JP2009165082A

JP2009165082A - 携帯無線機

Info

Publication number: JP2009165082A
Application number: JP2008003185A
Authority: JP
Inventors: Daigo Konno; 大悟今野; Kojun Kikuchi; 弘准菊地; Kenichi Sato; 健一佐藤; Yasuhiro Kitajima; 康弘北島; Nobuhiro Iwai; 伸浩岩井; Tatsuya Sano; 達也佐野
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2009-07-23
Also published as: CN101911382A; US8131331B2; US20100279747A1; WO2009087732A1

Abstract

【課題】複数の周波数帯に対応する折畳み型携帯無線機において、全ての使用周波数帯の開閉のどちらの状態でも良好なアンテナ性能を得ること。
【解決手段】制御部２４は、第１の使用周波数帯を使用し、かつ、折畳み型携帯無線機が開状態である場合に、副整合回路１９と第１の回路素子２１とを接続するように切替手段２０を制御する。一方、制御部２４は、第１の使用周波数帯を使用し、かつ、折畳み型携帯無線機が閉状態である場合、あるいは、折畳み型携帯無線機の開閉状態に関わらず第２の使用周波数帯を使用する場合に、副整合回路１９と第２の回路素子２２とを接続するように切替手段２０を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の周波数帯に対応する折畳み型携帯無線機に関する。

近年、携帯無線機は、折畳み型が主流となっており、さらに、薄型化に対する要望が高まっている。また、１台で複数の周波数帯に対応したり、また、ＧＳＭ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式などの複数の通信方式に対応したりする携帯無線機が主流となりつつある。

図９に従来の折畳み型携帯無線機の全体図を示す。図９に示す折畳み型携帯無線機において、第１の筐体２８と第２の筐体２９は、ヒンジ部３０を介して開閉自在に連結される。第１の筐体２８内には第１の回路基板３１、第２の筐体２９内には複数の周波数帯に共振するアンテナ素子３２と第２の回路基板３３が設けられる。また、第２の回路基板３３上には、無線部３４と、無線部３４よりアンテナ素子３２を給電する給電部３５と、アンテナ素子３２と無線部３４とを整合する整合回路部３６と、が備えられる。また、第１の回路基板３１と第２の回路基板３３とは、フレキケーブル３７を介して接続される。

図９の折畳み型携帯無線機における閉状態と開状態のアンテナ素子３２の電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）を図１０に示す。図１０に示すように、閉状態（図１０の実線）では、第１の使用周波数帯および第２の使用周波数帯の両方でＶＳＷＲが閾値「３」以下であり、使用する周波数帯の帯域を確保している。しかし、開状態（図１０の破線）では、閉状態に対して筐体長が変化したり、第１の回路基板３１のように金属物がアンテナ素子へ近接したりするため、閉状態において最も低い周波数帯（第１の使用周波数帯）に合わせこんでいた共振が低い周波数にずれてしまい、所望の周波数帯でのアンテナ利得が劣化してしまう。

このような問題を解決するための技術が、例えば、特許文献１、２に記載されている。図１１は、特許文献１に記載されている従来の可変型アンテナ整合回路を示す図である。図１１に示す従来の可変型アンテナ整合回路は、アンテナ３８と送受信無線回路３９の間にインピーダンス整合回路４０を設けている。インピーダンス整合回路４０内には、容量素子４１とスイッチ４２とが設けられる。スイッチ４２は、携帯無線機の形状変化を検出する形状検出回路４３の出力信号に基づいて容量素子４１とアンテナ３８との接続／非接続を切替える。

これにより、携帯無線機の形状によって変化するアンテナの入力インピーダンスに対してもインピーダンス整合が可能となる。

図１２は、特許文献２に記載された従来の携帯無線機の容量可変型整合回路の回路構成を示すブロック図である。また、図１３は、従来の携帯無線機の本体部及び表示部の開閉状態の変化の様子を示す図である。図１２に示す従来の携帯無線機は、ヘリカルアンテナ素子４４のインピーダンスと送受信回路４５のインピーダンスを、固定の静電容量４６と可変型の静電容量４７からなる整合回路部４８で整合する。可変型の静電容量４７は、図１３のヘリカル素子と表示部との開き角度αの連続的な変化によって可変する。
特開２００４―１５３０７号公報（第５頁、第２図）特開２００２―３５３７１６号公報（第１１頁、第６図、第８図）

