JP2009124635A - アンテナ装置およびそれを用いた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】折り畳み式の携帯端末において、小型でＳＡＲ特性の優れたアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】本発明のアンテナ装置２０は、第１筐体１１と第２筐体１２とを連結する金属製のヒンジ部２４を備えた携帯端末に搭載するアンテナ装置であって、第１筐体１１の内部のグランド層２１に形成された給電部２２と、この給電部２２に一端が電気的に接続された第１給電素子２３と、この第１給電素子２３の他端と電気的に接続されると共にヒンジ部２４に電気的に接続された第２給電素子２５と、第１給電素子２３と第２給電素子２５の接続部２７に電気的に接続された放射素子２６とを備え、第１給電素子２３は接続部２７付近よりスリット部２８が設けられた構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、信号を無線伝達するアンテナ装置と、このアンテナ装置が搭載された携帯端末に関するものである。

携帯無線装置は、従来の電話機として使用されるのみならず、電子メールの送受信やＷＷＷ（ワールド・ワイド・ウェブ）によるウェブページの閲覧などを行うデータ端末機に変貌を遂げており、そのためディスプレイの大型化が進められている。このような状況にあって、携帯無線装置の小型化に適しており、かつディスプレイの大画面化に適していると考えられる２つ折り式の携帯電話端末が普及してきている。それと同時に、携帯電話機等の無線通信装置の小型化、薄型化が急速に進んでいる。このような背景の中、従来の携帯端末のアンテナ装置として、ヒンジ部近傍にアンテナ素子を配置するものがあり、このような従来の携帯無線装置の構成例を図６に示す。

図６（ａ）は、従来の２つ折り式携帯無線装置を開いた状態での平面図であり、図６（ｂ）は、その側面を示す図である。図６（ａ）から（ｂ）において、携帯無線装置１３０１は上側筐体２０２と下側筐体１３０２がヒンジ部２０４を介して折り畳み可能となるよう接続されており、上側筐体２０２には、携帯無線装置の情報を表示するディスプレイ２０５と、通話時に音声が聞こえる音孔部２０６とが配置されており、下側筐体１３０２には、ボタン操作を行うキー２０７と、マイク２０８と、電池２０９と、内蔵アンテナ１３０４とが配置されており、ヒンジ部２０４の内部には、金属製のワンプッシュヒンジ１３０３が固定して接続されている。さらに、下側筐体１３０２の内部であってヒンジ部２０４近傍には給電線１３０５と内蔵アンテナ１３０４が内蔵されている。

尚、本出願の発明に関連する先行技術分権情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特許第３９８４３０５号公報

上記従来の携帯無線装置１３０１におけるワンプッシュヒンジ１３０３が強度を向上させるために金属体である場合、このワンプッシュヒンジ１３０３の周囲に内蔵アンテナ１３０４を配置すると、金属体であるワンプッシュヒンジ１３０３と内蔵アンテナ１３０４が電磁結合し、ワンプッシュヒンジ１３０３も内蔵アンテナ１３０４の一部として動作する。ワンプッシュヒンジ１３０３と内蔵アンテナ１３０４との距離を離して電磁結合を低減しようとすると、携帯端末の小型化が困難となる。従来の携帯無線装置１３０１を使用する際、内蔵アンテナ１３０４とワンプッシュヒンジ１３０３は人体に近接されるため、ワンプッシュヒンジ１３０３がアンテナの一部として動作する事でＳＡＲ（Specific Absorption Rate）特性が劣化するという問題があった。

そこで本発明は、折り畳み式の携帯端末において、小型でＳＡＲ特性の優れたアンテナ装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、第１筐体と第２筐体とを連結する金属製のヒンジ部を備えた携帯端末に搭載するアンテナ装置であって、第１筐体の内部に形成されたグランド層と、第１筺体に形成された給電部と、この給電部に一端が電気的に接続されると共に、ヒンジ部に他端が電気的に接続された第１給電素子と、第１給電素子の他端に電気的に接続された放射素子とを備え、第１給電素子は第１給電素子の他端から切り込まれたスリット部が設けられた構成である。

上記構成において、放射素子とヒンジ部とにより形成される略０．５波長の電気長エレメントに共振電流が発生し、この共振電流がＳＡＲ特性の劣化を引き起こすが、この共振電流の共振周波数をスリット部により通信で使用する希望周波数帯からずらす事が出来、ＳＡＲ特性の劣化を抑制することができる。

