JP2008079037A - 携帯電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】通信手段部が着脱可能である携帯電子機器を提供する。
【解決手段】アンテナエレメントを有する通信手段部と、操作部と表示部の少なくともいずれかを含む本体と、を備え、前記通信手段部は、前記本体に対して着脱可能であることを特徴とする携帯電子機器が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電子機器に関する。

携帯電話機、ノートパソコン、ＰＤＡなどの携帯電子機器における機能は、電話、無線ＬＡＮ、ＦＭ及びＡＭ放送、ＧＰＳ（Global Positioning System）、地上ディジタル放送を受信するワンセグなどの送受信機能に拡大している。さらに電話に限っても、ＧＳＭ（Global System for Mobile communication）、ＤＣＳ（Digital Cellular System）／ＰＣＳ（Personal Communications Service）などのトリプルバンドが使用されるようになってきた。

ＧＳＭの周波数帯は、移動局送信において８９０乃至９１５ＭＨｚの周波数帯が、基地局送信において９３５乃至９６０ＭＨｚの周波数帯が用いられる。また、ＤＳＣ１８００においては、１．８ＧＨｚ帯が用いられる。ワンセグにおいては５００ＭＨｚ帯が使用され、ＦＭ及びＡＭ放送においてはより低い周波数帯が使用される。

使用周波数に応じたアンテナ部、増幅器、周波数変換部の要求仕様は異なる。従って全ての機能を兼ね備えようとすると、機器が大型化する。この場合、全ての機能が必要とされることはそう多くはなく、使用者が選択するいくつか機能を兼ね備えればよい。従って、他の機能は不要となる。一方、周波数変換の後段の変調回路、復調回路、ベースバンド部、制御回路、二次電池、キーなどを含む操作部及び表示部などは機能により殆ど変わらないので共通の構造及び特性とできる。

表示部と操作部とにまたがるアンテナエレメントを設けた携帯電子機器に関する技術開示例がある（特許文献１）。
特開２００４−１７２９１９号公報

本発明は、通信手段部が着脱可能である携帯電子機器を提供する。

本発明の一態様によれば、アンテナエレメントを有する通信手段部と、操作部と表示部の少なくともいずれかを含む本体と、を備え、前記通信手段部は、前記本体に対して着脱可能であることを特徴とする携帯電子機器が提供される。

本発明により、通信手段部が着脱可能である携帯電子機器が提供される。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき説明する。
図１は、本発明の具体例にかかる携帯電話機を表す模式斜視図である。
表示部５０と操作部５２とは、ヒンジ部５４により折り曲げられ、重ね合わせ可能な構造となっている。さらに、例えば、操作部５２の一方の端部には凸型のコネクタ（接栓）５８と接続可能な凹型の接栓５９が設けられており、接栓５８、５９を有する通信手段部ＤＤ ５６を固定することが可能である。この通信手段部ＤＤ ５６の取り付け位置は、ヒンジ部５４近傍に限定されない。操作部５２の側面、底面などでも良く、また、表示部５０であっても良い。小型かつ特性を考慮して決めることができる。図１は、いわゆる折りたたみ方式の重ね合わせ構造を表しているが、これに限定されることはなく操作部と表示部の一体構造であっても良い。

通信手段部ＤＤ ５６は、少なくともアンテナエレメントを含んでいる。携帯電話機として、国内ではＰＤＣ、ＰＨＳなどが、海外ではＧＳＭ、ＤＳＣ／ＰＣＳなどの方式がある。多くの場合、使用する通話方式は限定されるのでこれに対応できるアンテナエレメントを選択すれば無駄がない。例えば、国内ではまたは２方式に対応できるアンテナエレメントであればよく、海外ではトリプルバンドに対応できるアンテナエレメントであれば、海外に広い地域において使用可能となり便利である。

また、例えば、電話、無線ＬＡＮ、ＦＭ及びＡＭ放送、ＧＰＳ（Global Positioning System）、地上波ディジタル放送を含むテレビ放送などの希望する機能を有するアンテナエレメントを、必要に応じて追加することが可能となる。アンテナエレメントとしては、多数の機能の組み合わせを用意しておく。機器購入時に選択した仕様に応じてアンテナエレメントを取り付けるようにする。
また、通信手段部ＤＤ ５６を操作部５２に固定すると、これらは略一体的な外形を形成し、通信手段部ＤＤ ５６と操作部５２との間に段差や溝などが実質的に形成されないようにすることが望ましい。このようにすれば、外観もすっきりとし、また通信手段部ＤＤ ５６のみに過度の外力がかかって操作部５２から外れることも抑制できる。

