に接続することで、アンテナのない回路基板に位相差を与えた高周波電流を積極的に生じさせて、アンテナ利得への悪影響を軽減することも知られている(特許文献2、段落0027参照)。
携帯電話機、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Data Assistance,Personal Digital Assistants:個人向け携帯型情報通信機器)等の小型無線装置においては、小型化を実現するために多数の部品を本体内のあらゆる空間を利用して効率良く実装することが重要である。 In small wireless devices such as mobile phones, PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Data Assistance, Personal Digital Assistants), a number of components are included in the main body to achieve downsizing. It is important to implement efficiently using any space.
また、少なくとも一部が金属でなる電気回路部品等の実装にあたっては、前述のようなシールドに加えて、電気回路部品を含めて構成される電気回路が共通の基準電位上に形成するという動作上の必要性や、電気回路部品の取り付け強度上の必要性、また静電気の放電の必要性等により、この金属部分を半田等により基準グランドに接続し、また、機械的に固定することが不可欠であることが多い。 In addition, when mounting an electric circuit component or the like made of at least a part of metal, in addition to the shield as described above, an electric circuit including the electric circuit component is formed on a common reference potential. It is indispensable to connect this metal part to the reference ground with solder etc., and to fix it mechanically, due to the necessity of electrical circuit components, the strength of electrical circuit components, and the necessity of electrostatic discharge. There are often.
ところが、かかる電気回路部品をアンテナの下などの近傍に配置すると、この金属が基準グランドとなり、アンテナの所望の高周波数帯でアンテナと金属との間に容量性インピーダンスが発生し、アンテナの共振点を変化させ利得効率を低下させるなどによりアンテナ特性を劣化させ、無線特性を劣化させるため、特にアンテナの下などの近傍に金属で覆われた電気回路部品等を実装することができなかった。 However, when such an electric circuit component is placed near the antenna or the like, this metal serves as a reference ground, and a capacitive impedance is generated between the antenna and the metal at a desired high frequency band of the antenna, and the resonance point of the antenna. The antenna characteristics are deteriorated by changing the gain efficiency and the radio characteristics are deteriorated, so that it is not possible to mount an electric circuit component covered with metal particularly near the antenna.
具体的には、アンテナは典型的には小型無線装置の本体の先端や側面に実装されるが、本体先端や側面には、外部インターフェース用のコネクタ、サイドスイッチ等が実装されることが多い。例えば、外部インターフェースコネクタは、プリント基板への固定強度向上と静電気対策の観点からコネクタ外形を包み込むように金属板金で覆われて構成され、その金属板金をプリント基板に半田付けすることで、プラグ挿入時の挿抜耐性やこじり耐性を強化し、また、外部機器とのインターフェースを行う時には外部インターフェースコネクタの信号端子部が露出するが、人体の静電気などが印加されても、静電気を金属板金側へ放電させて前記信号端子部への放電を防止している。 Specifically, the antenna is typically mounted on the tip or side of the main body of a small wireless device, but a connector for an external interface, a side switch, or the like is often mounted on the tip or side of the main body. For example, the external interface connector is covered with metal sheet metal so as to wrap the connector outer shape from the viewpoint of improving the strength of fixing to the printed circuit board and preventing static electricity, and plugging it into the printed circuit board by soldering the metal sheet metal The signal terminal part of the external interface connector is exposed when interfacing with external devices, and even when the human body static electricity is applied, the static electricity is discharged to the metal sheet metal side. Thus, the discharge to the signal terminal portion is prevented.
このため、外部インターフェースコネクタをアンテナの下など、近傍に実装すると、外部インターフェースコネクタ覆う金属板金は基準グランド電位を持った金属導体として存在することになり、前述の理由でアンテナ特性を劣化させるから、かかる箇所に外部インターフェースコネクタ等を実装することはできなかった。 For this reason, when the external interface connector is mounted in the vicinity, such as under the antenna, the metal sheet metal covering the external interface connector exists as a metal conductor having a reference ground potential. An external interface connector or the like could not be mounted at such a location.
また、このようなアンテナ特性の劣化及び静電気破壊に関する問題は電気回路部品を覆う金属板金等に限られるものではなく、アンテナ近傍に配置しようとする少なくとも一部が金属でなる任意の部品に共通に言える。 In addition, such problems relating to deterioration of antenna characteristics and electrostatic breakdown are not limited to metal sheet metal that covers electrical circuit components, but are common to any component that is at least partially made of metal to be placed near the antenna. I can say that.
