JP2008047949A

JP2008047949A - 携帯無線端末

Info

Publication number: JP2008047949A
Application number: JP2006218590A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Takahashi; 智宏高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】アンテナ素子の特性に影響を与えるパラメータを自由に設定しても広帯域化を実現する。
【解決手段】所定方向にスライド可能に連結されたＬＣＤ側筐体及びＫＥＹ側筐体を備えた携帯無線端末において、ＬＣＤ側筐体に配置されたＬＣＤ基板とＫＥＹ側筐体に配置されたＫＥＹ基板を接続するフレキシブルケーブル１３１のグランド部の一部に、蛇行状のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂが形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は所定方向にスライド可能に連結された２つの筐体を備えた携帯無線端末に関するものである。

図９は従来のスライド式の携帯無線端末の外観構成を示す図である。この携帯無線端末は、所定方向、図９ではｚ軸方向にスライド可能に連結されたＬＣＤ側筐体１０とＫＥＹ側筐体２０の２つの筐体を備え、ＬＣＤ側筐体１０に、受話部１１、表示部（ＬＣＤ）１２、操作部１３及び送話部１４が配置され、ＫＥＹ側筐体２０に、送話部２１、操作部２２及びアンテナ収納部２３が配置されている。

図１０は従来のスライド式の携帯無線端末の内部構成を示す図である。この携帯無線端末は、ＬＣＤ側筐体１０に配置されたＬＣＤ基板のグランド部となる導体板１１１及びＬＣＤ基板に接続されたコネクタ１１２、ＫＥＹ側筐体２０に配置されたＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１及びＫＥＹ基板に接続されたコネクタ１２２、コネクタ１１２及びコネクタ１２２によりＬＣＤ基板とＫＥＹ基板を接続するフレキシブルケーブル１３１、アンテナ素子となる線状導体１３２並びに高周波電源１３３を備えている。

アンテナ素子となる線状導体１３２をＫＥＹ側筐体２０の上部に配置し、高周波電源１３３にてアンテナ素子となる線状導体１３２を励振した場合には、フレキシブルケーブル１３１上には、主として、ＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１から流れ込む高周波電流と、ＫＥＹ基板とＬＣＤ基板が近接することで発生する結合電流によるＬＣＤ基板のグランド部となる導体板１１１から流れ込む高周波電流が存在する。

このため、スライド式の携帯無線端末では、ＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１とＬＣＤ基板のグランド部となる導体板１１１の重なり、つまりスライド量や、フレキシブルケーブル１３１の長さ・幅等の寸法や、フレキシブルケーブル１３１のＫＥＹ基板及びＬＣＤ基板との接続位置等により、アンテナ素子の特性が大きく変化する。これらのアンテナ素子の特性に影響を与えるパラメータの最適化を図ることにより、スライド式の携帯無線端末では広帯域特性が得られる。

一方、アンテナ素子の特性に影響を与えるこれらのパラメータは、構造的理由や商品価値的理由により決定される。ここで、構造的理由としては、例えば、スライド開閉に耐えうるフレキシブルケーブル１３１の強度を確保するためのフレキシブルケーブル１３１の寸法や、フレキシブルケーブル１３１のＫＥＹ基板及びＬＣＤ基板との接続位置等が制限されることであり、商品価値的理由としては、例えば、スライド量はスライド式の携帯無線端末の使用者の使いやすさに影響を及ぼすために制限されることである。このため、所望周波数にて広帯域特性を得ることが困難であるという課題がある。

従来の携帯無線端末の構成として、例えば特許文献１に掲載された折り畳み式の携帯無線端末がある。この携帯無線端末では、長さＬ１の上部筐体回路基板と長さＬ２の下部筐体回路基板とを距離Ｇだけ離し、また、上下回路部接続部をなすフレキシブル配線板はヒンジ部の周囲に一回巻かれた状態で配置されており、このフレキシブル配線板を平面状に伸ばしたときの長さはＬｓであり、フレキシブル配線板の長さＬｓは上部筐体回路基板と下部筐体回路基板の間の距離Ｇよりも長くなるように設定され（Ｌｓ＞Ｇ）、さらに、フレキシブル配線板の長さＬｓは、上部筐体内をヒンジ部に向かって流れる電流の位相と下部筐体内をヒンジ部に向かって流れる電流の位相とを少なくとも９０度ずらすことができるような長さに設定されている。これにより、上部筐体回路基板と下部筐体回路基板に流れる高周波電流分布を変化させることで内蔵アンテナのアンテナ特性劣化を防いでいる。

