JP2010200134A - 携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自装置から発生するノイズの影響を回避して、良好な受信特性が得られる携帯端末装置を提供する。
【解決手段】筐体３０の上端近傍且つ幅方向の両側にそれぞれ配置されたアンテナ３１ｂ、３１ｂ’と、筐体３０の上端近傍で幅方向の中央かつ背面側に、アンテナ３１ｂ、３１ｂ’とは使用周波数の波長に応じた所定の距離を隔てて配置されたアンテナ１ａと、アンテナ１ｂ、１ｂ’での受信波と、アンテナ１ａでの受信波とのいずれか一方の位相を反転させるフェーズシフタ３２と、アンテナ３１ｂ、３１ｂ’での受信波のそれぞれと、アンテナ３１ａでの受信波とをフェーズシフタ３２による位相反転後に合成する加算器３３、３４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自装置から発生するノイズの影響を回避して、良好な受信特性が得られる携帯端末装置に関する。

図９に、本発明に関連する一般的な携帯電話端末のアンテナ構成を示す。折り畳み型の携帯電話端末においては、送受信に共用される移動体通信用のアンテナは、人体への影響や人体からの影響を低減するためにヒンジ部付近にレイアウトされる場合が多い。

また、折り畳み型やスライド型の携帯電話端末は、アンテナの受信性能を劣化させるノイズ源（抑圧源）として、操作側筐体の内部には、ＣＰＵ、メモリ、クロック、電源回路などが収納されている。また、表示側筐体にも、アンテナの受信性能を劣化させるノイズ源となる表示装置ドライバが収納されている。さらに、操作側筐体と表示側筐体とを接続するケーブルやＦＰＣ（Flexible printed circuit）なども大きなノイズ源となる。

また、高機能な携帯電話端末は、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）、Bluetooth、ＧＰＳ（Global Positioning System）、非接触ＩＣ（Integrated Circuit）等の移動体通信とは別の用途の無線システムも同一筐体内に収納されているため、相互干渉も発生する。

図１０に、図９に示した構造のアンテナの指向性を示す。図９において、アンテナはノイズ源の中心付近に配置され、さらにアンテナの指向特性はノイズ源を回避できないため、自装置で発生するノイズによって受信感度が低下しやすい。

折り畳み型の端末に限らず、ストレート型やスライド型の端末であっても、アンテナの受信性能を劣化させるノイズ源や相互干渉の原因となる無線システムが同一筐体内に収容されることには変わりがないため、同様に受信感度が低下しやすいという問題がある。

さらに言えば、携帯電話端末に限ったことではなく、受信用のアンテナを備えた携帯端末装置は、アンテナの受信性能を劣化させるノイズ源や相互干渉の原因となる無線システムが同一筐体内に収容される場合には、受信感度が低下しやすい。

このような受信感度の低下を防止するには、使用時に人体頭部が位置する端末正面方向や、他の無線システムが存在する端末上下方向を避けるような指向性を受信用のアンテナに持たせる必要がある。

携帯端末において受信性能の低下を防止することに関連する技術として、特許文献１に開示される「アダプティブアンテナ装置及び無線通信装置」がある。
特許文献１に開示される発明は、二つの受信回路部分と三つのアンテナ素子とを備え、これらのアンテナ素子はそのうち二つを含みかつ異なる方向に配列された複数のアレーを構成するものであり、受信回路部分を適応的に制御し、複数のアレーを適応的に切り替えることにより、任意の方位角の到来波にビームを形成し且つ任意の方位角の干渉波にヌルを形成するものである。

特開２００８−８６００９号公報

図９に示すようなアンテナ構成では、アンテナの実装位置及び指向特性の原因から、ノイズ源を回避して電波を放射することが困難であるため、自装置から発生する妨害波の影響を十分に回避することができず、受信感度が低下しやすい。

特に、折り畳み型の端末の場合には、ヒンジの近傍にアンテナを配置しないと、人体への影響（ＳＡＲ：Specific Absorption Rate等）や人体からの影響（手、頭等の近接）が大きくなり、また折り畳み状態での筐体の影響を受けやすくなって安定したアンテナ特性を得ることが難しくなるため、受信感度が低下しやすいという問題があるにもかかわらず、最もノイズ源が集中しているヒンジの近傍にアンテナを配置することは避けにくい。

移動体通信端末に複数のアンテナと受信部（一般的に２系）を搭載して受信ダイバーシティを行うことによって、弱電界時のスループット向上が期待できるが、抑圧を受けていないアンテナ（受信系）のみを使用して受信している状態が発生しやすいため、自装置からの抑圧を受けている状況では効果が少ない。

