JP2007201918A

JP2007201918A - 携帯電話

Info

Publication number: JP2007201918A
Application number: JP2006019452A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Kodama; 賢一郎児玉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】携帯電話の使用状態によるアンテナ性能の劣化を防ぐと共に、薄型化、小型化した携帯電話を得ることを目的とする。
【解決手段】この発明に係る携帯電話は、操作部筐体１と、操作部筐体１と相互に開閉自在な表示部筐体５と、内蔵アンテナ７と、内蔵アンテナ１１と、筐体の開閉状態に応じて内蔵アンテナ７，１１を励振させる高周波回路３と、内蔵アンテナ７，１１の特性インピーダンスと入力インピーダンスとをそれぞれ整合させる整合回路９、１３と、筐体の開閉状態に応じて高周波回路３の入出力を内蔵アンテナ７，１１に給電させる導電性部材とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、携帯電話の使用状態により複数のアンテナを切り替えることができる携帯電話に関するものである。

携帯電話の開閉構造としては、デザイン性、使用対象者、使用用途等により、折り畳み式、スライド式、一方の筐体が他方の筐体に対して平面的に回転するリボルバ式等の様々な形式がある。
また、これらの携帯電話の開閉構造の多様化に伴い、アンテナに対しても性能を確保するため、ホイップアンテナ、ヘリカルアンテナ等の様々なアンテナ形式が必要となってきている。
更に、携帯電話の利便性から、ポケットや鞄に収納して所持する頻度が増え、筐体の小形化及び薄型化が必須となっており、それと同時にアンテナの小形化も重要性を増している。

従来の携帯電話の一例として、ホイップアンテナとホイップアンテナ先端部にヘリカルアンテナを有し、アンテナを引き出した場合はホイップアンテナ、アンテナを収納した場合にはヘリカルアンテナに機械的に切り替えるように構成したアンテナを備えた携帯電話が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

米国特許第５２０４６８７号公報

従来の携帯電話は、以上のように構成されていたので、携帯電話の使用状態によっては、筐体の開時と閉時でアンテナ性能に最も寄与する接地（以下、ＧＮＤ）条件が異なるため、筐体の開時と閉時でアンテナ性能を両立できないという課題があった。
更に、従来の携帯電話に用いられているホイップアンテナとヘリカルアンテナとを切り替える構成では、物理的に携帯電話が大きくなり、電波環境によっては、使用者が意図的にアンテナを引き出さなければならないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、携帯電話の使用状態によるアンテナ性能の劣化を防ぐと共に、薄型化、小型化した携帯電話を得ることを目的とする。

この発明に係る携帯電話は、第１の筐体と、第１の筐体と相互に開閉自在な第２の筐体と、第１のアンテナと、第２のアンテナと、第１のアンテナまたは第２のアンテナを励振させる高周波回路と、第１のアンテナまたは第２のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させる整合回路と、第１の筐体と第２の筐体との開閉状態に応じて、高周波回路の入出力を第１のアンテナまたは第２のアンテナに給電させる導電性部材とを備えたことを特徴としたものである。

この発明によれば、携帯電話の開閉状態に応じて内蔵アンテナを切り替えているので、使用状態によるアンテナ性能の劣化を防止する効果が得られる。
また、内蔵アンテナを２つ設けることで、それぞれの内蔵アンテナを従来の内蔵アンテナより小型化できるので、これらを空きスペースに設置することにより、携帯電話の薄型化、小型化を図ることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る携帯電話について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は全開状態を示す側面図、図１（ｃ）は全閉状態を示す側面図である。
図１において、本携帯電話は、相互にスライド自在な操作部筐体１と表示部筐体５を備えている。

操作部筐体１は、表面に操作キー等の操作部１７を備えている。また、内部には、電池１６（電源）と、高周波回路（以下、ＲＦ回路）３を実装すると共に操作部１７に接続された操作部基板２を備えている。ＲＦ回路３からの入出力線路となるストリップ線路上の金パッドには、金属バネ４（導電性部材）が半田付けされている。