（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１について、図１〜４を用いて説明する。図１は、折り畳み式携帯端末の斜視図である。図１において、折り畳み式携帯端末１０は、第１筐体１１と第２筐体１２と、これら第１筐体１１と第２筐体１２とを連結するヒンジ部筐体１３とを備えている。携帯端末１０はヒンジ部筐体１３により開閉可能となり、図１は携帯端末を閉じた状態を示している。

図２は、本発明の実施の形態１における、アンテナ装置の斜視図であり、図１における携帯端末１０の第１筐体１１とヒンジ部筐体１３の内部を示している。

図２において、アンテナ装置２０は、第１筐体１１内部に配置されたグランド層２１と、前記第１筐体１１の内部に形成された給電部２２と、この給電部２２に一端が電気的に接続された第１給電素子２３と、この第１給電素子２３の他端と電気的に接続されると共にヒンジ部２４に電気的に接続された第２給電素子２５と、第１給電素子２３と第２給電素子２５の接続部２７に電気的に接続された放射素子２６とを備え、第１給電素子２３は接続部２７よりスリット部２８が設けられている。また、ヒンジ部２４は第１筐体１１と第２筐体１２とを連結する金属製の部品である。尚、このアンテナ装置２０を搭載した携帯端末１０は給電部２２に接続された無線回路（図示せず）を有する。

ここで、第１給電素子２３と第２給電素子２５とヒンジ部２４とによる電気長は、通信で使用する希望周波数帯である第１周波数帯の略０．２５波長であり、グランド層２１と共に動作して第１周波数帯のアンテナとして機能する。また、第１給電素子２３と放射素子２６とによる電気長は、通信で使用する希望周波数帯であると共に第１周波数帯より高い第２周波数帯の略０．２５波長であり、グランド層２１と共に動作して第２周波数帯のアンテナとして機能する。以上の説明の通り、本発明のアンテナ装置２０は、ヒンジ部２４をアンテナ装置２０の一部として機能させており、図６における内蔵アンテナ１３０４が不要となる。これにより、アンテナ装置の省スペース化を図る事ができる。このようなヒンジ部２４を用いたアンテナ装置２０においては、ＳＡＲ特性を考慮した設計を行う必要がある。図３には、ＳＡＲ特性を考える上で、問題となりうる共振電流を図示した。図３に示したように、放射素子２６と第１給電素子２３と第２給電素子２５とヒンジ部２４とによる電気長が０．５波長となる共振においては、この共振により生ずる共振電流２９がグランド層２１を伴わずに発生する。このため、放射素子２６と第１給電素子２３と第２給電素子２５とヒンジ部２４とに局所的に共振電流２９が流れるため、この近傍の電磁界強度は極めて高くなる。この状態でユーザが頭部を近接させて携帯端末１０を使用した場合、ＳＡＲ特性が劣化してしまう。本発明のアンテナ装置では、この点を考慮し、図２のスリット部２８を設けている。このスリット部２８により、図３の共振電流２９の経路長を調節でき、共振電流２９の共振周波数が、第１周波数帯及び第２周波数帯と重ならないようにできる。これにより、給電部２２から供給される第１周波数帯及び第２周波数帯の高周波信号で図３の共振電流２９が発生しにくくなり、携帯端末１０使用時のＳＡＲ特性を向上させられる。

尚、第１給電素子２３と第２給電素子２５とヒンジ部２４とグランド層２１とにより第１周波数帯でアンテナとして動作している時には、形状の大きなグランド層２１にも共振電流が流れるため、図３のこの共振電流２９と比較して電流密度も小さくなり、ＳＡＲ特性としても問題になることは少ない。このことは、第１給電素子２３と放射素子２６とグランド層２１とにより第２周波数帯でアンテナとして動作している時にも同様に言える。

尚、放射素子２６は、ヒンジ部２４に沿って配置されており、放射素子２６の開放端はヒンジ部２４より突出した形状としても良い。放射素子２６の開放端をヒンジ部２４より突出させることで、放射素子２６とヒンジ部２４とで対向する電流を低減して放射特性を向上させるとともに、放射素子２６のヒンジ部２４より突出した開放端部分３０の長さを調整する事により、図３の共振電流２９の共振周波数を調整できる。

また、第２給電素子２５の形状をメアンダ形状とすることで、メアンダ形状のピッチ等の寸法を調整する事により、図３の共振電流２９の共振周波数を調整できる。

尚、図２においては、メアンダ形状の第２給電素子２５を介して第１給電線路２３とヒンジ部２４を接続したアンテナ装置を図示したが、第２給電素子２５として直線状のものを用いても良い。また、第２給電素子２５は、図２中の第２給電素子２５のメアンダ形状部分を無くし、接続部２７からヒンジ部２４へ、直接、電気的に接続する形状としても良い。第２給電素子２５の形状を適切に変更する事により、図３の共振電流２９の共振周波数を調整する事が出来る。