しかしながら、上記従来携帯無線機は、アンテナ素子を複数の周波数帯に対応させようとすると、容量素子の接続／非接続の影響により、ある一つの周波数帯ではインピーダンス整合ができるとしても、他の周波数帯ではインピーダンス整合ができなくなり、全ての周波数帯で良好なアンテナ特性を確保することができないという課題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数の周波数帯で携帯無線機の閉状態および開状態の両方において、良好なアンテナ性能を確保することができる折畳み型携帯無線機を提供することを目的とする。

本発明の携帯無線機は、導電性部材を有する第１筐体と、ヒンジ部により前記第１筐体と回動自在に連結する第２筐体と、第１周波数及び前記第１周波数よりも大きい第２周波数に対応するアンテナと、前記第１周波数で動作する第１の無線回路と前記第２周波数で動作する第２の無線回路とを有する無線部と、前記第１筐体と前記第２筐体とが重なる閉状態であるか、重ならない開状態であるかを検出する開閉検出手段と、前記無線部と接続され、第１整合状態と第２整合状態とを有し、前記アンテナに接続する整合回路部と、前記閉状態の場合、又は、前記開状態かつ前記第２周波数使用の場合には前記整合回路部を第１整合状態とし、前記開状態かつ前記第１周波数使用の場合には前記整合回路部を第２整合状態とする制御部と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、開状態のときに最も低い周波数帯のみ整合回路の構成を切替えるので、複数の周波数帯において開閉のどちらの状態においても良好なアンテナ性能を確保することができ、さらに無線機自体を薄型化した場合にも良好なアンテナ性能を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る折畳み型携帯無線機の概観図である。図１に示す折畳み型携帯無線機は、主表示部１側が絶縁性材質で形成される第１の筐体２及び副表示部３が金属材質で形成される第２の筐体４で構成される上筐体５と、ヒンジ部６と、絶縁性材質からなる下筐体７と、を有する。上筐体５と下筐体７とは、ヒンジ部６により回動自在に連結される。なお、以下の説明では、上筐体５と下筐体７とが重なるように折畳み型携帯無線機を折り畳んで主表示部１を露出させない状態を「閉状態」といい、逆に図１のように主表示部１を露出させる状態を「開状態」という。

図２は、図１の折畳み型携帯無線機の内部構成図である。下筐体７の、長手方向の中心８に対してヒンジ部６側の内部にはアンテナ素子９がある。アンテナ素子９の素子長は、閉状態で第１の使用周波数帯と、第１の使用周波数帯よりも周波数が大きい第２の使用周波数帯に対応するように決定される。

なお、この場合の「アンテナ素子が対応する周波数」とは、アンテナ素子に接続された無線回路が動作する周波数を指す。ある周波数に対応したアンテナ素子とこの周波数で動作する無線回路とを用いることで、基地局からの電波による信号をアンテナ素子で受信し、無線回路で所望の電気信号を得ることが可能であり、また、無線回路からの電気信号をアンテナ素子で電波として放射することが可能である。

上筐体５の第１の回路基板１１上には、第１の無線回路１２と第２の無線回路１３とで構成される無線部１４と、無線部切替手段１５が存在する。また、下筐体７の第２の回路基板１７上には、主整合回路１８、副整合回路１９、切替手段２０、第１の回路素子２１及び第２の回路素子２２からなる整合回路部２３が存在する。また、上筐体５の内部には、制御部２４と開閉検出手段２６とが存在する。第１の回路基板１１と第２の回路基板１７とはフレキケーブル２５を介して接続される。

第１の無線回路１２は、第１の使用周波数帯で動作する。第２の無線回路１３は、第２の使用周波数帯で動作する。なお、この場合の「動作」とは、音声などの信号の送受信処理を行うことを指す。

無線部切替手段１５は、制御部２４から出力された第１制御信号に基づき、第１の無線回路１２あるいは第２の無線回路１３のどちらかを選択し、選択した回路と同軸ケーブル１６とを接続する。無線部切替手段１５は、アンテナ素子９に給電する給電部１０と、同軸ケーブル１６を介して接続する。

アンテナ素子９、無線部１４及び無線部切替手段１５は、整合回路部２３を用いてインピーダンス整合をする。副整合回路１９は、主整合回路１８の一端と接続する。切替手段２０は、制御部２４から出力された制御信号に基づいて副整合回路１９の一端を第１の回路素子２１もしくは第２の回路素子２２に接続する。第１の回路素子２１は、第２の回路基板１７のグランドと接続する。第２の回路素子２２は、第２の回路基板１７のグランドと接続する。