特許第３６３１６９６号公報（段落００５９〜００６１、図４、図５）

従来の携帯無線端末は以上のように構成され、上記特許文献１に記載された折り畳み式の携帯無線端末では、フレキシブルケーブルの長さを変更することでアンテナ特性の改善を図っているが、スライド式の携帯無線端末では、例えばフレキシブルケーブルの長さは構造的制限や商品価値的制限により決定され、アンテナ素子の特性に影響を与えるパラメータを自由に設定すると広帯域化を実現することができ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決するためになされたもので、アンテナ素子の特性に影響を与えるパラメータを自由に設定しても広帯域化を実現することができる携帯無線端末を得ることを目的とする。

この発明に係る携帯無線端末は、所定方向にスライド可能に連結された第１の筐体及び第２の筐体を備えたものにおいて、上記第１の筐体に配置された第１の基板と上記第２の筐体に配置された第２の基板を接続するフレキシブルケーブルのグランド部の一部に、蛇行状のメアンダ部が形成されていることを特徴とするものである。

この発明により、アンテナ素子の特性に影響を与えるパラメータを自由に設定しても広帯域化を実現することができるという効果が得られる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による携帯無線端末の内部構成を示す図である。なお、携帯無線端末の外観構成を示す図は従来の図９と同じである。
図１に示す携帯無線端末は、ＬＣＤ側筐体（第１の筐体）１０に配置されたＬＣＤ基板（第１の基板）のグランド部となる導体板１１１及びＬＣＤ基板に接続されたコネクタ１１２、ＫＥＹ側筐体（第２の筐体）２０に配置されたＫＥＹ基板（第２の基板）のグランド部となる導体板１２１及びＫＥＹ基板に接続されたコネクタ１２２、グランド部の一部に蛇行状のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂが形成されコネクタ１１２及びコネクタ１２２によりＬＣＤ基板及びＫＥＹ基板を接続するフレキシブルケーブル１３１、ＫＥＹ側筐体２０の上部に配置されたアンテナ素子となる線状導体１３２並びにＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１とアンテナ素子となる線状導体１３２間を励振する高周波電源１３３を備えている。

アンテナ素子となる線状導体１３２をＫＥＹ側筐体２０の上部のアンテナ収納部２３に配置する理由は、ＬＣＤ側筐体１０の上部に配置した場合には、通話時にアンテナ素子となる線状導体１３２が使用者の頭部に近接することでアンテナ素子の特性が劣化し、ＫＥＹ側筐体２０の下部に配置した場合には、通話時に使用者がアンテナ素子となる線状導体１３２を手で握るためにアンテナ素子の特性が劣化するからである。

ここで、ＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１は長手方向が９０ｍｍ、幅方向が４５ｍｍ程度の長さを有しており、一般的な携帯電話機等の携帯無線端末の大きさに対応している。ＫＥＹ基板のグランド部やＬＣＤ基板のグランド部は、それぞれ多層で構成されるＫＥＹ基板やＬＣＤ基板の少なくとも１層以上を占めている。

アンテナ素子としては基板のグランド部に高周波電流が流れるタイプのアンテナであるモノポールアンテナを用いる。モノポールアンテナであれば、内蔵アンテナ、ホイップアンテナ、ヘリカルアンテナ等いずれでも良い。フレキシブルケーブル１３１は２層以上で構成されるものを用い、１層はＬＣＤ側筐体１０に配置されている表示部（ＬＣＤ）１２を駆動するための信号等が伝送され、２層目はグランド層で構成される。そして、アンテナ素子となる線状導体１３２とＫＥＹ基板のグランドとなる導体板１２１間を高周波電源１３３で励振する。