ところで、前述の特許文献2にはコイル部品を利用してアンテナ利得を向上させることが示されているものの、これはコイル部品で高周波電流を遮断するのではなく、アンテナありの回路基板からアンテナなしの回路基板に積極的に通電させるものであり、少なくとも一部が金属でなる電気回路部品等をアンテナの下などに実装する高密度実装上の問題、前記部品が金属導体として存在しアンテナの共振点を変化させアンテナ特性を劣化させる問題、静電気破壊の問題等に関する認識がなく、また、かかる問題を解決できるものでもない。
By the way, although it is shown in the above-mentioned
(目的)
本発明の目的は、前述の問題を解決するものであり、アンテナの近くに金属で被覆した電気回路部品等、少なくとも一部が金属でなる部品を実装してもアンテナ特性を劣化させることなく、実装効率の向上を実現できる小型無線装置、小型無線装置のプリント基板及び部品実装方法を提供することにある。
(the purpose)
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, without deteriorating the antenna characteristics even when a part made of metal, such as an electric circuit part coated with metal, is mounted near the antenna. It is an object of the present invention to provide a small wireless device, a printed circuit board of a small wireless device, and a component mounting method that can improve mounting efficiency.
本発明の他の目的は、アンテナの近くに金属で被覆した電気回路部品等、少なくとも一部が金属でなる部品を実装しても、共通の基準電位を確保し直流帯域での電気回路の動作を可能とし、さらに静電気の印加による電気部品や電気回路の破壊を防止することを可能とする小型無線装置、小型無線装置のプリント基板及び部品実装方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to secure a common reference potential and to operate an electric circuit in the DC band even when a component made of metal, such as an electric circuit component coated with metal, is mounted near the antenna. It is another object of the present invention to provide a small wireless device, a printed circuit board for a small wireless device, and a component mounting method that can prevent electrical components and electric circuits from being damaged by the application of static electricity.
本発明の他の目的は、アンテナの近くに外部インターフェースコネクタやサイドスイッチ部品を実装しても、共通の基準電位を確保でき、アンテナ特性を劣化させることなく、実装効率の向上を実現でき、静電気破壊を防止できる小型無線装置、小型無線装置のプリント基板及び部品実装方法を提供することにある。 Another object of the present invention is that even when an external interface connector or side switch component is mounted near the antenna, a common reference potential can be secured, and the mounting efficiency can be improved without degrading the antenna characteristics. An object of the present invention is to provide a small wireless device capable of preventing destruction, a printed circuit board of the small wireless device, and a component mounting method.
本発明の小型無線装置は、本体にアンテナ(例えば図1、図6の1)を実装し、アンテナの周囲に少なくとも一部が金属でなる部品(例えば図1の6、図6の12)を実装し、前記部品の接地用グランドは、前記アンテナが接続される基準グランドと電気的に分割し、所望の高周波数帯でオープンとなるインダクタンス素子(例えば図1、図7の7)により互いに接続したことを特徴とする。例えば、前記アンテナは、本体の筐体内部の前記基準グランドとなるプリント基板の銅箔パターン(例えば図1、図7の101)に実装され、前記部品は前記接地グランドとなるプリント基板の銅箔パターン(例えば図1、図7の102)に実装されたことを特徴とし、また、前記アンテナは本体の筐体外側に実装されるとともに前記基準グランドとなるプリント基板の銅箔パターン(例えば図2の101)に接続され、前記部品はアンテナの周囲の筐体に実装されるとともに、前記接地グランドとなるプリント基板の銅箔パターン(例えば図7の102)に接続されたことを特徴とする。 In the small wireless device of the present invention, an antenna (for example, 1 in FIGS. 1 and 6) is mounted on a main body, and a part (for example, 6 in FIGS. The grounding ground of the component is electrically divided from the reference ground to which the antenna is connected, and connected to each other by an inductance element (for example, 7 in FIGS. 1 and 7) that is open in a desired high frequency band. It is characterized by that. For example, the antenna is mounted on a copper foil pattern (for example, 101 in FIGS. 1 and 7) of a printed board serving as the reference ground inside the housing of the main body, and the component is a copper foil of the printed board serving as the ground ground. It is characterized by being mounted on a pattern (for example, 102 in FIGS. 1 and 7), and the antenna is mounted on the outside of the casing of the main body and the copper foil pattern (for example, FIG. 2) of the printed circuit board serving as the reference ground. 101), the component is mounted on a casing around the antenna, and is connected to a copper foil pattern (for example, 102 in FIG. 7) of the printed circuit board that serves as the ground ground.
