JP2012239118A - 携帯無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクとアンテナ素子とを近接配置させつつ、導体近接によるアンテナ性能への影響を低減し、マイク音響性能とアンテナ性能とを両立することができる携帯無線装置を提供すること。
【解決手段】携帯無線装置１００は、マイク１５０とマイク信号線１４０を覆うシールドパターン１７０と、マイク信号線１４０上に装荷された遮断回路Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４と、シールドパターン１７０と回路基板１３０のＧＮＤの間に装荷された遮断回路Ｌ２と、を備える。遮断回路Ｌ１〜Ｌ４は、音声帯域では低インピーダンス、通信帯域では高インピーダンスとなって、マイク１５０への高周波信号入力を遮断する。シールドパターン１７０は、高周波帯域における電気長を最小限にするように、マイク信号線１４０とマイク１５０を最小限の幅で覆う。
【選択図】図６

Description

本発明は、携帯電話機等の携帯無線装置に関し、特に、バー構造を持つ携帯無線装置に関する。

携帯電話機等の携帯無線装置では小型化と多機能化が進んでおり、加えて、デザイン性向上のためアンテナの内蔵化が進んでいる。

また、携帯電話機等の携帯無線装置は、アンテナと人体との距離を大きくすることでアンテナの感度劣化を防止している。人体が吸収する電磁波のエネルギを表す指標には、ＳＡＲ（Specific Absorption Rate）値が用いられる。

特許文献１には、通信中の通信モ−ドに応じ、筐体に配置された第１，第２のアンテナ部を切替えて使用し、アンテナと人体の距離を大きくして良好な通信を確保する携帯無線機が記載されている。

スマートフォンなどのバー構造を持つ携帯無線装置においては、セルラーアンテナは低ＳＡＲ化や実装体積確保のためボトム部に配置することが主流である。

また、クラムシェル・スライド構造においてもヒンジ部にアンテナ素子を配置する際、ヒンジ周辺構造の変化（ヒンジ導体形状・上下基板接続線路等）がアンテナ性能へ大きく影響するため、下筐体ボトム部にアンテナを配置する場合がある。

一方、携帯電話を用いて通話をする場合、バーストノイズの問題が発生する。バーストノイズは、携帯電話からの送信波が携帯電話内部の音声系ブロックにかぶり、通話をしている相手側に聞こえるノイズである。

特許文献２には、出力端子に高周波カット用のコイルが接続された携帯電話機小型マイクが記載されている。特許文献２記載の装置は、マイクの出力端子、ＧＮＤ端子を高周波カット用コイルで遮断し、送信波が小型マイクに重畳して発生するバーストノイズを抑制する。

特開２００３−１６３９５６号公報 特開２０００−１６５９８２号公報

しかしながら、このような従来の携帯無線装置にあっては、ボトム部にマイクとアンテナ素子とを近接配置した場合の影響について考慮されていない。すなわち、バー構造又はクラムシェル・スライド構造のいずれの携帯無線装置であっても、下筐体ボトム部にマイクとアンテナ素子とを近接配置した場合、マイク本体及び信号線路がアンテナ性能へ影響を与え、アンテナ性能と音響性能とか低下してしまう。

特に、バー構造の携帯無線装置では、セルラーアンテナは、ＳＡＲにより筐体下端部に配置することが主流である。また、携帯無線装置は、表示部の大画面化により実装体積が縮小され、セルラーアンテナ素子とマイクは近接した配置となる。

上記構成において、（１）マイクをＧＮＤパターンにシールドするだけでは、アンテナ素子に導体（マイク）が近接してアンテナ性能が劣化する。

加えて、（２）マイクの信号線上に遮断回路を装荷するだけでは、マイクと回路基板間にループ電流が発生しバーストノイズ影響を受けるだけでなく、マイクの信号線やマイク自体が共振してアンテナ性能へ影響を与える可能性がある。

本発明の目的は、マイクとアンテナ素子とを近接配置させつつ、導体近接によるアンテナ性能への影響を低減し、マイク音響性能とアンテナ性能とを両立することができる携帯無線装置を提供することである。

本発明の携帯無線装置は、回路基板と、前記回路基板に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子近傍に配置されたマイクと、を有する携帯無線装置であって、前記マイクと前記回路基板とを接続するマイク信号線を覆うシールドパターンと、前記マイク信号線上に装荷され、かつ、前記シールドパターンと前記回路基板のＧＮＤの間に装荷され、音声帯域では低インピーダンス、通信帯域では高インピーダンスとなって、前記マイクへの高周波信号入力を遮断する遮断回路と、を備える構成を採る。