さらに、複数の無線システム（ＷＣＤＭＡ：Wideband Code Division Multiple Access、ＧＳＭ（Global System for Mobile）、ＧＰＳ、非接触ＩＣ、Bletooth、ＷＬＡＮ等）を搭載する携帯通信端末では、無線システム間の抑圧も考慮する必要があり、開発時に十分な事前検討と抑圧対策とが要求される。

特許文献１に開示される発明は、任意の方位角にヌルを形成することに関する開示はあるものの、端末の上下方向にビームを形成しないことに関して何の開示もなく、示唆さえしていない。

従って、同一筐体内にアンテナの受信性能を劣化させるノイズ源や相互干渉の原因となる無線システムが同一筐体内に収容されることによって生じる、受信感度が低下を防止することはできない。

このように、自装置から発生するノイズの影響を回避して、良好な受信特性が得られる携帯端末装置は提供されていなかった。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、自装置から発生するノイズの影響を回避して、良好な受信特性が得られる携帯端末装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、筐体の上端近傍且つ幅方向の両側にそれぞれ配置された第１及び第２のアンテナと、筐体の上端近傍で幅方向の中央かつ背面側に、第１及び第２アンテナとは使用周波数の波長に応じた所定の距離を隔てて配置された第３のアンテナと、第１及び第２のアンテナでの受信波と、第３のアンテナでの受信波とのいずれか一方の位相を反転させる位相反転手段と、第１及び第２のアンテナでの受信波のそれぞれと、第３のアンテナでの受信波とを位相反転手段による位相反転後に合成する合波手段とを有することを特徴とする携帯端末装置を提供するものである。

本発明によれば、自装置から発生するノイズの影響を回避して、良好な受信特性が得られる携帯端末装置を提供できる。

本発明に係る携帯端末装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１の実施形態に係る携帯電話端末の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る携帯電話端末の無線通信部の構成を示す図である。 二つのアンテナと等距離にある場所から発せられた信号を受信する場合の動作を示す図である。 二つのアンテナと等距離にない場所から発せられた信号を受信する場合の動作を示す図である。 第１の実施形態に係る携帯電話端末のＹ−Ｚ平面におけるアンテナ指向特性を示す図である。 第１の実施形態に係る携帯電話端末のＸ−Ｚ平面におけるアンテナ指向特性を示す図である。 本発明を好適に実施した第２の実施形態に係る携帯電話端末の構成を示す図である。 本発明に関連する携帯電話端末の構成を示す図である。 本発明に関連する携帯電話端末のアンテナの指向特性を示す図である。

本発明に係る携帯端末装置は、図１に示すように、筐体３０の上端近傍且つ幅方向の両側にそれぞれ配置されたアンテナ３１ｂ、３１ｂ’と、筐体３０の上端近傍で幅方向の中央かつ背面側に、アンテナ３１ｂ、３１ｂ’とは使用周波数の波長に応じた所定の距離を隔てて配置されたアンテナ１ａと、アンテナ１ｂ、１ｂ’での受信波と、アンテナ１ａでの受信波とのいずれか一方の位相を反転させるフェーズシフタ３２と、アンテナ３１ｂ、３１ｂ’での受信波のそれぞれと、アンテナ３１ａでの受信波とをフェーズシフタ３２による位相反転後に合成する加算器３３、３４とを有する。

このような構成においては、アンテナ３１ｂ、３１ｂ’とアンテナ３１ａとの距離を、使用周波数帯と筐体サイズとに応じて調整することにより、自装置内に存在するノイズ源を回避する指向特性をアンテナに与えることができ、ノイズの影響を回避して、良好な受信特性が得られる。

以下、本発明に係る携帯端末装置の好適な実施の形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。
図２に、本実施形態に係る携帯電話端末の構成を示す。この携帯電話端末は、操作側筐体３と表示側筐体２とがヒンジ４を介して折り畳み自在に連結された折り畳み型の端末である。なお、以下の説明においては、伸長状態において表示側筐体２側を「上」、操作側筐体３側を「下」と定義する。また、伸長状態において表示装置や操作部が露出している側を「表」、その逆側を「裏」と定義する。図２（ａ）は伸長状態での正面図、図２（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は側面図である。

表示側筐体２の上部の両脇にはアンテナ１ｂ、１ｂ’が設置されており、表示側筐体２の中央裏面側にアンテナ１ａが設置されている。アンテナ１ａ、１ｂ、１ｂ’は上下方向に関しては同じ位置に配置されている。なお、アンテナ１ａは送受信共用のアンテナであり、アンテナ１ｂ、１ｂ’は受信用のアンテナである。

