JP2012222701A

JP2012222701A - 携帯無線機

Info

Publication number: JP2012222701A
Application number: JP2011088511A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Asahina; 敏寛朝比奈; Yoshio Koyanagi; 芳雄小柳; Kota Aoki; 恒太青木
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2012-11-12
Also published as: WO2012140882A1

Abstract

【課題】機器本体を手で持っても大幅なアンテナ性能劣化が生じない携帯無線機を提供する。
【解決手段】筐体２の周囲を囲む金属フレーム６と、給電端子７と、給電端子７の近傍に配置される第１の接地端子８と、給電端子７及び第１の接地端子８と対向する辺に配置される第２の接地端子９とを備え、給電端子７から金属フレーム６を介して第２の接地端子９までの電気長Ｌ_１と、第１の接地端子８から金属フレーム６を介して第２の接地端子９までの電気長Ｌ_２が略同じとなる構造とし、筐体２の周囲を囲む金属フレーム６に流れる電流を上下に分散させて、２つのループアンテナとして動作させるようにした。これにより、片方のループアンテナを手で握っても他方のループアンテナが手の影響を受けることがないため、手が触れたことによる大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、カード型の携帯無線機に関する。

上述したカード型の携帯無線機として、例えば特許文献１，２に記載されたものがある。また、受信機ではあるが、同様の形状のものとして、例えば特許文献３に記載されたものもある。また、近年めざましく普及しているスマートフォンも同様の形状をなす携帯無線機である。スマートフォンは、携帯電話とＰＤＡ（Personal Digital Assistant）を融合させたものであり、携帯電話としての無線通信機能の他に、スケジュール機能や個人情報管理機能などの多種多様な機能を有する。

ところで、スマートフォンと呼ばれる携帯無線機では、商品力強化の為に液晶表示器の大型化及び装置の小型化が求められているが、これらを実現するには機構強度を確保する必要がある。機構強度を確保する方法の１つとして、筐体外周を金属フレームで囲む方法がある。

特開平９−２４６８３２号公報特開２０１０−２７８７５０号公報特開平８−１６７８０９号公報

しかしながら、上述したカード型の携帯無線機においては、アンテナよりも外周に金属物が存在する場合、アンテナ性能への悪影響が懸念される。これは、アンテナより放射された電力が外周に存在する金属物により放射を遮断されることが主な要因である。また、機器本体を手で持つ手持ち時においては、アンテナからの放射を遮断した結果、誘起される金属フレーム上の電流が手に吸収され、アンテナ性能の大幅な利得劣化が懸念される。

一方、前述した特許文献１，２に記載された携帯無線機のアンテナや特許文献３に記載された受信機のアンテナは、いずれも単純なループ構成のものであり、手持ち時でのアンテナ性能の確保ができていない。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、機器本体を手で持っても大幅なアンテナ性能劣化が生じない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、筐体と、前記筐体の内部に設けられ、グランドを有する回路基板と、前記筐体の内部に設けられ、前記回路基板上に構成された無線回路部と、前記筐体の内部に設けられ、前記回路基板上に構成され、前記無線回路部に接続された整合回路部と、前記筐体の最外周に沿って設けられ、前記回路基板のグランドと所定の間隔を隔てて配置された板状の金属フレームと、前記整合回路部と前記金属フレームの一端に接続された給電端子と、前記回路基板のグランドと前記金属フレームの他端に接続された第１の接地端子と、前記回路基板の前記給電端子及び前記第１の接地端子と対向する辺のグランドと前記金属フレームに接続された第２の接地端子と、を備え、前記給電端子から前記金属フレームを介して前記第２の接地端子までの電気長と、前記第１の接地端子から前記金属フレームを介して前記第２の接地端子までの電気長が略同じとなる構造を有する。