さらに、海外で使用したい場合や、国内において新たな機能を追加したい場合には、アンテナエレメントを着脱可能な構造としておくことにより交換できるようにする。こうすることで、新たに本体を購入することが不要となる。

次に、通信手段部の構成に関して説明する。
図２は、携帯電話機のシステムを説明するブロック図である。
アンテナエレメント１０により受信した信号Ｗ１は送受信信号を分離するスイッチ１２またはデュプレクサ（duplexer：送受切換器）などを経由して低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）１４に入力される。ＬＮＡにより増幅された送信信号は局部発振器１８からの出力信号とミキサ１６により混合されて、ダウンコンバージョン（周波数逓降）により中間周波数（ＩＦ）信号に変換される。この結果生じるＩＦ信号は、イメージ抑圧フィルタ２０、周波数変換部２１、復調回路２２を経由して端子Ｆからベースバンド信号Ｂ１として出力される。

一方、変調すべきベースバンド信号Ｂ２は、端子Ｇから変調回路２４に入力され、中間周波数信号となり、フィルタ２６を経由して局部発振器１８からの信号とミキサ２８により混合され、送信周波数にアップコンバージョン（周波数上方変換）が行われる。さらに、電力増幅器３０により増幅され、スイッチ１２を経由してアンテナエレメント１０から信号Ｗ２が送信される。

通信手段部として、何通りかを考えることができる。まず第１は、通信手段部ＡＡ ４０がアンテナエレメント１０のみを備えた場合であり、信号は端子Ａから入出力される。用途の波長帯が異なる場合、例えば、携帯電話機とワンセグとの機能を備えたい場合、アンテナエレメント１０が異なることも有り得る。この場合、通信手段部ＡＡ ４０には複数のアンテナエレメント１０を設ければよい。

第２は、通信手段部ＢＢ ４２が、スイッチ１２またはデュプレクサのいずれかを含み、かつＬＮＡ１４またはＰＡ３０の少なくともいずれかを含む場合である。アンテナエレメント１０とＬＮＡ１４との距離を最短とすることができるので、外来ノイズの影響を低減できる。ＬＮＡ１４の出力信号は端子Ｂから出力される。さらに、アンテナエレメント１０とＰＡ３０との距離を最短とすることで、輻射ノイズを低減できる。ＰＡ３０への入力信号は端子Ｃから入力される。

第３は、通信手段部ＣＣ ４４が、ミキサ１６と局部発振器１８とから構成されダウンコンバージョンを行う周波数変換回路、またはミキサ２８と局部発振器１８とから構成されアップコンバージョンを行う周波数変換回路のいずれかを少なくとも含む場合である。ダウンコンバージョンにより得られたＩＦ信号は端子Ｄから出力され、アップコンバージョンが行われるＩＦ信号は端子Ｅへ入力される。この場合、アンテナエレメント１０、ＬＮＡ１４、ＰＡ３０、ミキサ１６、２８、局部発振器１８が通信手段部ＣＣ ４４に配置され、ＩＦ周波数信号が操作部５２に入出力される。この結果、操作部５２の回路基板への搬送波による影響を抑制できる。

次に、アンテナエレメント１０の構成について説明する。アンテナエレメント１０を通信手段部ＤＤ ５６に内蔵する構造としては、例えば、パターンアンテナを操作部５２または表示部５０内に設けられる回路基板上に形成する方法がある。この場合、ＩＣなど他の回路部品間との電磁波の影響を低減するために回路基板の端部近傍に配置することが好ましい。また、ストライプ状の板金やフレキシブル基板とすることもできる。さらに、板金と樹脂との複合構造やＭＩＤ（Molded Interconnected Device）構造とすることもできる。アンテナエレメント１０が１個の場合、アンテナエレメント１０の一方の端部とスイッチ１２の中心導体と接続する端子Ａのみを操作部５２または表示部５０と接続すればよい。もちろん、アンテナエレメント１０に対する地板（図示せず）を接地導体とする一方のポートと、スイッチ１２の入力ポートとを接続する同軸端子、またはストリップライン状端子とすることもできる。アンテナエレメント１０は端子Ａを介して給電部（図示せず）へ接続される。

周波数帯が異なる用途を複数備えたい場合、アンテナ指向性を含む特性を仕様内とするために、複数のアンテナを内蔵させることが必要になり、接続すべき端子数をこれに応じて増加させる必要がある。

次に、通信手段部ＢＢ ４４がアンテナエレメント１０、スイッチ１２、ＬＮＡ１４、ＰＡ３０を内蔵する場合を説明する。受信信号と送信信号を切り替えるスイッチ１２としては、例えば、半導体スイッチやデュプレクサを用いることができる。ＬＮＡ１４およびＰＡ３０としてはシリコン、あるいは化合物半導体からなるＭＭＩＣ（Microwave Monolithic Integrated Circuit）を用いると小型化が容易となる。