表示部筐体５は、表面にＬＣＤ等の表示部１５を備えている。また、内部には、表示部１５に接続された表示部基板６と、表示部基板６に実装された金属バネ１０，１４（導電性部材）と、金属バネ１０，１４とそれぞれ電気的に接続された内蔵アンテナ７，１１を備えている。
更に、金属バネ１０と内蔵アンテナ７との間には、表示部基板６に実装され、内蔵アンテナ７の入力インピーダンス調整を行う整合回路（以下、ＭＣ回路）９と、ＭＣ回路９とアンテナ７を電気的に接続する給電ピン８を備えている。
同様に、金属バネ１４と内蔵アンテナ１１との間には、表示部基板６に実装され、内蔵アンテナ１１の入力インピーダンス調整を行うＭＣ回路（整合回路）１３と、ＭＣ回路１３とアンテナ１１を電気的に接続する給電ピン１２を備えている。

内蔵アンテナ７，１１は、板状モノポールアンテナである。内蔵アンテナ７，１１の板状部分の少なくとも一辺は、使用周波数の波長をλとすると、λ／４またはλ／２となる大きさである。同一平面上（表示部基板６上）で、内蔵アンテナ７，１１は、両者の距離を少なくとも１ｍｍ以上離間させて配置されている。両者を１ｍｍ以上離間させることで、内蔵アンテナ７，１１同士が結合してアンテナ性能が劣化するのを防止する。また、内蔵アンテナ７，１１は、表示部筐体５の内部に貼付する等して取り付けられている。

ＭＣ回路９，１３は、コンデンサ、コイル、抵抗のうちのいずれか１つ以上を含んでいる。ＭＣ回路９，１３は、内蔵アンテナ７，１１への入力インピーダンスと内蔵アンテナ７，１１の特性インピーダンス（５０Ω）を整合させるインピーダンスマッチングを行う。その結果、リターンロスを低減することができる。

次に、動作について説明する。先ず、携帯電話が開いた状態について説明する。図１（ｂ）に示すように、スライドが全開状態では、金属バネ４と金属バネ１０とが電気的に接続される。
ＲＦ回路３とアンテナ７との間で、電流入出力が金属バネ４、１０を介して行われる。
表示部筐体５内部の金属バネ１０からは、ＭＣ回路９を経由し、給電ピン８により内蔵アンテナ７に給電される。
ここで、内蔵アンテナ７と金属バネ１０との間のインピーダンスの不整合は、ＭＣ回路９内部のコンデンサ、コイル、抵抗等により調整され、入力インピーダンスは可能な限りアンテナ７の特性インピーダンス（５０Ω）に整合される。

次に、携帯電話が閉じた状態について説明する。図１（ｃ）に示すように、スライドが全閉状態では、金属バネ４と金属バネ１４とが電気的に接続される。
ＲＦ回路３と内蔵アンテナ１１との間で、電流入出力が金属バネ４、１４を介して行われる。
表示部筐体５内部の金属バネ１４からは、ＭＣ回路１３を経由し、給電ピン８により内蔵アンテナ１１に給電される。
ここで、内蔵アンテナ１１と金属バネ１４との間のインピーダンスの不整合は、ＭＣ回路１３内部のコンデンサ、コイル、抵抗等により調整され、入力インピーダンスは可能な限り内蔵アンテナ１１の特性インピーダンス（５０Ω）に整合される。

従って、スライド開時、閉時それぞれの状態における内蔵アンテナ７，１１の長さ調整と、スライド開時には内蔵アンテナ７の直下に位置するＭＣ回路９と、スライド閉時には内蔵アンテナ１１の直下に位置するＭＣ回路１３により、スライド開時、閉時それぞれの状態における所望のインピーダンスを得ることができる。その結果、携帯電話の使用状態によらずアンテナ性能が向上する。

以上のように、この実施の形態１によれば、携帯電話の開閉状態に応じて内蔵アンテナ７，１１を切り替えているので、使用状態によるアンテナ性能の劣化を防止する効果が得られる。
また、内蔵アンテナを２つ設けることで、それぞれの内蔵アンテナを従来の内蔵アンテナより小型化できるので、これらを空きスペースに設置することにより、携帯電話の薄型化、小型化を図ることができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は全開状態を示す側面図、図２（ｃ）は全閉状態を示す側面図である。
図２において、実施の形態２に係る携帯電話は、実施の形態１に係る携帯電話と異なり、ＭＣ回路９を操作部筐体１内部の操作部基板２上に実装し、ＭＣ回路１３は廃したものである。
また、内蔵アンテナ７と金属バネ１０とを直接接続し、内蔵アンテナ１１と金属バネ１４とを直接接続することにより、給電ピン８，１２も廃している。
更に、内蔵アンテナ７，１１は、ＭＣ回路９を介す前に、アンテナ素子長や設置する場所を考慮して、ＭＣ回路９への入力インピーダンスが略等しくなるよう構成する。従って、ＭＣ回路９により、アンテナ７，１１への入力インピーダンスは、内蔵アンテナ７，１１の特性インピーダンス（５０Ω）に整合される。
その他の構成は実施の形態１（図１）と同様であるので、説明を省略する。