上記構成によれば、筐体の周囲を囲む金属フレームと、給電端子と、給電端子近傍に配置される第１の接地端子と、給電端子及び第１の接地端子と対向する辺に配置される第２の接地端子とを備えるとともに、給電端子から金属フレームを介して第２の接地端子までの電気長と、第１の接地端子から金属フレームを介して第２の接地端子までの電気長とが略同じ長さとなる構造とし、筐体の周囲を囲む金属フレームに流れる電流を上下に分散させて、２つのループアンテナとして動作させるようにしたので、片方のループアンテナを手で握っても他方のループアンテナが手の影響を受けることがないため、手が触れたことによる大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

上記構成において、前記給電端子及び前記第１の接地端子は、前記回路基板の短辺側に配置され、前記第２の接地端子は、前記回路基板の前記短辺側と対向する短辺側に配置された。

上記構成によれば、２つのループアンテナとして動作するので、片方のループアンテナを手で握っても他方のループアンテナが手の影響を受けることがなく、大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

上記構成において、前記給電端子及び前記第１の接地端子は、前記回路基板の角部に配置され、前記第２の接地端子は、前記回路基板の前記角部と対向する角部に配置された。

上記構成において、前記給電端子及び前記第１の接地端子は、前記回路基板の長辺側に配置され、前記第２の接地端子は、前記回路基板の中心に対して前記長辺側の位置と点対称となる位置に配置された。

上記構成において、前記第２の接地端子は、前記回路基板に沿って所定の長さを有する。

上記構成によれば、大型の第２の接地端子でも問題なく手の接触による大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

上記構成において、前記第２の接地端子は、前記回路基板に沿って２分割された。

上記構成によれば、第２の接地端子を２分割しても問題なく手の接触による大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。また、分割した２つの第２の接地端子の間隔を空けることでスペースが得られるので、その空いた部分を有効利用できる。

上記構成において、前記金属フレームは、前記回路基板に沿って２分割された前記第２の接地端子に合わせて２分割された。

上記構成によれば、金属フレームを２分割しても問題なく手の接触による大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。また、分割した２つの金属フレームの間隔を空けることでスペースが得られるので、その空いた部分を有効利用できる。

上記構成において、前記第１の接地端子及び前記第２の接地端子の少なくともいずれか一方にリアクタンス素子が挿入された。

上記構成によれば、２つのループアンテナそれぞれの電気長を調整することができる。

上記構成において、前記金属フレームは、該金属フレームの途中にミアンダ形状を有する。

上記構成によれば、金属フレームの全てを帯状にする場合と比べて、２つのループアンテナそれぞれの電気長を調整することができる。

上記構成において、前記金属フレームは、該金属フレームの途中に容量結合構造を有する。

上記構成によれば、金属フレームの一部分を容量結合構造とすることで、筐体の金属フレームの取り付け部分の一部に、例えばイヤホンジャックを取り付ける位置が来る場合、その部分に対応する金属フレームを容量結合構造とすることで、イヤホンジャックを容易に取り付けることができる。

本発明によれば、機器本体を手で持ったときのアンテナ性能の大幅な劣化を回避することができる。

本発明の一実施の形態に係る携帯無線機の概観を示す斜視図図１の携帯無線機を示す要部構成図図１の携帯無線機が有する２つのループアンテナとモノポールアンテナとの手持ち時の放射効率特性を示す図図１の携帯無線機が有する２つのループアンテナの寸法を示す図図１の携帯無線機が有する２つのループアンテナと放射効率特性を比較するためのモノポールアンテナの寸法を示す図図１の携帯無線機が有する２つのループアンテナの電流分布を示す図モノポールアンテナの電流分布を示す図図１の携帯無線機の変形例１を示す要部構成図図１の携帯無線機の変形例２を示す要部構成図図１の携帯無線機の変形例３を示す要部構成図図１の携帯無線機の変形例４を示す要部構成図図１の携帯無線機の変形例５を示す要部構成図図１の携帯無線機の変形例６を示す要部構成図図１の携帯無線機の変形例７を示す要部構成図図１の携帯無線機の変形例８を示す要部構成図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る携帯無線機の概観を示す斜視図である。また、図２は、図１の携帯無線機を示す要部構成図である。なお、図１では、携帯無線機の２箇所で内部を露出させて各部材が見えるようにしている。