本発明のプリント基板は、電気的に分割した銅箔パターンの一方をアンテナを接続する基準グランドとし、他方の銅箔パターンを前記アンテナの周囲に配置する少なくとも一部が金属でなる部品の接地グランドとし、両銅箔パターンを所望の高周波数帯でオープンとなるインダクタンス素子により互いに接続したことを特徴とし、また、前記アンテナは本体の筐体外側に実装され、前記部品はアンテナの周囲の筐体に実装されることを特徴とする。 In the printed circuit board of the present invention, one of the electrically divided copper foil patterns is used as a reference ground for connecting the antenna, and the other copper foil pattern is disposed around the antenna, and at least a part of the ground ground is a metal ground. The copper foil patterns are connected to each other by an inductance element that is open in a desired high frequency band, the antenna is mounted on the outside of the main body casing, and the component is a casing around the antenna. It is characterized by being mounted on.
本発明の小型無線装置の部品実装方法は、電気的に分割した銅箔パターンの一方を基準グランドとしてアンテナを配置し、他方の銅箔パターンに接続した少なくとも一部が金属でなる部品を前記アンテナの周囲に配置し、両銅箔パターンをインダクタンス素子により互いに接続して高周波数帯で開放し低周波数帯で短絡させることにより、アンテナ特性と静電気特性を向上させることを特徴とする。また、前記アンテナは本体の筐体外側に実装し、前記部品はアンテナの周囲の筐体に実装されることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a component mounting method for a small wireless device in which an antenna is arranged with one of electrically divided copper foil patterns as a reference ground, and at least a part connected to the other copper foil pattern is made of metal. The antenna characteristics and the electrostatic characteristics are improved by disposing the copper foil patterns around each other and connecting the two copper foil patterns to each other by an inductance element so as to be opened in a high frequency band and short-circuited in a low frequency band. The antenna is mounted on the outside of the housing of the main body, and the component is mounted on a housing around the antenna.
また、前記部品は、外部インターフェースコネクタ又はサイドスイッチに相当する部品であり、前記アンテナ及び部品はプリント基板の四方の何れかの端部に配置されることを特徴とし、前記アンテナは逆F型アンテナとして構成される。 The component is a component corresponding to an external interface connector or a side switch, and the antenna and the component are arranged at any one of four ends of the printed circuit board, and the antenna is an inverted F antenna. Configured as
より具体的には、例えば、外部インターフェースコネクタ6を実装するプリント基板100の銅箔パターン102と本体プリント基板の基準グランドパターン101の間にインダクタンス素子7を挿入する。アンテナの所望の高周波数帯では、外部インターフェースコネクタ6を覆う金属板金は、インダクタンス素子7により基準グランド電位として作用せず、電気的に電位を持たない金属物として看做すことができ、アンテナ特性の劣化を低減できる。
More specifically, for example, the
また電気回路動作としては、インダクタンス素子7は直流的にゼロインピーダンスとして作用するため、直流基準電位の電位降下がなく共通の基準電位を確保でき、外部インターフェースコネクタ6の回路動作は正常に動作する。
As for the electric circuit operation, since the
また、静電気の印加時には静電気が金属板金側へ放電され、インダクタンス素子7を介し、基準グランドパターン101へ通るため、外部インターフェースコネクタ6の信号端子部への放電を防止することができる。(図1)
Further, when static electricity is applied, the static electricity is discharged to the metal sheet metal side and passes through the
本発明によれば、小型無線装置の部品の実装密度を高めるようアンテナの周囲に接近して金属を含む部品等を実装しても、前記部品の接地用グランドと本体のアンテナが実装される基準グランドとを電気的に分割し、所望の高周波数帯域でオープンとなるインダクタンス素子により互いに接続したことにより、アンテナと接近する前記部品による容量性インピーダンスの発生を抑え、アンテナ特性の劣化を防止することが可能であり、また、当該部品に静電気が印加されても直流的にショートとなるインダクタンス素子により静電気を確実に基準グランドに流すことができ、静電気破壊等を防止することが可能である。つまり、アンテナの近傍における金属で覆った電気回路部品等を実装する接地用グランドパターンとアンテナを実装する基準グランドパターンとを電気的に分離し、両パターンの間にインダクタンス素子を接続することで、実装密度の向上、アンテナ特性の向上及び静電気破壊の防止を同時に実現することが可能であり、更に直流的にゼロインピーダンスとして作用するインダクタンス素子により前記部品の基準電位の電圧降下もなく正常に動作する。 According to the present invention, even if a component including a metal is mounted close to the periphery of the antenna so as to increase the mounting density of the components of the small wireless device, the ground for grounding the component and the reference for mounting the antenna of the main body are mounted. By electrically dividing the ground and connecting each other with an inductance element that is open in a desired high frequency band, it is possible to suppress the generation of capacitive impedance due to the above-mentioned components that are close to the antenna and prevent deterioration of the antenna characteristics In addition, even when static electricity is applied to the component, the inductance element that is short-circuited in a direct current can surely flow static electricity to the reference ground, and electrostatic breakdown and the like can be prevented. In other words, by electrically separating the grounding ground pattern for mounting the electric circuit parts covered with metal in the vicinity of the antenna and the reference ground pattern for mounting the antenna, and connecting the inductance element between both patterns, It is possible to improve the mounting density, improve the antenna characteristics and prevent electrostatic breakdown at the same time, and operate normally without voltage drop of the reference potential of the parts by the inductance element that acts as zero impedance in DC. .