ＬＮＡ１４の出力ポートを構成する端子Ｂと、及びＰＡ３０の入力ポートを構成する端子Ｃとが表示部５０または操作部５２と接続される。アンテナエレメント１０が複数の場合、ＬＮＡ１４やＰＡ３０が共通であればスイッチなどによりアンテナエレメント１０を切り替えればよいが、切り替え信号のための接続端子がさらに必要となる。また、ＬＮＡ１４またはＰＡ３０がアンテナエレメント１０により異なる場合、アンテナ切り替えスイッチは不要であるが異なるＬＮＡ１４の出力端子、異なるＰＡの入力端子を切り替えるスイッチを通信手段部ＢＢ ４４または表示部５０または操作部５２に設ける必要が生じることもある。ＬＮＡ１４及びＰＡ３０の駆動電源を高周波接栓と分離する場合には、さらに他の接栓を設ける。

次に、通信手段部ＣＣ ４４がさらにミキサ１６、２８、局部発振器１８からなる周波数変換部を内蔵する場合を説明する。局部発振器１８はＭＭＩＣまたはモジュール化された小型形状であることが好ましい。局部発振器１８は、制御回路などを含む場合が多いので形状が大きくなるが、搬送波近傍の高い周波数動作領域を通信手段部ＣＣ ４４に限定できるので、他の回路部品へのノイズの影響を低減できる。なお、ミキサ１６の出力は端子Ｄへ、ミキサ２８の入力は端子Ｅへ接続される。アンテナが複数の場合は、通信手段部ＢＢ ４２と同様であるので説明を省略する。

次に、通信手段部と表示部５０または操作部５２とを接続する接栓につき説明する。
図３は、接栓の一例を表し、同図（ａ）は接続していない状態であり、同図（ｂ）は接続 状態である。
通信手段部ＤＤ ５６には、例えば、樹脂を含む絶縁物からなる凸型の接栓５８が設けられる。通信手段部ＤＤ ５６の内部には回路基板７０が配置されており、アンテナエレメント１０、回路部品、配線パターンなどが設けられている。凸型接栓５８のほぼ中心には導体７２が配置されている。導体７２の一方の端部は回路基板７０上のアンテナエレメント１０の一方の端部または配線パターンなどに接続され、他方の端部は電気的接続のための金属板７３に接続されている。アンテナエレメント１０は、例えば、ロッド式またはダイポール式などの構造のパターンまたは導体とする。接栓５８の側面は、例えば、スナップフィット式の溝などの固定機構８０を有している。

これに対して、表示部５０または操作部５２の筐体７４には、例えば、樹脂を含む絶縁物からなる凹型の接栓５９が設けられる。筐体７４の内部には回路基板７８が配置されている。凹型接栓５９のほぼ中心にはスプリング部７６が配置されている。スプリングを包むように設けられた導体が、凸型接栓５８に設けられた金属板７３との接触圧力により電気的接続がなされる。スプリングを包む導体は回路基板７８上の配線パターンなどに接続される。接栓５９の凹部側面は突起などが設けられた固定機構８０を有し、接栓５８と嵌合可能となっている。このようなスナップフィット式構造は、必要に応じて通信手段部ＤＤ ５６をワンタッチで交換可能とする。また、接続時におけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）や挿入損失などの高周波特性の規格を満たすことができる。通信手段部５６に凹型接栓を、表示部５０または操作部５２を含む本体に凸型接栓を設けてもよいことは勿論である。

なお、通信手段部ＢＢ ４４及び通信手段部 ＣＣにおけるポートを表す端子Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは接地導体と近接している構造であるほうが高周波特性的に好ましい。
図４は、ポートＢとポートＣを設ける場合の一例を表す。
同図（ａ）は通信手段部ＤＤ ５６の模式斜視図であり、同図（ｂ）は導体７２の中心を含む平面において切断した模式断面図である。同図（ｂ）の左側の接栓５８は、例えば、端子ＢにおけるＬＮＡ１４の出力端子に接続する。また右側の接栓５８は、例えば、端子ＣにおけるＰＡ３０の入力端子に接続する。中央に配置される接栓５８は、例えば、回路基板７０の裏面に設けられている接地板と接続され、端子Ｂ及び端子Ｃにおける共通の接地とする。