図１及び図２において、本実施の形態の携帯無線機１は、スマートフォンと呼ばれる携帯無線機であり、カード型の筐体２と、筐体２の内部に設けられ、グランド３Ｇを有する回路基板３と、筐体２の内部に設けられ、回路基板３上に構成された無線回路部４と、筐体２の内部に設けられ、回路基板３上に構成され、無線回路部４に接続された整合回路部５と、筐体２の最外周に沿って設けられ、回路基板３のグランド３Ｇと所定の間隔を隔てて配置された板状の金属フレーム６と、整合回路部５と金属フレーム６の一端に接続された給電端子７と、回路基板３のグランド３Ｇと金属フレーム６の他端に接続された第１の接地端子８と、回路基板３の給電端子７及び第１の接地端子８と対向する辺のグランド３Ｇと金属フレーム６に接続された第２の接地端子９と、筐体２の一方の面側に設けられ、携帯電話としての無線通信機能の使用における各種表示、スケジュール機能や個人情報管理機能等の使用における各種表示を行うための液晶表示装置１０とを備える。金属フレーム６は大型な液晶表示装置１０の機構的強度を確保するために主に配置され、金属フレーム６に用いる材料として、例えばアルミニウム、マグネシウム合金、ステンレス、銅箔（金属箔）などが好適である。なお、液晶表示装置１０の表面側にはタッチパネル（図示略）が設けられている。

本実施の形態の携帯無線機１は、上記の構成により、筐体２の周囲を囲む金属フレーム６に流れる電流が上下に分散し、２つのループアンテナとして動作する。図２に示すように、上側のループアンテナにはアンテナ電流Ｉ_１が流れ、下側のループアンテナにはアンテ電流Ｉ_２が流れる。また、上側のループアンテナの電気長Ｌ_１は、給電端子７から金属フレーム６を介して第２の接地端子９までの長さとなり、下側のループアンテナの電気長Ｌ_２は、第１の接地端子８から金属フレーム６を介して第２の接地端子９までの長さとなる。これらの電気長Ｌ_１，Ｌ_２は略同じ長さになるため、２つのループアンテナは略同一周波数帯域で動作する。

このようにして、金属フレーム６を上下に分割して２つのループアンテナとして動作させるようにしたことにより、片方のループアンテナを手で握っても、他方のループアンテナが動作するので、手による大幅なアンテナ性能の劣化を回避できる。

図３は、本実施の形態の携帯無線機１が有する２つのループアンテナとモノポールアンテナとの手持ち時の放射効率特性を示す図である。このときの２つのループアンテナの寸法は図４に示す値を採り、携帯無線機１が有する２つのループアンテナと放射効率特性を比較するためのモノポールアンテナの寸法は図５に示す値を採る。単位はいずれも「ｍｍ」である。図３に示すように、本実施の形態の携帯無線機１の２つのループアンテナは、モノポールアンテナと比較して、手持ち時の性能が略２．５ｄＢ改善する。

このように本実施の形態の携帯無線機１によれば、筐体２の周囲を囲む金属フレーム６と、給電端子７と、給電端子７の近傍に配置される第１の接地端子８と、給電端子７及び第１の接地端子８と対向する辺に配置される第２の接地端子９とを備え、給電端子７から金属フレーム６を介して第２の接地端子９までの電気長Ｌ_１と、第１の接地端子８から金属フレーム６を介して第２の接地端子９までの電気長Ｌ_２が略同じとなる構造とし、筐体２の周囲を囲む金属フレーム６に流れる電流を上下に分散させて、図６に示す電流分布１６のように２つのループアンテナとして動作させるようにしたので、片方のループアンテナを手で握っても他方のループアンテナが手の影響を受けることがないため、手が触れたことによる大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。一方、モノポールアンテナは図７に示す電流分布１６のようにアンテナ部に電流が集中するためモノポールアンテナに手が触れると大幅なアンテナ性能の劣化が生ずる。