特に、内蔵アンテナと同様、筐体の先端部や側部等に配置されることが多く、高密度に実装すると同一箇所に配置されうる外部インターフェースコネクタ等が、アンテナの下に配置したとしてもアンテナ特性に悪影響を与えることがない。また、外部インターフェースコネクタ等を覆う金属板金等の導体部分は少なくとも使用時に筐体外に露出するが、外部から静電気が印加された場合に静電気は金属板金等の導体部分からインダクタンス素子を介して基準グランドへ抜けていくため、静電気耐性を従来と同等に維持することが可能である。 In particular, as with the built-in antenna, it is often placed at the tip or side of the housing, and even if an external interface connector or the like that can be placed at the same location when mounted at high density is placed under the antenna, Does not adversely affect the characteristics. In addition, the conductor part such as a metal sheet metal that covers the external interface connector is exposed to the outside of the housing at least during use. However, when static electricity is applied from the outside, the static electricity is transferred from the conductor part such as the metal sheet metal via the inductance element to the reference ground. It is possible to maintain the same level of static electricity resistance as before.
(実施の形態1)
本発明の小型無線装置の一実施の形態について携帯電話機の構成例により詳細に説明する。
(構成の説明)
図1は本実施の形態に係る携帯電話機のプリント基板及びプリント基板上の実装部品の構成を示す図である。また、図2は図1に示すプリント基板上の実装部品により構成される電気回路を示す図である。
(Embodiment 1)
An embodiment of a small wireless device of the present invention will be described in detail with reference to a configuration example of a mobile phone.
(Description of configuration)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a printed circuit board and a mounting component on the printed circuit board of the mobile phone according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an electric circuit composed of mounted components on the printed board shown in FIG.
プリント基板100には、後述する多層基板等が使用され、上面(表層)に配線及び接地グランドとして2分割された銅箔パターン101、102が形成され、銅箔パターン上には、アンテナ1、アンテナマッチング回路2、無線通信回路3、制御回路4、外部インターフェース回路5、外部インターフェースコネクタ6、インダクタンス素子7、スイッチ部品8等、種々の電気回路部品が実装されている。
The printed
図1に示す例では、アンテナ1、アンテナマッチング回路2、無線通信回路3、制御回路4、スイッチ部品8等を実装する、プリント基板100の大部分を占める銅箔パターン101と、外部インターフェースコネクタ6と、銅箔パターン101との間にインダクタンス素子7を接続(実装)した、銅箔パターン101に入り込んだ形状のプリント基板100の端部側の銅箔パターン102とからなる。ここで、アンテナ1は金属性の板金等で構成され、銅箔パターン101上に該パターンを基準グランドとした給電点を有し、銅箔パターン102及び外部インターフェースコネクタ6は前記アンテナ板金の下部に位置し、高密度実装を実現している。
In the example shown in FIG. 1, the
プリント基板100上の銅箔パターンによる配線によって図2に示す電気回路が構成されている。同図から解るように外部インターフェースコネクタ6のみが他の回路等の接地グランドに対しインダクタンス素子7を介した接地がされている。プリント基板100は、図示しない筐体ケースに収納され図示しない筐体カバーにより覆われることにより全体として携帯電話機の本体が構成される。各部のより詳細な構成、機能は次のとおりである。
The electric circuit shown in FIG. 2 is configured by wiring with a copper foil pattern on the printed