アンテナ１ｂ及び１ｂ’とアンテナ１ａとは、それぞれ使用周波数のλ／４の距離を隔てて配置されている。なお、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）間の距離は、使用周波数と筐体のサイズとに応じて適宜定めることができる。すなわち、使用周波数が定まるとその周波数における１波長の長さも定まるため、使用周波数での波長の整数分の１した距離の中から筐体内に収容可能な範囲内で受信特性が良好となる距離を適宜選択すればよい。なお、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）の間隔は、使用周波数の波長を２のべき乗分の１した距離とすることが好ましい。

図３に、本実施形態に係る携帯電話端末の無線通信部の構成を示す。
無線通信部は、アンテナ１ａ、アンテナ１ｂ、１ｂ’、送信部１１、電力分配器１２、フェーズシフタ１３、１４、加算器１５、１６、受信部１７、１８、アンプ１９、２０、２１及びデュプレクサ２２を有する。なお、アンテナ１ａは図１におけるアンテナ３１ａに、アンテナ１ｂ、１ｂ’は図１におけるアンテナ３１ｂ、３１ｂ’に、フェーズシフタ１３、１４は図１におけるフェーズシフタ３２に、加算器１５、１６は図１における加算器３３、３４にそれぞれ相当する。

アンプ１９〜２１は、分配、加算、位相反転等で発生するロスを補い、各信号のレベルを合わせる。

アンテナ１ｂ、１ｂ’は、それぞれアンプ２０、２１及びフェーズシフタ１３、１４を介して加算器１５、１６に接続されており、受信した信号をそれぞれ加算器１５、１６へ出力する。

アンテナ１ａはデュプレクサ２２に接続されており、送信部１１からデュプレクサ２２に入力された送信信号は無線信号としてアンテナ１ａから発信される。一方、アンテナ１ａで受信した信号は、デュプレクサ２２からアンプ１９を介して電力分配器１２へ出力される。電力分配器１２は、アンプ１９を介してデュプレクサ２２から入力された信号を加算器１５、１６に分配する。

加算器１５、１６においては、フェーズシフタ１３、１４から入力されるアンテナ１ｂ、１ｂ’からの信号と、電力分配器１２を介して入力されるアンテナ１ａからの信号とが合成され、受信部１７、１８へ出力される。

受信部１７、１８は、通常の受信ダイバーシティ処理と同様に、アンテナ選択、レイク受信等の処理を行う。

図４に、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）と等距離にある場所から発せられた信号を受信する場合の動作を示す。同位相であるアンテナ１ｂ（１ｂ’）のそれぞれにおける受信信号をフェーズシフタ１３（１４）で位相反転させて加算するため、同位相、同振幅の受信信号は加算器において相殺される。なお、アンテナ１ａとアンテナ１ｂ（１ｂ’）とで受信した信号の振幅が異なっていた場合でも、信号は打ち消し合って弱くなる。
また、図５に、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）と等距離に無い場所から発せられた信号受信する場合の動作を示す。アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）のそれぞれにおける受信信号が同位相とならない場合は、アンテナ１ｂ（１ｂ’）における受信信号をフェーズシフタ１３（１４）で位相反転させてアンテナ１ａにおける受信信号に加算しても相殺されない。

端末の上下方向（Ｙ方向）から到来する電波は、同位相でアンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）に到達する。従って、図６に示すように、端末の上下方向には指向性を有さない。このため、表示側筐体２の上部に実装されているアンテナ１ａ、１ｂ、１ｂ’は、操作側筐体３に内蔵されている抑圧源の影響を受けにくい。

また、端末の横方向（Ｘ−Ｚ平面内のいずれかの方向）から到来する電波は、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）から等距離となる位置（換言すると、アンテナ１ａとアンテナ１ｂ（１ｂ’）とを結ぶ線分の中点を通り、その線分に直交する直線上の位置）から発せられたのであれば、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）において同位相で受信される。本実施形態においては、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）と等距離になる方向をディスプレイ正面側に向けることで、図７に示すように端末正面に指向性を示さなくしている。これにより、伸長状態での通話時に人体頭部の影響を受けたり、折り畳み状態で操作側筐体３内のノイズ源の影響を受けたりして受信特性が劣化することがない。
なお、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）から等距離となる方向は、アンテナ１ｂ、１ｂ’の位置を表示側筐体２内で前後に移動させることで調整可能である。

このように、本実施形態に係る携帯電話端末は、アンテナ１ｂ、１ｂ’の受信波の位相を反転させてアンテナ１ａの受信波と加算するため、アンテナ１ａの受信波とアンテナ１ｂ（１ｂ’）の受信波とが同位相であれば打ち消される。したがって、表示側筐体２の下方向に存在する操作側筐体３内のノイズ源やヒンジ部４からのノイズは打ち消される。さらに、表示側筐体２内でアンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）間に存在するノイズ源は、アンテナ１ａ、１ｂ（１ｂ’）とほぼ等距離の位置に存在するため、放射ノイズは打ち消されるか少なくとも低減される。