図４には、本発明のアンテナ装置のＳＡＲ特性評価結果を示す。図４の評価結果において、縦軸はＳＡＲを表しており、値が低い程、優れたＳＡＲ特性を実現している事となる。図４の評価結果の横軸には、１ｇ平均値、１０ｇ平均値を共に示した。また、頭部に対して右側、左側に携帯端末を配置した場合のＳＡＲ特性を表記した。また、図４のＳＡＲ評価結果は、第２周波数帯におけるものである。図４より、スリット部２８がない場合に比べ、スリット部２８を付加し、図３の共振電流２９の共振周波数を調整したものは、ＳＡＲ特性が大幅に改善している事が分かる。以上より、本発明のアンテナ装置を実装した携帯端末は、良好なＳＡＲ特性を実現できる。

（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２について、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）は、本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の斜視図、図５（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の側面図である。尚、実施の形態１と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略し、相違点のみについて記述する。

図５（ａ）において、実施の形態２における実施の形態１との相違点は、第１給電素子２３を構成する第１エレメント３２、第２エレメント３３が、同一面上に配置されていない点である。図５（ｂ）からも分かるように、第１エレメント３２と第２エレメント３３とは、段違いの状態で配置される。このような構成を取ることにより、第１エレメント３２と第２エレメント３３の間隔をより離すことが可能となり、第１エレメント３２と第２エレメント３３との間に発生する逆相電流を小さくできる。これにより、第１エレメント３２と第２エレメント３３とにおいて発生する熱ロスを低減でき、放射効率の高いアンテナ装置を実現できる。また、第１エレメント３２と第２エレメント３３の間隔が離れる事により、図３の共振電流２９の第１エレメント３２と第２エレメント３３との間に発生する逆相電流値が小さくなるので、第１エレメント３２、第２エレメント３３等の近傍の電磁界強度を低減でき、ＳＡＲ特性を向上させる事も可能となる。

以上のように、本発明のアンテナ装置は、折り畳み式の携帯端末において、小型でＳＡＲ特性の優れたアンテナ装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における携帯端末の斜視図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の斜視図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の斜視図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置のＳＡＲ特性図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の側面図 （ａ）従来の携帯無線装置の上面図、（ｂ）従来の携帯無線装置の側面図

符号の説明

１０ 携帯端末
１１ 第１筐体
１２ 第２筐体
１３ ヒンジ部筐体
２０ アンテナ装置
２１ グランド層
２２ 給電部
２３ 第１給電素子
２４ ヒンジ部
２５ 第２給電素子
２６ 放射素子
２８ スリット部

Claims (6)

1. 第１筐体と第２筐体とを連結する金属製のヒンジ部を備えた携帯端末に搭載するアンテナ装置であって、
   前記第１筐体の内部に形成されたグランド層と、
   前記第１筺体に形成された給電部と、
   この給電部に一端が電気的に接続されると共に、前記ヒンジ部に他端が電気的に接続された第１給電素子と、
   前記第１給電素子の他端に電気的に接続された放射素子とを備え、
   前記第１給電素子は前記第１給電素子の前記他端から切り込まれたスリット部が設けられたアンテナ装置。
2. 前記第１給電素子及び前記ヒンジ部とを用いて第１周波数帯のアンテナとして機能させ、
   前記第１給電素子及び前記放射素子とを用いて第１周波数帯より高い第２周波数帯のアンテナとして機能させる請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１給電素子は前記スリット部に沿った第１エレメントと第２エレメントとを有し、前記第１エレメントと前記第２エレメントは異なる面上に配置されている請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記放射素子は、前記ヒンジ部に沿って配置されており、前記放射素子の開放端は前記ヒンジ部より突出した請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナ装置は、前記第１給電素子と前記ヒンジ部とを電気的に接続する第２給電素子を備え、前記第２放射素子はメアンダ形状である請求項１に記載のアンテナ装置。
6. 第１筐体と第２筐体とを連結する金属製のヒンジ部を備えた携帯端末に搭載するアンテナ装置であって、
   前記第１筐体の内部に形成されたグランド層と、
   前記第１筺体に形成された給電部と、
   この給電部に一端が電気的に接続されると共に、前記ヒンジ部に他端が電気的に接続された第１給電素子と、
   前記第１給電素子の他端に電気的に接続された放射素子とを備え、
   前記第１給電素子は前記第１給電素子の前記他端から切り込まれたスリット部が設けられたアンテナ装置を搭載した携帯端末。

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