スライド式の携帯無線端末では、ＫＥＹ基板とＬＣＤ基板が約４ｍｍ程度と近接しているため、ＫＥＹ基板とＬＣＤ基板の重なり部を通じてＫＥＹ基板上の高周波電流がＬＣＤ基板に大きく誘起される。このため、スライド量を変化させることにより、両基板間の重なり部の面積が変化し、ＬＣＤ基板への結合電流が大きく変化する。さらに、フレキシブルケーブル１３１は両基板にはさまれているため、フレキシブルケーブル１３１には大きな高周波電流が流れ、スライド量や、フレキシブルケーブル１３１の寸法や、フレキシブルケーブル１３１のＫＥＹ基板及びＬＣＤ基板との接続位置等により、フレキシブルケーブル１３１上の高周波電流分布は大きく変化する。

このように、スライド式の携帯無線端末では、スライド量や、フレキシブルケーブル１３１の寸法や、フレキシブルケーブル１３１のＫＥＹ基板及びＬＣＤ基板との接続位置等のパラメータによりアンテナ素子の特性が大きく変化するので、これらのパラメータの最適化が重要となる。

次に各パラメータを変化させたときのアンテナ素子の特性について説明する。
図２は携帯無線端末の筐体サイズとスライド量の一例を示す図である。ここでは、筐体サイズを９０×４５ｍｍ、スライド量を４０ｍｍ、ＬＣＤ基板のグランド部となる導体板１１１とＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１間の距離を４ｍｍ、コネクタ１２２と高周波電源１３３間の距離を２５ｍｍ、コネクタ１２２とフレキシブルケーブル１３１の折り曲げ位置までの距離を１２ｍｍ、コネクタ１１２とフレキシブルケーブル１３１の折り曲げ位置までの距離を３６ｍｍとしている。なお、フレキシブルケーブル１３１の幅は図示されていないが２０ｍｍとする。

図３は携帯無線端末のスライド量を変化させたときのアンテナ素子の特性の変化を示す図である。ここで、図３（ａ）はアンテナ素子の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートで、図３（ｂ）はアンテナ素子のリターンロス特性を示し、周波数が１．５〜２．５ＧＨｚの範囲の各特性を示している。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、実線はスライド量が図２に示すように４０ｍｍの場合のアンテナ素子の特性を示し、点線はフレキシブルケーブル長を一定としたままスライド量をｚ軸方向に５ｍｍ増加して４５ｍｍとした場合、つまり、ＫＥＹ基板とＬＣＤ基板間の重なり部が５ｍｍ減少した場合のアンテナ素子の特性を示している。このように、スライド量を変化させることで、ＫＥＹ基板とＬＣＤ基板の結合量が変化してアンテナ特性が大きく変化していることがわかる。

図４は携帯無線端末のフレキシブルケーブル１３１の長さを一定としてフレキシブルケーブル１３１の幅を変化させたときのアンテナ素子の特性の変化を示す図である。ここで、図４（ａ）はアンテナ素子の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートで、図４（ｂ）はアンテナ素子のリターンロス特性を示し、周波数が１．５〜２．５ＧＨｚの範囲の各特性を示している。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、実線はフレキシブルケーブル１３１の幅が２０ｍｍの場合のアンテナ素子の特性を示し、点線はフレキシブルケーブル１３１の幅が１２ｍｍの場合のアンテナ素子の特性を示している。このように、フレキシブルケーブル１３１の幅を変化させることで、フレキシブルケーブル１３１に流れる高周波電流分布が変化してアンテナ特性が大きく変化していることがわかる。

なお、ＬＣＤ基板のグランド部となる導体板１１１とＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１間の距離の変化や、コネクタ１１２，１２２の位置の変化により、同様にアンテナ特性が大きく変化する。

しかし、スライド量等はユーザの操作性に関連するものであり、商品価値観として決定されるものである。また、フレキシブルケーブル１３１としては、スライド開閉に耐えうる強度の確保や、基板上のＩＣ等の部品実装との兼ね合いがあり、その長さ、接続位置等は制限されるそのため、これらのパラメータの最適化には限界がある。

そこで、スライド量や接続位置等のパラメータを固定させた状態で、フレキシブルケーブル１３１上の高周波電流分布を制御しアンテナ素子の入力インピーダンス特性を広帯域化する必要がある。そこで、この実施の形態１では、図１に示すように、グランド部の一部が蛇行状のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを備えたフレキシブルケーブル１３１を使用することで、携帯無線端末の外観に影響することなく、スライド量やフレキシブルケーブルの接続位置等のパラメータを固定させた状態で、アンテナ素子の広帯域化を実現することができる。