アンテナ1は金属性の板金の端部がプリント基板100に直接又は接続端子や接続コネクタ等を介して実装される。近年の小型無線装置では、本体内蔵型のアンテナが主流になり、プリント基板上で構成できる逆F字型のアンテナが多く用いられる。
The
外部インターフェースコネクタ6は外部周辺機器と携帯電話機の接続のため筐体周囲に具備しており、これらは外観上のデザイン性と外部からの静電気進入を防止するため、非使用時には図示しない外部コネクタ用カバーによって外部インターフェースコネクタ6が外部に露出しないように覆われている。
The
一般に携帯電話機では外部インターフェースコネクタ6として、イヤホンマイク接続用コネクタ、データ通信用接続コネクタ、充電用接続コネクタを備えている。また、外部メモリとして、miniSDやMemorystickを挿入する外部メモリ用スロットを備えている。本発明では外部メモリ用スロットも外部インターフェースコネクタ6として扱っている。
In general, a mobile phone includes an earphone / microphone connector, a data communication connector, and a charging connector as the
制御回路4はCPUやメモリから構成され、携帯電話機の動作を制御する。基地局との無線通信を行う場合には制御回路4が無線通信回路3を制御し、アンテナ1を介して通信データの電波伝搬を行う。制御回路4はスイッチ部品8を監視し、スイッチ部品8により携帯電話機が操作された場合には、操作に応じて携帯電話機の動作を制御する。制御回路4は外部インターフェース回路5を監視、制御しており、外部インターフェースコネクタ6に外部機器が接続された場合には、外部機器に応じた動作を制御する。
The
なお、携帯電話機としては実際には表示部やマイク、スピーカ、バイブレータ等の電気回路部品をも備えるが、本実施の形態の説明では省略する。 Note that the mobile phone actually includes electric circuit components such as a display unit, a microphone, a speaker, and a vibrator, but is omitted in the description of the present embodiment.
(動作の説明)
次に、本発明の実施の形態の動作について説明する。
本携帯電話機の外部インターフェースコネクタ6は、外部接続機器とのインターフェース通信を行うため、プリント基板100の四方の側面端の何れかに実装されており、図示しない筐体カバーと筐体ケースからなる筐体内に組み込んでも、筐体側面から外部インターフェースコネクタ6が露出するように構成されている。外部インターフェースコネクタ6を覆う金属板金及びグランド端子はプリント基板100上の銅箔パターン102に半田付けされる。ここで銅箔パターン102は前述のように携帯電話機の電気回路の基準グランドパターン101とは電気的に分断し、インダクタンス素子7により接続されている。
(Description of operation)
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
The
アンテナ1は金属性の板金等で構成され、外部インターフェースコネクタ6の横の銅箔パターン102上に給電点を設け、外部インターフェースコネクタ6の真上に配置するように実装されている。アンテナ1のグランドは携帯電話機の電気回路の基準グランドパターン101に接続されている。
The
図3はプリント基板を図1に示す一点鎖線A−a間で切った断面を示す図である。プリント基板100の構成として、4層のプリント基板を例にして説明する。
FIG. 3 is a view showing a cross section of the printed circuit board taken along the alternate long and short dash line Aa shown in FIG. The configuration of the printed
図3において、プリント基板100上には、無線通信回路3、制御回路4、外部インターフェースコネクタ6、インダクタンス素子7が実装されている。図3には図示していないが、図1に示すアンテナ1、アンテナマッチング回路2、外部インターフェース回路5、スイッチ部品8もプリント基板100上に実装されている。基準グランドパターン101は内層基準グランドパターン101a及び基準グランドパターンVia(ビア)101bでプリント基板100の表層、内層を電気的に接続している。また、銅箔パターン102は内層銅箔パターン102a及び銅箔パターンVia102bでプリント基板100の表層、内層を電気的に接続している。
In FIG. 3, a
図3に示す如く、本実施の形態の基準グランドパターン101と外部インターフェースコネクタ6が半田付けされている銅箔パターン102とは基板表面及び基板内層の銅箔においても分断しており、インダクタンス素子7は、分断された外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102と携帯電話機の電気回路の基準グランドパターン101の間に実装されている。インダクタンス素子7によって、アンテナ1の所望の高周波数帯(無線周波数帯)においては、外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102と基準グランドパターン101はオープンパターンとして作用し、直流帯においてはショートパターンとして作用する。
As shown in FIG. 3, the