第１の回路素子２１の定数は、副整合回路１９から切替手段２０側をみたインピーダンスが０となるように決定される。また、第２の回路素子２２の定数は、副整合回路１９から切替手段２０側をみたインピーダンスが無限大となるように決定される。これにより、副整合回路１９は、第１の回路素子２１と接続した場合のみ動作し、第２の回路素子２２と接続した場合には非動作となる。

制御部２４は、基地局装置から送信された情報に基づいて使用周波数帯を選択し、選択結果を示す第１制御信号を無線部切替手段１５に出力する。例えば、電源の立ち上げ時には、制御部２４は、第１の無線回路１２と第２の無線回路１３をそれどれ動作させ、通信相手となる基地局を探索し、探索した基地局装置から送信された情報に基づいて、該基地局装置における使用周波数帯と同一の使用周波数帯を選択する。また、待ち受け時に第１の周波数帯を使用している状態で、基地局装置から受信した信号の電力が弱くなってきたときに、隣接する基地局装置にハンドオーバを行い、隣接する基地局装置から第２の周波数帯を使用しているという情報が送られてきた場合には、制御部２４は、第２の使用周波数帯を選択する。

開閉検出手段２６は、折畳み型携帯無線機が開状態であるか閉状態であるかを検出し、検出結果を示す開閉検出信号を生成し、制御部２４に出力する。開状態／閉状態の検出方法として、例えば、開閉検出手段２６が、閉状態では下筐体７内にある磁石（図示しない）の磁束密度を測定し、その測定結果に基づいて開状態であるか閉状態であるかを検出する方法が挙げられる。この場合、開閉検出手段２６は、磁石の磁束密度が所定の閾値より強いと、磁石に近く、閉状態であると検出することができ、逆に、磁石の磁束密度が所定の閾値より弱いと、磁石から遠く、開状態であると検出することができる。

制御部２４は、開閉検出手段２６から出力された開閉検出信号と基地局装置から送信された情報に基づいて、切替手段２０に対する第２制御信号を生成する。制御部２４から出力された第２制御信号は、第１の回路基板１１と第２の回路基板１７を接続するフレキシブルケーブルを経由して切替手段２０に入力される。

図３は、切替手段２０の回路素子選択条件を示す図である。図３に示すように、制御部２４は、第１の使用周波数帯を使用し、かつ、折畳み型携帯無線機が開状態である場合に、副整合回路１９と第１の回路素子２１とを接続するように切替手段２０を制御する。一方、制御部２４は、第１の使用周波数帯を使用し、かつ、折畳み型携帯無線機が閉状態である場合、あるいは、折畳み型携帯無線機の開閉状態に関わらず第２の使用周波数帯を使用する場合に、副整合回路１９と第２の回路素子２２とを接続するように切替手段２０を制御する。

図４は、本実施の形態に係る折畳み型携帯無線機のＶＳＷＲ特性を示す図であり、図５は、本実施の形態に係る折畳み型携帯無線機で切替手段の使用の有無によるアンテナ利得を示す図である。

図４に示すように、本実施の形態に係る折畳み型携帯無線機のＶＳＷＲ特性は、閉状態かつ第２の回路素子２２を選択の場合（図４の実線）では、第１の使用周波数帯および第２の使用周波数帯の両方でＶＳＷＲが閾値「３」以下であり、開状態かつ第１の回路素子２１を選択の場合（図４の一点破線）では、第１の使用周波数帯でＶＳＷＲが閾値「３」以下であり、開状態かつ第２の回路素子２２を選択の場合（図４の破線）では、第２の使用周波数帯の両方でＶＳＷＲが閾値「３」以下である。したがって、全ての使用周波数帯の開閉両方の状態において良好な特性となる。

また、図５に示すように、自由空間アンテナ効率も、切替手段２０を使用しない場合に対して第１の使用周波数帯の開状態では良好な特性を得ることができる。

このように、本実施の形態によれば、開状態のときに最も低い周波数帯のみ整合回路の構成を切替えるので、複数の周波数帯において開閉のどちらの状態においても良好なアンテナ性能を確保することができ、さらに無線機自体を薄型化した場合にも良好なアンテナ性能を確保することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る折畳み型携帯無線機の内部の構成図である。なお、図６において、上記実施の形態１で説明した図２と共通する部分には同一符号を付して説明を省略する。