図５は、接栓のペアにより端子Ｂ，端子Ｃをそれぞれに構成する場合を表す。同図（ａ）は、模式斜視図であり、同図（ｂ）は導体７２の中心を含む平面において切断した模式断面図である。一番左側の接栓５８は、例えば、端子ＢにおけるＬＮＡ１４の出力端子に接続され、左から２番目の接栓５８は端子Ｂに対する接地としＬＮＡ１４の入力ポートに対応させる。一番右側の接栓５８は、例えば、端子ＣにおけるＰＡ３０の入力端子に接続され、右から２番目の接栓５８は端子Ｃに対する接地としＰＡ３０の入力ポートに対応させる。接地となる２個の接栓の導体７２は、回路基板７０の裏面に設けられた接地板に接続される。このように、接栓５８をペアとして近傍に配置することにより、高周波特性をより良好にできる。

以上は、スナップフィット式構造の固定機構８０に関して説明を行った。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、スライド式の締め付け、ねじによる締め付けの方式でも良い。さらに、溶着や接着による方式としても良い。

また、電気的接触の構造としては、二次電池に用いられている板バネ方式、バナナクリップを用いる方式、コネクタを用いる方式、異方性導電素材などを用いる方式などとしても良い。

また、具体例においてはヒンジ部を有する折りたたみ方式の携帯電話機について説明を行ったが本発明はこれに限定されない。すなわち、スライド型、ストレート型、スイーベル型、一体型などの携帯電話機であってもよい。さらに、応用は携帯電話機に限定されず、ノートパソコン、ＰＤＡを含む携帯電子機器に広く使用できる。

本具体例にかかる携帯電子機器においては、通信手段部を操作部または表示部を含む本体へ着脱可能としている。この結果、複数の用途に対応した周波数帯のアンテナエレメント、これに付随した高周波回路から使用したい用途に応じた通信手段部を選択し装着することが可能となる。この結果、アンテナエレメント、及びこれに付随した高周波回路の設計を、他の電気回路や機構部品とは独立に設計することができる。例えば、アンテナエレメントの材質、形状がより自由に選択できる。

また、アンテナエレメントを表示部の液晶ディスプレイの駆動回路から離すことが可能となり、ノイズの影響が低減できる。さらに、ユーザにとって不必要な周波数帯を除いた通信手段部を選択できる、携帯電子機器の小型化、低価格化が可能となる。

以上図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これら具体例に限定されない。例えば、携帯電子機器を構成する通信手段部、それを構成する接栓、導体、金属板、固定機構、アンテナエレメント、ＬＮＡ，ＰＡ，局部発振器、ミキサなどに関して、当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。

本発明の具体例にかかる携帯電話機の模式斜視図である。 本発明の具体例にかかる携帯電話機のブロック図である。 本発明の具体例にかかる携帯電話機の接栓の模式断面図であり、同図（ａ）は接続されていない状態、同図（ｂ）は接続状態を表す。 接続ポートが２個の場合における具体例にかかる通信手段部の接栓構造を説明する図であり、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図である。 接続ポートが３個の場合における具体例にかかる通信手段部の接栓構造を説明する図であり、同図（ａ）は模式斜視図、同図（ｂ）は模式断面図である。

符号の説明

１０・・・アンテナエレメント、１４・・・ＬＮＡ，１６・・・ミキサ、１８・・・局部発振器、２８・・・ミキサ、５６・・・通信手段部、５８・・・接栓、５９・・・接栓、８０・・・固定機構

Claims (7)

1. アンテナエレメントを有する通信手段部と、
   操作部と表示部の少なくともいずれかを含む本体と、
   を備え、
   前記通信手段部は、前記本体に対して着脱可能であることを特徴とする携帯電子機器。
2. 前記通信手段部は、前記アンテナエレメントに接続される低雑音増幅器または電力増幅器を含むことを特徴とする請求項１記載の携帯電子機器。
3. 前記通信手段部は、局部発振器及びミキサをさらに含み、
   前記低雑音増幅器増幅器により増幅された受信信号と前記局部発振器からの出力信号とを第１のミキサへ入力し中間周波数信号を得るか、または中間周波数信号と前記局部発振器からの出力信号とを第２のミキサへ入力し送信周波数を有する信号に変換し前記電力増幅器に入力するか、のうち少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項２記載の携帯電子機器。
4. 前記アンテナエレメントは、携帯電話、ラジオ放送、ＧＰＳ、地上ディジタル放送の少なくともいずれかひとつの周波数帯において送受信可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の携帯電子機器。
5. 前記通信手段部は、凹型及び凸型のいずれか一方の接栓を有し、前記本体が有する凸型及び凹型のいずれか他方の接栓と着脱可能に嵌合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の携帯電子機器。
6. 前記接栓は、固定機構を有することを特徴とする請求項５記載の携帯電子機器。
7. 前記通信手段部を前記本体に装着した状態において、前記通信手段部と前記本体とは略一体的な外形を呈することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の携帯電子機器。
   

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