なお、本実施の形態の携帯無線機１では、給電端子７を整合回路部５と金属フレーム６の一端に接続し、第１の接地端子８を回路基板３のグランド３Ｇと金属フレーム６の他端に接続し、第２の接地端子９を回路基板３の給電端子７及び第１の接地端子８と対向する辺のグランド３Ｇと金属フレーム６に接続したが、これらの接続位置には限定はない。また、金属フレーム６の形状にも限定はない。以下にそれらの変形例を挙げる。

（変形例１）
図８は、図１の携帯無線機の変形例１を示す要部構成図である。同図において、変形例１は、給電端子７及び第１の接地端子８を回路基板３の短辺側に配置し、第２の接地端子９を回路基板３の前記短辺側と対向する短辺側に配置したものである。このように配置しても２つのループアンテナとして動作させることができ、片方のループアンテナを手で握っても他方のループアンテナが手の影響を受けることがなく、手が触れたことによる大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

（変形例２）
図９は、図１の携帯無線機の変形例２を示す要部構成図である。同図において、変形例２は、給電端子７及び第１の接地端子８を回路基板３の角部３Ａに配置し、第２の接地端子９を回路基板３の角部３Ａと対向する角部３Ｂに配置したものである。このように配置しても２つのループアンテナとして動作させることができ、片方のループアンテナを手で握っても他方のループアンテナが手の影響を受けることがなく、手が触れたことによる大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

（変形例３）
図１０は、図１の携帯無線機の変形例３を示す要部構成図である。同図において、変形例３は、給電端子７及び第１の接地端子８を回路基板３の長辺側に配置し、第２の接地端子９を回路基板３の中心に対して前記長辺側の位置と点対称となる位置に配置したものである。このように配置しても２つのループアンテナとして動作させることができ、片方のループアンテナを手で握っても他方のループアンテナが手の影響を受けることがなく、手が触れたことによる大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

（変形例４）
図１１は、図１の携帯無線機の変形例４を示す要部構成図である。同図において、変形例４は、回路基板３に沿って所定の長さの第２の接地端子１２を備えたものである。大型の第２の接地端子１２でも問題なく手の接触による大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

（変形例５）
図１２は、図１の携帯無線機の変形例５を示す要部構成図である。同図において、変形例５は、第２の接地端子９を回路基板３に沿って２分割したものである。この場合、一方を第２の接地端子９Ａと呼び、他方を第２の接地端子９Ｂと呼ぶ。第２の接地端子９を２分割しても問題なく手の接触による大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

（変形例６）
図１３は、図１の携帯無線機の変形例６を示す要部構成図である。同図において、変形例６は、第２の接地端子９を回路基板３に沿って２分割するとともに、金属フレーム６をそれに合わせて２分割したものである。金属フレーム６Ａと第２の接地端子９Ａを接続し、金属フレーム６Ｂと第２の接地端子９Ｂを接続している。第２の接地端子９と金属フレーム６のそれぞれを２分割しても問題なく手の接触による大幅なアンテナ性能劣化を回避できる。

（変形例７）
図１４は、図１の携帯無線機の変形例７を示す要部構成図である。同図において、変形例７は、金属フレーム６の一部分６ａをミアンダ形状にしたものと（図１４の（ａ））、一部分６ｂを容量結合構造にしたものである（図１４の（ｂ））。金属フレーム６の一部分６ａをミアンダ形状にすることで、金属フレーム６の全てを帯状にする場合と比べて、金属フレーム６の電気的長さが長くなるため、２つのループアンテナそれぞれの電気長Ｌ_１，Ｌ_２を調整することができ、共振周波数を調整することができる。なお、ミアンダ形状とする部分の長さは、金属フレームとして機構強度を確保できる範囲内にするのが望ましい。一方、金属フレーム６の一部分６ｂを容量結合構造とすることで、筐体２の金属フレーム６の取り付け部分の一部に、例えばイヤホンジャックを取り付ける位置が来る場合、その部分に対応する金属フレーム６を容量結合構造とすることで、イヤホンジャックを容易に取り付けることができる。さらに、容量結合構造とすることで、金属フレーム６の電気的な長さを短くできるため、２つのループアンテナそれぞれの電気長Ｌ_１，Ｌ_２を調整することができ、共振周波数を調整することができる。なお、金属フレーム６の容量結合構造とする部分は、筐体２の幅方向でも良いし、厚み方向でも良い。