次に、動作について説明する。図２（ｂ）に示すように、スライドが全開状態では、操作部筐体１内部の金属バネ４と、操作部筐体５内部の金属バネ１０とが電気的に接続される。操作部筐体１内部のＲＦ回路３からアンテナへの電流入出力が、ＭＣ回路９と金属バネ４，１０を介し、内蔵アンテナ７に給電される。
一方、図２（ｃ）に示すように、スライドが全閉状態では、操作部筐体１内部の金属バネ４と表示部筐体内部の金属バネ１４とが電気的に接続される。操作部筐体１内部のＲＦ回路３からアンテナへの電流入出力がＭＣ回路９と金属バネ４，１４を介し、内蔵アンテナ１１に給電される。
内蔵アンテナ７，１１それぞれの入力インピーダンスは、互いの内蔵アンテナのバランスを考慮し、ＭＣ回路９内部のコンデンサ、コイル、抵抗等により調整され、可能な限り内蔵アンテナ７，１１の特性インピーダンス（５０Ω）に整合される。

従って、スライド開時、閉時それぞれの状態における内蔵アンテナ７，１１の長さ調整と、スライド開閉時に内蔵アンテナ７，１１各々の直下に位置するＭＣ回路９により、スライド開時、閉時それぞれの状態における所望のインピーダンスを得ることができる。その結果、携帯電話の使用状態によらずアンテナ性能が向上する。

以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、携帯電話の開閉状態に応じて内蔵アンテナ７，１１を切り替えているので、使用状態によるアンテナ性能の劣化を防止する効果が得られる。
また、１つのＭＣ回路９のみ実装しているので、より携帯電話の薄型化、小型化を図ることができる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は全開状態での側面図、図３（ｃ）は全閉状態での側面図である。
図３において、実施の形態３に係る携帯電話は、実施の形態１に係る携帯電話と異なり、ＭＣ回路９を操作部筐体１内部の操作部基板２上に実装し、ＲＦ回路３からの入出力を２つに分けるアンテナ切り替えスイッチ（以下、ＡＮＴ−ＳＷ）１８を操作部基板２上に実装している。
また、内蔵アンテナ７のみ操作部筐体１の内部に貼付してＭＣ回路９と直接接続することにより、金属バネ１０を廃している。
更に、内蔵アンテナ７の終端条件を調整できるようリアクタンスＺ１９（リアクタンス素子）を操作部基板２上に設ける。
その他の構成は実施の形態１（図１）と同様であるので、説明を省略する。

次に、動作について説明する。図３（ｂ）に示すように、スライドが全開状態では、ＡＮＴ−ＳＷ１８にスライド開時信号が入力され、操作部筐体１内部のＲＦ回路３からアンテナへの電流入出力がＡＮＴ−ＳＷ１８、ＭＣ回路９を介し、給電ピン８により内蔵アンテナ７へ給電される。内蔵アンテナ７とＡＮＴ−ＳＷ１８との不整合はＭＣ回路９のコンデンサ、コイル、抵抗等により調整され、可能な限り内蔵アンテナ７の特性インピーダンス（５０Ω）に整合される。

一方、図３（ｃ）に示すように、スライドが全閉状態では、操作部筐体１内部の金属バネ４と表示部筐体５内部の金属バネ１４とが電気的に接続される。ＡＮＴ−ＳＷ１８にスライド閉時信号が入力され、ＲＦ回路３からアンテナへの電流入出力がＡＮＴ−ＳＷ１８と金属バネ４、１４、ＭＣ回路１３を介し、給電ピン１２により内蔵アンテナ１１に給電される。内蔵アンテナ１１と金属バネ１４との不整合はＭＣ回路１３のコンデンサ、コイル、抵抗等により調整され、可能な限り内蔵アンテナの特性インピーダンス（５０Ω）に整合される。