図５はこの発明の実施の形態１による携帯無線端末のフレキシブルケーブル１３１の構成の詳細図である。このフレキシブルケーブル１３１は、フレキシブルケーブル１３１のグランド部の幅方向の両側で、グランド部の長さ方向の一部のＸ，Ｙ間に、蛇行状のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを備えている。図５において、フレキシブルケーブル１３１の中央のグランド部の物理長をＬ₁とし、メアンダ部１３１ａのグランド部の物理長をＬ₂とし、メアンダ部１３１ｂのグランド部の物理長をＬ₃とする。

図５に示すように、フレキシブルケーブル１３１の中央のグランド部の物理長Ｌ₁と、幅方向の両端に配置された蛇行状のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂのグランド部の物理長Ｌ₂，Ｌ₃とは長さが異なり、図５の位置Ｘに入力された高周波電流は、位置Ｙでは距離差（Ｌ₂−Ｌ₁），（Ｌ₃−Ｌ₁）に対応する位相差で合成される。例えば、（Ｌ₂−Ｌ₁），（Ｌ₃−Ｌ₁）がλ／２であれば、フレキシブルケーブル１３１の中央のグランド部を流れる高周波電流とメアンダ部１３１ａ，１３１ｂのグランド部を流れる高周波電流は位置Ｙで逆相で合成されるために、位置Ｙでの高周波電流の振幅値は小さくなる。ここで、λは高周波電流の波長である。

フレキシブルケーブル１３１上には、主として、ＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１から流れ込む高周波電流と、ＫＥＹ基板とＬＣＤ基板が近接することで発生する結合電流によるＬＣＤ基板のグランド部となる導体板１１１から流れ込む高周波電流が存在する。この２つの高周波電流はフレキシブルケーブル１３１の中央のグランド部とメアンダ部１３１ａ，１３１ｂのグランド部を通過して、この２つの高周波電流の振幅値が減少する。このようにして、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂによりフレキシブルケーブル１３１上の高周波電流分布を制御することができ、結果として、ＫＥＹ基板やＬＣＤ基板上の高周波電流分布も制御することができる。

なお、図５では、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂの各素子数は７であるが、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂの素子数を変化させることで、フレキシブルケーブル１３１上の高周波電流分布を制御することができる。

図６はこの発明の実施の形態１による携帯無線端末のスライド量とフレキシブルケーブル１３１の一例を示す図である。ここでは、筐体サイズを９０×４５ｍｍ、スライド量を４５ｍｍ、ＬＣＤ基板のグランド部となる導体板１１１とＫＥＹ基板のグランド部となる導体板１２１間の距離を４ｍｍ、コネクタ１２２と高周波電源１３３間の距離を２５ｍｍ、コネクタ１２２とフレキシブルケーブル１３１の折り曲げ位置までの距離を９．５ｍｍ、コネクタ１１２とフレキシブルケーブル１３１の折り曲げ位置までの距離を３８．５ｍｍ、フレキシブルケーブル１３１の幅を１２ｍｍ、フレキシブルケーブル１３１の中央のグランド部の物理長Ｌ₁を３１ｍｍ、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂのグランド部の物理長Ｌ₂，Ｌ₃を６８ｍｍ、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂのフレキシブルケーブル１３１の幅方向の両端からの長さを５ｍｍ、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂの素子数を８、各素子の長さを３ｍｍ、各素子の線路幅を１ｍｍとしている。

図７は図６に示すフレキシブルケーブル１３１のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂの有無によるアンテナ素子の特性の変化を示す図である。ここで、図７（ａ）はアンテナ素子の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図７（ｂ）はアンテナ素子のリターンロス特性を示し、周波数が１．５〜２．５ＧＨｚの範囲の各特性を示している。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）において、実線はフレキシブルケーブル１３１にメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを備えていない場合のアンテナ素子の特性を示し、点線はフレキシブルケーブル１３１にメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを備えている場合のアンテナ素子の特性を示している。