図６に示す折畳み型携帯無線機は、開閉検出手段２６から出力された開閉検出信号及び無線部１４の使用周波数帯を示す使用周波数帯選択信号をＡＮＤ回路２７に入力し、ＡＮＤ回路２７の出力信号により、切替手段２０に対する制御を行う。

図７は、本実施の形態に係る折畳み型携帯無線機のＡＮＤ回路の入出力信号を示す図である。図７に示すように、開状態の場合にはＨｉｇｈ信号（以下Ｈ信号）が、閉状態の場合にはＬｏｗ信号（以下Ｌ信号）が、それぞれ開閉検出手段２６からＡＮＤ回路２７に入力される。また、無線部１４が第１の使用周波数帯で動作している場合にはＨ信号が、第２の使用周波数帯で動作している場合にはＬ信号が、それぞれ無線部１４からＡＮＤ回路２７に入力される。その結果、図７に示すようにＡＮＤ回路２７からは、開状態で、かつ、無線部１４が第１の使用周波数帯で動作している場合にはＨ信号が出力される。一方、無線部１４が第１の使用周波数帯で動作し、かつ、閉状態である場合、あるいは、折畳み型携帯無線機の開閉状態に関わらず、無線部１４が第２の使用周波数帯で動作している場合にはＬ信号が出力される。

図８は、本実施の形態に係る折畳み型携帯無線機のＡＮＤ回路の出力信号による切替手段２０の回路素子選択条件を示す図である。図８に示すように、出力信号がＨ信号である場合、切替手段２０は、副整合回路１９を第１の回路素子２１と接続し、Ｌ信号である場合、切替手段２０は、副整合回路１９を第２の回路素子２２と接続する。

このように、本実施の形態によれば、ＶＳＷＲ特性、自由空間アンテナ効率が、本発明の実施の形態１における折畳み型携帯無線機と同様な性能となり、全ての使用周波数帯の開閉どちらの状態においても良好なアンテナ性能を得ることができる。

なお、上記各実施の形態では、上筐体の一部に金属材質を用いる場合について説明しているが、本発明はこれに限られず、上筐体全体が金属材質であっても同様の効果を得ることができる。更に、上筐体全体が絶縁性材料であっても、上筐体の内部に導電性部材、例えば導電層を有する回路基板等があれば同様の効果を得ることができる。同様に、上記各実施の形態では、下筐体に絶縁性材質を用いているが、本発明はこれに限られず、絶縁性材質内に導電板を埋め込んだり、下筐体の一部を金属材質で構成したりしても同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、第１の回路素子と第２の回路素子は副整合回路から切替手段側を見たインピーダンスが０もしくは無限大となるように定数を決定しているが、本発明はこれに限られず、自由空間アンテナ効率が良化するように定数を決定しても同様の効果を得ることができる。

また、本発明は、切替手段として、ピンダイオードのように、副整合回路と一つの回路素子との接続／非接続を選択するような回路を用いることができる。

また、上記各実施の形態では、アンテナ素子９が下筐体７内に備えられる場合について説明しているが、本発明はこれに限られず、ヘリカルアンテナのようにアンテナ素子９が筐体外に備えられる場合にも同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、上筐体５の無線部１４から下筐体７への給電部１０まで同軸ケーブルを使用しているが、本発明はこれに限られず、フレキケーブルの中に伝送線路を構成しても同様の効果を得ることができる。

また、開閉検出信号や無線部からの使用周波数選択信号が、上記各実施の形態の例と反対であったとしても、切替手段の動作条件やＡＮＤ回路と異なる論理回路に変更することで同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、上筐体５に無線部１４、制御部２４及び開閉検出手段２６を備える場合について説明したが、本発明はこれに限られず、これらを下筐体７に備えても同様の効果を得ることができる。