図4は外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102と小型無線装置の電気回路の基準グランドパターン101の間を抵抗値=0Ωの抵抗素子で接続した場合のアンテナインピーダンスの特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing antenna impedance characteristics when the
図5は外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102と小型無線装置の電気回路の基準グランドパターン101の間をインダクタンス素子7で接続した場合のアンテナインピーダンスの特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing antenna impedance characteristics when the
図4、図5に示すアンテナインピーダンスの所望特性とは、例えばアンテナの所望帯域を2.4GHz〜2.6GHz(図中△印1から△印3の間)とし、当該所望帯域内に1つの共振点を必要とする特性である。
The desired characteristics of the antenna impedance shown in FIGS. 4 and 5 are, for example, that the desired band of the antenna is 2.4 GHz to 2.6 GHz (between
図4では、所望するアンテナの帯域2.4GHz〜2.6GHzの中に、共振点AとBが存在している。共振点Aはアンテナ1及びアンテナマッチング回路2により、所望する帯域に共振点をあわせたものである。共振点Bは意図しないもので、アンテナの近くに実装された部品等の影響により、アンテナインピーダンス特性上に現れている不要な共振点であり、所望するアンテナの帯域に共振点Bが存在することで、アンテナの放射効率が落ち、アンテナ特性を劣化させている。
In FIG. 4, resonance points A and B exist in a desired antenna band of 2.4 GHz to 2.6 GHz. The resonance point A is obtained by matching the resonance point to a desired band by the
つまり、図4では、外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102が基準グランドパターン101と同電位となり、外部インターフェースコネクタ6を覆う金属板金等が基準グランドと同電位となるため、アンテナの特定の周波数帯においてアンテナ1と外部インターフェースコネクタ6の金属板金との間に大きな容量性インピーダンスが発生し、所望する周波数帯域内に不要な共振点Bが存在してしまい、アンテナ特性を劣化させる要因となっている。
That is, in FIG. 4, the
図5では、所望するアンテナの帯域2.4GHz〜2.6GHzの中には共振点Aのみが存在し、共振点Bは所望するアンテナの帯域2.4GHz〜2.6GHzから大きく外れているため(約3.3GHzに存在)、所望するアンテナの帯域2.4GHz〜2.6GHzでは放射効率を落とすことなく、良好なアンテナ特性を得ることができる。 In FIG. 5, only the resonance point A exists in the desired antenna band 2.4 GHz to 2.6 GHz, and the resonance point B is greatly deviated from the desired antenna band 2.4 GHz to 2.6 GHz. (Existing at about 3.3 GHz) In a desired antenna band of 2.4 GHz to 2.6 GHz, good antenna characteristics can be obtained without reducing the radiation efficiency.
つまり、図5では、外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102が基準グランドパターン101と同電位とはならないため、外部インターフェースコネクタ6の金属板金が基準グランドと同電位とならず、アンテナの周波数帯において、アンテナ1と外部インターフェースコネクタ6の金属板金との間の容量性インピーダンスを低減し、不要な共振点を所望の周波数帯帯域から外すことができ、アンテナの近くに部品を実装していない場合と同等のアンテナ特性を得ることができる。
That is, in FIG. 5, since the
このように、本発明では、外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102と基準グランドパターン101の間にインダクタンス素子7を挿入しているため、アンテナで送受信する周波数帯では、外部インターフェースコネクタ6の金属板金は基準グランド電位として動作しないので、アンテナ特性を劣化させることがない。
Thus, in the present invention, since the
また、外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102及び金属板金がインダクタンス素子7を介して基準グランドパターン101に接地されているため、直流電気回路としては同電位となり、低周波数帯での共通の基準電位が確保される。