図７では、図３における場合と同様にスライド量を４５ｍｍとし、図４における場合と同様にフレキシブルケーブル１３１の幅を１２ｍｍとしているので、例えば所望周波数であるＷ−ＣＤＭＡの使用周波数帯域１．７５ＧＨｚ〜２．１５ＧＨｚにて、フレキシブルケーブル１３１にメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを備えていない場合のリターンロス特性の最悪値が−３ｄＢと悪い。しかし、フレキシブルケーブル１３１にメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを備えている場合のリターンロス特性の最悪値が−７．５ｄＢと大幅に改善しており、広帯域化が図れていることがわかる。

なお、図６には図示されていないが、図７のアンテナ素子の特性を得るときには、アンテナ整合回路も設けている。また、図６ではメアンダ部１３１ａ，１３１ｂの素子数を８としているが、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂの素子数を変化させることで広帯域化可能な周波数帯も変化させることができる。

図８はこの発明の実施の形態１による携帯無線端末のフレキシブルケーブル１３１の別構成の詳細図である。このフレキシブルケーブル１３１は、図５に示すフレキシブルケーブル１３１のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを補強するための絶縁体部１３１ｃ，１３１ｄを備えたものである。ＬＣＤ側筐体１０とＫＥＹ側筐体２０をスライドさせたときに、フレキシブルケーブル１３１は筐体内部で屈曲を繰り返すために、実際は図８に示すように、メアンダ部１３１ａ，１３１ｂを補強するための絶縁体部１３１ｃ，１３１ｄが必要となる。

以上のように、この実施の形態１によれば、ＬＣＤ基板とＫＥＹ基板を接続するフレキシブルケーブル１３１のグランド部の一部に蛇行状のメアンダ部１３１ａ，１３１ｂを形成して、フレキシブルケーブル１３１上の高周波電流分布を制御することにより、アンテナ素子の特性に影響を与えるパラメータを自由に設定しても広帯域化を実現することができるという効果が得られる。

この発明の実施の形態１による携帯無線端末の内部構成を示す図である。携帯無線端末の筐体サイズとスライド量の一例を示す図である。携帯無線端末のスライド量を変化させたときのアンテナ素子の特性の変化を示す図である。携帯無線端末のフレキシブルケーブルの幅を変化させたときのアンテナ素子の特性の変化を示す図であるこの発明の実施の形態１による携帯無線端末のフレキシブルケーブルの構成の詳細図である。この発明の実施の形態１による携帯無線端末のスライド量とフレキシブルケーブルの一例を示す図である。この発明の実施の形態１による携帯無線端末のフレキシブルケーブルのメアンダ部の有無によるアンテナ素子の特性の変化を示す図である。この発明の実施の形態１による携帯無線端末のフレキシブルケーブルの別構成の詳細図である。従来のスライド式の携帯無線端末の外観構成を示す図である。従来のスライド式の携帯無線端末の内部構成を示す図である。

符号の説明

１０ＬＣＤ側筐体、１１受話部、１２表示部（ＬＣＤ）、１３操作部、１４送話部、２０ＫＥＹ側筐体、２１送話部、２２操作部、２３アンテナ収納部、１１１導体板、１１２コネクタ、１２１導体板、１２２コネクタ、１３１フレキシブルケーブル、１３１ａメアンダ部、１３１ｂメアンダ部、１３１ｃ絶縁体部、１３１ｄ絶縁体部、１３２線状導体、１３３高周波電源。

Claims

所定方向にスライド可能に連結された第１の筐体及び第２の筐体を備えた携帯無線端末において、
上記第１の筐体に配置された第１の基板と上記第２の筐体に配置された第２の基板を接続するフレキシブルケーブルのグランド部の一部に、蛇行状のメアンダ部が形成されていることを特徴とする携帯無線端末。
メアンダ部はフレキシブルケーブルの幅方向の両側に形成され、上記メアンダ部の物理長と上記メアンダ部が形成されているフレキシブルケーブルの中央のグランド部の物理長に差を設けることを特徴とする請求項１記載の携帯無線端末。
メアンダ部の物理長と上記メアンダ部が形成されているフレキシブルケーブルの中央のグランド部の物理長との差を、高周波電流の波長の１／２に設定することを特徴とする請求項２記載の携帯無線端末。
メアンダ部を補強するための絶縁体部を備えたことを特徴とする請求項１記載の携帯無線端末。