（変形例８）
図１５は、図１の携帯無線機の変形例８を示す要部構成図である。同図において、変形例８は、第１の接地端子８及び第２の接地端子９の双方にリアクタンス素子１５を挿入したものである。リアクタンス素子１５を挿入することで、２つのループアンテナそれぞれの電気長Ｌ_１，Ｌ_２を調整することができる。なお、リアクタンス素子１５は必ずしも第１の接地端子８及び第２の接地端子９の双方に挿入する必要はなく、いずれか一方でも良い。

（変形例９）
なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、携帯無線機及び筐体及び回路基板の形状は、円形状、楕円形状、三角形状、多角形状の携帯無線機に対しても形状の中心点に対して左右あるいは上下にループアンテナを配置することで同等の効果を得ることが可能である。

本発明は、機器本体を手で持っても大幅なアンテナ性能劣化が生じないといった効果を有し、スマートフォン等のカード型の携帯無線機への適用が可能である。

１携帯無線機
２筐体
３回路基板
３Ａ，３Ｂ回路基板の角部
３Ｇ回路基板のグランド
４無線回路部
５整合回路部
６，６Ａ，６Ｂ金属フレーム
６ａ金属フレームのミアンダ形状部分
６ｂ金属フレームの容量結合構造部分
７給電端子
８第１の接地端子
９，９Ａ，９Ｂ，１２第２の接地端子
１０液晶表示装置
１５リアクタンス素子
１６電流分布

Claims

筐体と、
前記筐体の内部に設けられ、グランドを有する回路基板と、
前記筐体の内部に設けられ、前記回路基板上に構成された無線回路部と、
前記筐体の内部に設けられ、前記回路基板上に構成され、前記無線回路部に接続された整合回路部と、
前記筐体の最外周に沿って設けられ、前記回路基板のグランドと所定の間隔を隔てて配置された板状の金属フレームと、
前記整合回路部と前記金属フレームの一端に接続された給電端子と、
前記回路基板のグランドと前記金属フレームの他端に接続された第１の接地端子と、
前記回路基板の前記給電端子及び前記第１の接地端子と対向する辺のグランドと前記金属フレームに接続された第２の接地端子と、を備え、
前記給電端子から前記金属フレームを介して前記第２の接地端子までの電気長と、前記第１の接地端子から前記金属フレームを介して前記第２の接地端子までの電気長が略同じとなる構造を有することを特徴とする携帯無線機。
前記給電端子及び前記第１の接地端子は、前記回路基板の短辺側に配置され、
前記第２の接地端子は、前記回路基板の前記短辺側と対向する短辺側に配置された請求項１に記載の携帯無線機。
前記給電端子及び前記第１の接地端子は、前記回路基板の角部に配置され、
前記第２の接地端子は、前記回路基板の前記角部と対向する角部に配置された請求項１に記載の携帯無線機。
前記給電端子及び前記第１の接地端子は、前記回路基板の長辺側に配置され、
前記第２の接地端子は、前記回路基板の中心に対して前記長辺側の位置と点対称となる位置に配置された請求項１に記載の携帯無線機。
前記第２の接地端子は、前記回路基板に沿って所定の長さを有する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の携帯無線機。
前記第２の接地端子は、前記回路基板に沿って２分割された請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の携帯無線機。
前記金属フレームは、前記回路基板に沿って２分割された前記第２の接地端子に合わせて２分割された請求項６に記載の携帯無線機。
前記第１の接地端子及び前記第２の接地端子の少なくともいずれか一方にリアクタンス素子が挿入された請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の携帯無線機。
前記金属フレームは、該金属フレームの途中にミアンダ形状を有する請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の携帯無線機。
前記金属フレームは、該金属フレームの途中に容量結合構造を有する請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の携帯無線機。