また、端末の前後方向及び左右方向を含む平面での受信波は、二つのアンテナの位相差分が受信部へ送られるため、λ／２、λ／４、λ／８等の使用周波数帯と筐体サイズとに応じて最適なアンテナ距離をとることによって、図７に示すような指向特性が得られる。２系統のアンテナは、端末正面側に指向性を示さないため、伸長状態での通話時の人体頭部や折り畳み状態での操作側筐体３内のノイズ源の影響を受けにくい。また、アンテナ１ａ、１ｂ、１ｂ’が実装される表示側筐体２の上端部は、使用時に手で保持する部分ではないため、ユーザの手によって受信特性が劣化する現象は生じにくい。

さらに、２系統のアンテナともに受信感度が劣化しにくく、それぞれの指向方向が異なることによりアンテナ間の相互干渉も小さいため、良好な受信ダイバーシティを実現できる。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。
図８に本実施形態に係る携帯電話端末の構成を示す。本実施形態においては、表示側筐体２の裏側にクリップ５が設けられており、その中にアンテナ１ａが内蔵されている。クリップ５は、携帯電話端末をポケット等に収納した際にポケットからの脱落を防止するために用いられる。

本実施形態に係る携帯電話端末は、クリップ５を備えるためアンテナ１ａを表示側筐体２の上部裏面側に設置しやすい。すなわち、表示側筐体２の内部にはアンテナ１ａの実装スペースを設ける必要がないため、そのスペースに他の電子部品等を実装できる。

受信感度の低下を防止する原理については第１の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態においてはアンテナ１ｂ、１ｂ’の受信信号の位相を反転させる構成を例として説明したが、アンテナ１ａの受信信号の位相を反転させても良い。
また、アンテナ１ａは送受信共用のアンテナである必要は無く、受信専用のアンテナであっても良い。
また、上記実施形態では、折り畳み型の携帯電話端末を例として説明したが、折り畳み型に限定されることはなく、ストレート型やスライド型の端末であっても本発明を適用可能である。さらには、携帯電話端末に限定されることはなく、受信用のアンテナを備えるあらゆる携帯端末装置に適用可能である。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

１ａ、１ｂ、１ｂ’、３１ａ、３１ｂ、３１ｂ’ アンテナ
２ 表示側筐体
３ 操作側筐体
４ ヒンジ
５ クリップ
１１ 送信部
１２ 電力分配器
１３、１４、３２ フェーズシフタ
１５、１６、３３、３４ 加算器
１７、１８ 受信部
１９、２０、２１ アンプ
２２ デュプレクサ
３０ 筐体

Claims (7)

1. 筐体の上端近傍且つ幅方向の両側にそれぞれ配置された第１及び第２のアンテナと、
   前記筐体の上端近傍で幅方向の中央かつ背面側に、前記第１及び第２アンテナとは使用周波数の波長に応じた所定の距離を隔てて配置された第３のアンテナと、
   前記第１及び第２のアンテナでの受信波と、前記第３のアンテナでの受信波とのいずれか一方の位相を反転させる位相反転手段と、
   前記第１及び第２のアンテナでの受信波のそれぞれと、前記第３のアンテナでの受信波とを前記位相反転手段による位相反転後に合成する合波手段とを有することを特徴とする携帯端末装置。
2. 前記第１のアンテナでの受信波と前記第３のアンテナでの受信波と前記位相反転手段による位相反転後の合成波と、前記第２のアンテナでの受信波と前記第３のアンテナでの受信波との前記位相反転手段による位相反転後の合成波とをそれぞれ別々の受信回路に入力し受信ダイバーシティを行うことを特徴とする請求項１記載の携帯端末装置。
3. 前記第１及び第２アンテナと前記第３のアンテナとの間隔は、使用周波数の波長の２のべき乗分の１の距離であることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯端末装置。
4. 前記筐体の背面側に端末を係止するためのクリップ形状部を備え、該クリップ形状部の内部に前記第３のアンテナが設置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の携帯端末装置。
5. 前記第１のアンテナ及び前記第３のアンテナから等距離となる方向、並びに前記第２のアンテナ及び前記第３のアンテナから等距離となる方向が、いずれも前記筐体の正面側を向くように前記第１、第２及び第３のアンテナが配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の携帯端末装置。
6. 前記筐体の正面側に表示装置が搭載されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の携帯端末装置。
7. 前記筐体の下端近傍において他の筐体が連結されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の携帯端末装置。

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