また、スライドを閉じた場合、内蔵アンテナ１１と使用していない内蔵アンテナ７が接近する。その場合、使用していない内蔵アンテナ７にも電流が流れ、内蔵アンテナ１１と干渉する虞がある。実施の形態３に係る携帯電話では、スライド閉時に、使用していない内蔵アンテナ７はＡＮＴ−ＳＷ１８を介してリアクタンスＺ１９で終端させ、電気的に開放、或いは短絡させる。
短絡させた内蔵アンテナ７はＧＮＤに相当するため、使用している内蔵アンテナ１１は狭帯域になることが多い。一方、開放させた内蔵アンテナ７は、金属部分の物理長とリアクタンスＺ１９（Ｃ：キャパシタンス、Ｌ：インダクタンスにより設定）により所定の電気長を持たせることで、非励振アンテナとすることができる。

従って、スライド開時、閉時それぞれの状態におけるアンテナの長さ調整と、各々の内蔵アンテナ７，１１直下に設けたＭＣ回路９，１３と、スライド閉時に内蔵アンテナ７を終端するリアクタンスＺ１９により所望のインピーダンスが得ることができ、アンテナ性能が向上する。

以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、携帯電話の開閉状態に応じて内蔵アンテナ７，１１を切り替えているので、使用状態によるアンテナ性能の劣化を防止する効果が得られる。
また、内蔵アンテナを２つ設けることで、それぞれの内蔵アンテナを従来の内蔵アンテナより小型化できるので、これらを空きスペースに設置することにより、携帯電話の薄型化、小型化を図ることができる。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４について説明する。図４は、この発明の実施の形態４に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図４（ａ）は全開状態を示す斜視図、図４（ｂ）は全開状態を示す斜視図である。
図４において、実施の形態４に係る携帯電話は、実施の形態１に係る携帯電話と異なり、操作部筐体１と表示部筐体５とが図４中の矢印で示すように相互に同一平面上で回転するリボルバ式開閉構造を有する。
また、内蔵アンテナ７，１１は、同一平面上で並行ではなく、両者の延長線が直交する方向に配置されている。
その他の構成は実施の形態１（図１）と同様であるので、説明を省略する。

次に、動作について説明する。動作についても、筐体の開閉構造以外は、実施の形態１と同様である。
従って、筐体開時、閉時それぞれの状態における内蔵アンテナ７，１１の長さ調整と、筐体開時には内蔵アンテナ７の直下に位置するＭＣ回路９と、筐体閉時には内蔵アンテナ１１の直下に位置するＭＣ回路１３により、筐体開時、閉時それぞれの状態における所望のインピーダンスを得ることができる。その結果、携帯電話の使用状態によらずアンテナ性能が向上する。

以上のように、この実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、携帯電話の開閉状態に応じて内蔵アンテナ７，１１を切り替えているので、使用状態によるアンテナ性能の劣化を防止する効果が得られる。
また、内蔵アンテナを２つ設けることで、それぞれの内蔵アンテナを従来の内蔵アンテナより小型化できるので、これらを空きスペースに設置することにより、携帯電話の薄型化、小型化を図ることができる。

なお、図１〜４において、便宜上、上下左右等の表現を用いて説明したが、実際の携帯電話はその使用時の方向等は様々であり、以上の説明で用いた方向に限定されるものではない。

なお、上記発明の実施の形態１〜４では、内蔵アンテナ７と内蔵アンテナ１１は板状モノポールアンテナを設けたものを示したが、いずれか一方が線状モノポールアンテナでも代用でき、内蔵アンテナ７と内蔵アンテナ１１の両方が線状モノポールアンテナでも代用できる。
また、上記発明の実施の形態１〜４では、金属バネを用いたものを示したが、板金、金属ピン、導電性スポンジ、ガスケット等でも代用できる。
更に、上記発明の実施の形態１〜４では、内蔵アンテナ７，１１の板状部分の少なくとも一辺はλ／４またはλ／２となる大きさを示したが、内蔵アンテナ７，１１を収容する操作部筐体１または表示部筐体５の材質（誘電率）によっては、λ／４またはλ／２以下の大きさでも代用できる。