Further, since the
さらに、外部インターフェースコネクタ6は普段は外部に露出しないよう図示しない外部コネクタ用カバーによって覆われているが、使用時に外部コネクタ用カバーが開かれ、外部インターフェースコネクタ6が露出し、該コネクタ6に静電気が印加されやすくなる。
Further, the
しかし、外部インターフェースコネクタ6下の銅箔パターン102及び金属板金がインダクタンス素子7を介して基準グランドパターン101に接地されているため、印加された静電気は低インピーダンスで基準グランドに流れるため、外部インターフェースコネクタ6の端子部からの外部インターフェース回路5への静電気流入を防止し、回路を静電気破壊から防止できる。
However, since the
以上の構成例ではアンテナ1の下に実装する部品として、外部インターフェースコネクタ6を例にして説明したが、携帯電話機においてはスイッチ部品8も本発明の対象として適用できる。以下、スイッチ部品をアンテナ1の下の銅箔パターンに実装する例を説明する。
In the above configuration example, the
本体側面にサイドスイッチを具備する携帯電話機も増えてきており、サイドスイッチを構成するスイッチ部品8は本体からは露出していないものの、ユーザーによる操作時やサイドスイッチ部分の本体構成上の筐体嵌合の隙間から静電気が進入しやすい部分である。特にサイドスイッチ用に使用するスイッチ部品8はスイッチ押圧の耐久性を持たせるため、外部インターフェースコネクタ6と同様に、金属板金で部品の一部または周囲を覆い、金属板金をプリント基板100上の銅箔パターンに半田付けするようにしている。従来、このプリント基板100上の銅箔パターンは基準グランドパターン101と一体であるため、前述した外部インターフェースコネクタ6と同じ理由でアンテナ1の近くに実装できなかった。
The number of mobile phones equipped with side switches on the side of the main body is also increasing, and the
サイドスイッチを構成するスイッチ部品8についても、本発明を適用して、その金属板金の半田付けを基準グランドパターン101に直接接続せず、基準グランドパターン101と分離しインダクタンス素子7を介して接続した銅箔パターン102に接続する。これにより、アンテナ1に対して影響を与えず、スイッチとしても正常に動作し、静電気印加時にもスイッチ部品8の金属板金からインダクタンス素子7を介して静電気を基準グランドに通すため、スイッチ部品8を制御している制御回路4への静電気流入を防止することができる。
Also for the
(実施の形態2)
第1の実施の形態では本体内部にアンテナと電気部品を実装した例について説明したが、本発明の第2の実施の形態として本体外部に実装したアンテナと金属板金等の部品に適用した携帯電話機の例を説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, an example in which an antenna and electrical components are mounted inside the main body has been described. However, as a second embodiment of the present invention, a cellular phone applied to components such as an antenna and a metal sheet metal mounted outside the main body. An example will be described.
図6は本発明に係る他の実施の形態の携帯電話機の本体外観を示す図である。
携帯電話機の筐体は筐体カバー21と筐体ケース22とを嵌合することにより構成され、内部にプリント基板が収容され、全体として携帯電話機の本体が構成される。ここで筐体カバー21にはアンテナ1とカメラ用窓9a、表示部用窓13aに加え、金属板金12が取り付けられている。特に、アンテナ1は導電性の板金や金属棒等で構成され、先端が本体外部に出るように備え付けられており、金属板金12は携帯電話機の筐体カバー21の外側(外壁)のアンテナ先端部近くに配置され、本体強度を確保するとともに、カメラ9及び表示部13の補強、更には外観上のデザイン性向上等を実現する。
FIG. 6 is a diagram showing an appearance of a main body of a mobile phone according to another embodiment of the present invention.
The casing of the cellular phone is configured by fitting the
図7はプリント基板及びプリント基板上の実装部品の構成を示す図である。また、図8は図7に示すプリント基板上の実装部品により構成される電気回路を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the printed circuit board and the mounted components on the printed circuit board. FIG. 8 is a diagram showing an electric circuit constituted by mounting components on the printed board shown in FIG.