本発明は、使用する複数の周波数帯の開閉全ての状態で良好なアンテナ性能を確保することができるという効果を有し、薄型化や高剛性を図るために金属筐体などを使用する折畳み型携帯無線機への適用を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る折畳み型携帯無線機の概観図本発明の実施の形態１に係る折畳み型携帯無線機の内部構成図本発明の実施の形態１に係る折畳み型携帯無線機の切替手段の回路素子選択条件を示す図本発明の実施の形態１に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を表す図本発明の実施の形態１に係る折畳み型携帯無線機の切替手段の使用の有無によるアンテナ利得を表す図本発明の実施の形態２に係る折畳み型携帯無線機の内部の構成図本発明の実施の形態２に係る折畳み型携帯無線機のＡＮＤ回路の入出力信号を示す図本発明の実施の形態２に係る折畳み型携帯無線機のＡＮＤ回路の出力信号による切替手段の回路素子選択条件を示す図従来の折畳み型携帯無線機の構成図従来の折畳み型携帯無線機に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を表す図従来の可変型アンテナ整合回路の構成を表す図従来の折畳み型携帯無線機の容量可変型の整合回路の回路構成を示すブロック図従来の折畳み型携帯無線機の本体部及び表示部の開閉状態の変化の様子を示す図

符号の説明

１主表示部
２第１の筐体
３副表示部
４第２の筐体
５上筐体
６ヒンジ部
７下筐体
８長手方向の中心
９アンテナ素子
１０給電部
１１第１の回路基板
１２第１の無線回路
１３第２の無線回路
１４無線部
１５無線部切替手段
１６同軸ケーブル
１７第２の回路基板
１８主整合回路
１９副整合回路
２０切替手段
２１第１の回路素子
２２第２の回路素子
２３整合回路部
２４制御部
２５フレキケーブル
２６開閉検出手段
２７ＡＮＤ回路

Claims

導電性部材を有する第１筐体と、
ヒンジ部により前記第１筐体と回動自在に連結する第２筐体と、
第１周波数及び前記第１周波数よりも大きい第２周波数に対応するアンテナと、
前記第１周波数で動作する第１の無線回路と前記第２周波数で動作する第２の無線回路とを有する無線部と、
前記第１筐体と前記第２筐体とが重なる閉状態であるか、重ならない開状態であるかを検出する開閉検出手段と、
前記無線部と接続され、第１整合状態と第２整合状態とを有し、前記アンテナに接続する整合回路部と、
前記閉状態の場合、又は、前記開状態かつ前記第２周波数使用の場合には前記整合回路部を第１整合状態とし、前記開状態かつ前記第１周波数使用の場合には前記整合回路部を第２整合状態とする制御部と、
を具備する携帯無線機。
表示部と導電性部材を有する第１筐体と、
ヒンジ部により前記第１筐体と回動自在に連結する第２筐体と、
第１周波数及び前記第１周波数よりも大きい第２周波数に対応するアンテナと、
前記第１周波数で動作する第１の無線回路と前記第２周波数で動作する第２の無線回路とを有する無線部と、
前記第１筐体と前記第２筐体とが重なるように折り畳んで前記表示部を露出させない閉状態であるか、前記表示部を露出させる開状態であるかを検出する開閉検出手段と、
前記無線部と接続され、第１整合状態と第２整合状態とを有し、前記アンテナに接続する整合回路部と、
前記閉状態の場合、又は、前記開状態かつ前記第２周波数使用の場合には前記整合回路部を第１整合状態とし、前記開状態かつ前記第１周波数使用の場合には前記整合回路部を第２整合状態とする制御部と、
を具備する携帯無線機。
前記アンテナは、前記第２筐体の長手方向の中心より、前記ヒンジ部側に配置される、請求項１又は請求項２記載の携帯無線機。
前記整合回路部は、
グランドを有する回路基板と、
前記回路基板上に配置される主整合回路と、
前記回路基板上に配置される副整合回路と、
前記副整合回路と前記グランドを接続状態とする第１接続状態と、前記副整合回路と前記グランドを非接続状態とする第２接続状態と、を切り替える切替手段と、を有し、
前記制御部は、前記第１整合状態とする場合には前記第１接続状態となるように前記切替手段を制御し、前記第２整合状態とする場合には前記第２接続状態となるように前記切替手段を制御する、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の携帯無線機。
前記切替手段は、回路素子を介して回路基板のグランドと接続する、請求項４記載の携帯無線機。
前記副整合回路は、前記アンテナとそれぞれの周波数帯に対応する無線部を接続する伝送線路の間に設けられる、請求項４又は請求項５に記載の携帯無線機。
前記無線部は、第１筐体に設けられる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の携帯無線機。
前記第１筐体の導電性部材が金属で構成される、請求項１から請求項７のいずれかに記載の携帯無線機。
第２の筐体が絶縁性材料からなる、請求項１から請求項８のいずれかに記載の携帯無線機。