この発明の実施の形態１に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は全開状態を示す側面図、図１（ｃ）は全閉状態を示す側面図である。この発明の実施の形態２に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図２（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は全開状態を示す側面図、図２（ｃ）は全閉状態を示す側面図である。この発明の実施の形態３に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は全開状態での側面図、図３（ｃ）は全閉状態での側面図である。この発明の実施の形態４に係る携帯電話の内部構成を示した図であり、図４（ａ）は全開状態を示す斜視図、図４（ｂ）は全開状態を示す斜視図である。

符号の説明

１操作部筐体、２操作部基板、３高周波回路（ＲＦ回路）、４金属バネ、５表示部筐体、６表示部基板、７内蔵アンテナ、８給電ピン、９整合回路（ＭＣ回路）、１０金属バネ、１１内蔵アンテナ、１２給電ピン、１３整合回路（ＭＣ回路）、１４金属バネ、１５表示部、１６電池、１７操作部、１８アンテナ切替スイッチ（ＡＮＴ−ＳＷ）、１９リアクタンスＺ。

Claims

第１の筐体と、
前記第１の筐体と相互に開閉自在な第２の筐体と、
第１のアンテナと、
第２のアンテナと、
前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナを励振させる高周波回路と、
前記第１のアンテナまたは第２のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させる整合回路と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体との開閉状態に応じて、前記高周波回路の入出力を前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナに給電させる導電性部材とを備えた携帯電話。
第１の筐体と、
前記第１の筐体と相互にスライド開閉する第２の筐体と、
前記第１の筐体に内蔵された高周波回路と、
前記第１の筐体に内蔵され、前記高周波回路と接続された第１の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、筐体開時に前記第１の導電性部材と接続される第２の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、筐体閉時に前記第１の導電性部材と接続される第３の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第２の導電性部材と接続された第１の整合回路と、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第３の導電性部材と接続された第２の整合回路と、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第１の整合回路と接続された第１のアンテナと、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第２の整合回路と接続された第２のアンテナとを備え、
筐体開時には、前記第１の整合回路が、前記第１のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させ、
筐体閉時には、前記第２の整合回路が、前記第２のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させることを特徴とする携帯電話。
第１の筐体と、
前記第１の筐体と相互にスライド開閉する第２の筐体と、
前記第１の筐体に内蔵された高周波回路と、
前記第１の筐体に内蔵され、前記高周波回路と接続された整合回路と、
前記第１の筐体に内蔵され、前記整合回路と接続された第１の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、筐体開時に前記第１の導電性部材と接続される第２の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、筐体閉時に前記第１の導電性部材と接続される第３の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第２の導電性部材と接続された第１のアンテナと、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第３の導電性部材と接続された第２のアンテナとを備え、
筐体開時には、前記整合回路が、前記第１のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させ、
筐体閉時には、前記整合回路が、前記第２のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させることを特徴とする携帯電話。
第１の筐体と、
前記第１の筐体と相互にスライド開閉する第２の筐体と、
前記第１の筐体に内蔵された高周波回路と、
前記第１の筐体に内蔵され、前記高周波回路と接続されたアンテナ切替スイッチと、
前記第１の筐体に内蔵され、前記アンテナ切替スイッチと接続された第１の整合回路と、
前記第１の筐体に内蔵され、前記第１の整合回路と接続された第１のアンテナと、
前記第１の筐体に内蔵され、前記アンテナ切替スイッチと接続された第１の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、筐体閉時に前記第１の導電性部材と接続される第２の導電性部材と、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第２の導電性部材と接続された第２の整合回路と、
前記第２の筐体に内蔵され、前記第２の整合回路と接続された第２のアンテナとを備え、
筐体開時には、前記アンテナ切替スイッチが前記高周波回路の入出力を前記第１の整合回路側に切り替え、前記第１の整合回路が前記第１のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させ、
筐体閉時には、前記アンテナ切替スイッチが前記高周波回路の入出力を前記第１の導電性部材側に切り替え、前記第２の整合回路が前記第２のアンテナの特性インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させることを特徴とする携帯電話。
前記第１の筐体に内蔵され、筐体閉時に前記第１のアンテナを終端するリアクタンス素子を備えたことを特徴とする請求項３記載の携帯電話。
前記第１の筐体と前記第２の筐体とが、相互に同一平面上で回転することにより開閉することを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の携帯電話。