携帯電話機のプリント基板100には、アンテナマッチング回路2、無線通信回路3、制御回路4、インピーダンス素子7、カメラ9、アンテナ接続用コネクタ10、金属板金接続端子11、表示部13等、種々の電気回路部品が実装されているが、プリント基板100のパターンは、基準グランドパターン101に開口形状(開口部)が形成され、該開口部内に金属板金接続端子11を接続する銅箔パターン102を形成することで分離し、両パターン間にインピーダンス素子7を接続している。各電気回路部品とプリント基板上の銅箔の配線パターンによって図8に示す電気回路が構成されている。図8から解るように金属板金12は金属板金接続端子11及びインピーダンス素子7を介して基準グランドパターン101に接続されている。
The printed
本携帯電話機の構成では、金属板金12は筐体ケース21の外部に実装されているため、静電気が印加されやすく、静電気が印加された場合には金属板金12近く又は接するカメラ9や表示部13を破壊する恐れがある。静電気印加時にカメラ9や表示部13を保護するために、金属板金12をプリント基板の基準グランドに直接接続すると、金属板金12が高周波的にも基準グランドの電位となってしまい、アンテナ1と金属板金12との間の容量性のインピーダンスが形成されるので、アンテナの特定の高周波数帯に不要な共振点が発生してアンテナ特性が劣化する。
In the configuration of the cellular phone, since the
この問題を解決するため、筐体カバー21に実装した金属板金12とプリント基板100の基準グランドパターン101とを所望の高周波数帯で分離する。具体的には図7に示すように、プリント基板100上に実装する金属板金接続端子11下の銅箔パターンを基準グランドと分割して銅箔パターン102として、基準グランドパターン101とは電気的に分離し、銅箔パターン102と基準グランドパターン101をインダクタンス素子7によって接続する構成としている。
In order to solve this problem, the
これによりインダクタンス素子7は、アンテナの所望の高周波数帯において筐体カバー21に実装した金属板金12とプリント基板100の基準グランドパターン101はオープンパターンとして作用し、直流帯においてはショートパターンとして作用する。
Thereby, in the
つまり、アンテナで送受信する高周波数帯では、筐体カバー21に実装した金属板金12は基準グランドの電位とならず、アンテナ1と筐体カバー21に実装した金属板金12との間の容量性インピーダンスを低減し、アンテナ近くに金属板金が無い場合と同等のアンテナ特性を確保することができ、また、低周波数帯での共通の基準電位の確保が可能である。
That is, in the high frequency band transmitted and received by the antenna, the
また、筐体カバー21に実装した金属板金12は静電気が印加されやすいが、インダクタンス素子7を介して基準グランドに接地されているため、放電された静電気は基準グランドに流れるため、筐体カバー21に実装した金属板金12から、金属板金12下に実装されているカメラ9や金属板金12横に実装されている表示部13への静電気流入を防止できる。
The
本実施の形態2においては、金属部品として金属板金12の例を説明したが、金属板金に限らず、金属を蒸着、メッキした装飾パーツ等の金属部品に適用可能である。
In the second embodiment, the example of the
以上の実施の形態では1枚のプリント基板で、グランドパターンを銅箔パターン102と基準グランドパターン101とに分割し、各パターンをインダクタンス素子によって接続しているが、2枚以上のプリント基板を使い一方を銅箔パターン102で構成し、他方を基準グランドパターン101で構成し、2枚のプリント基板を電気的に接続する構成の小型無線装置においてプリント基板の間を前記インダクタンス素子を介して接続するように構成することが可能である。
In the above embodiment, the ground pattern is divided into the
また、数種のアンテナをプリント基板に実装する場合には銅箔パターン102をそれぞれ所望の周波数ごとに分別し、周波数ごとにそれぞれの周波数に応じたインダクタンス値のインダクタンス素子をそれぞれ実装するようにしても良い。さらに、基準グランドパターン101も電気回路の構成に応じて2種類以上で構成してもよく、分割した銅箔パターン、基準グランドパターンをそれぞれインダクタンス素子によって接続して構成することも可能である。
Further, when mounting several types of antennas on a printed circuit board, the
更に、インダクタンス素子7はコイル等の電気部品で構成する代わりに、プリント基板上に銅箔パターンによって形成した所望のインダクタンス特性を有する高周波パターンとして形成することも可能である。
Furthermore, the
携帯電話機、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Data Assistance,Personal Digital Assistants:個人向け携帯型情報通信機器)等の本体内部又は外部にアンテナを実装する小型無線装置。 A small wireless device in which an antenna is mounted inside or outside a main body, such as a mobile phone, PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Data Assistance, Personal Digital Assistants).
1 アンテナ
2 アンテナマッチング回路
3 無線通信回路
4 制御回路
5 外部インターフェース回路
6 外部インターフェースコネクタ
7 インピーダンス素子
8 スイッチ回路
9 カメラ
9a カメラ用窓
10 アンテナ接続端子(給電端子)
11 金属板金接続コネクタ
12 金属板金
13 表示部
13a 表示部用窓
21 筐体カバー
22 筐体ケース
100 プリント基板
101 基準グランドパターン
101a 内層基準グランドパターン
101b 基準グランドパターンVia
102 銅箔パターン
102a 内層銅箔パターン
102b 銅箔パターンVia
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
102
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