本発明によれば、マイクとアンテナ素子とを近接配置させつつ、導体近接によるアンテナ性能への影響を低減し、マイク音響性能とアンテナ性能とを両立することができる携帯無線装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図 図１の携帯無線装置の構成要素の要部を示す正面図 図１の携帯無線装置の構成要素の要部を示す背面図 図１の携帯無線装置の構成要素の要部を示す側面図 上記実施の形態に係る携帯無線装置のマイク信号線及びマイクの詳細構成を示す分解斜視図 上記実施の形態に係る携帯無線装置の筐体の筐体下端部の要部拡大図 上記実施の形態に係る携帯無線装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る携帯無線装置の動作を説明するための筐体下端部の要部拡大図 上記実施の形態に係る携帯無線装置のマイクの等価回路図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１の携帯無線装置の構成要素の要部を示す正面図、図３は、その背面図、図４は、その側面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の要部拡大図である。

以下、本発明に係る携帯無線装置を、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末で具現化する。また、カメラ付き携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）の携帯通信端末に適用してもよい。

図１に示すように、携帯無線装置１００は、バータイプの筐体１１０を備える。なお、携帯無線装置１００が、折畳式携帯電話機の場合、筐体１１０は、本体側筐体である。

携帯無線装置１００は、筐体１１０と、表示部１２０と、表示部１２０の下の筐体１１０の筐体下端部（ボトム部）１１０ａに設置された機能ボタンからなる入力部１０１と、を備える。

表示部１２０は、大画面化のため実装体積が縮小されている。また、表示部１２０には、タッチパネル（図示略）が設置され、入力手段の機能も兼ね備えている。

入力部１０１は、筐体下端部１１０ａに配置されている。上記タッチパネルが、入力手段の機能も兼ね備えるため、入力部１０１は操作の補助的役割を担い、機能ボタン数も少なく、体積も縮小化されている。

図２乃至図４に示すように、携帯無線装置１００は、筐体１１０と、表示部１２０と、回路基板１３０と、筐体下端部１１０ａに設置され、回路基板１３０にマイク信号線１４０（図４（ｂ）参照）を通して接続されたマイク１５０と、筐体下端部１１０ａに設置され、マイク信号線１４０に対して直交配置されたアンテナ素子１６０と、を備える。

携帯無線装置１００は、マイク信号線１４０とマイク１５０を覆うシールドパターン１７０（図４（ｂ）参照）と、マイク信号線１４０の間及びシールドパターン１７０と回路基板１３０のＧＮＤ間に装荷され、マイク１５０への高周波信号入力を遮断する遮断回路１８０と、を備える。

以上から、筐体下端部１１０ａには、アンテナ素子１６０が筐体１１０の幅方向に設置され、アンテナ素子１６０と垂直にマイク信号線１４０及びマイク１５０が設置される。筐体下端部１１０ａには、回路基板１３０に接続されたアンテナ素子１６０とマイク１５０とが近傍に配置されることになる。

表示部１２０は、筐体１１０の表面の略全面を覆う大型ディスプレイである。表示部１２０は、ＬＣＤディスプレイ又は有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）ディスプレイ等で構成され、受信した情報の内容やコンテンツ等を表示する。

回路基板１３０は、携帯無線装置１００の各種機能を実現する回路部品が実装されたプリント基板である。回路基板１３０の下端には、アンテナ素子１６０を接続する基板端部１３０ａが形成されている。

マイク信号線１４０及びマイク１５０の詳細構成については、図５及び図６により後述する。

アンテナ素子１６０は、金属フレームからなる導体部１６１と、給電部１６２とを有し、給電部１６２は、回路基板１３０の基板端部１３０ａに接続される。アンテナ素子１６０を構成する金属フレームには、高い導電性を有し、かつ軽量で強度が高い金属、例えばマグネシウム合金を用いる。導体部１６１は、筐体下端部１１０ａにおいて、基板端部１３０ａに接続された給電部１６２から、筐体１１０の幅方向に延びている。アンテナ素子１６０の導体部１６１は、マイク１５０の収音孔１５２（図５参照）を迂回するように配置されている。

シールドパターン１７０の及び遮断回路１８０の詳細構成については、図５及び図６により後述する。

図５は、マイク信号線１４０及びマイク１５０の詳細構成を示す分解斜視図である。また、図６は、筐体１１０の筐体下端部１１０ａの要部拡大図である。

図５及び図６に示すように、マイク１５０は、矩形状筐体１５１と、矩形状筐体１５１の表面端部に開孔した収音孔１５２とを有する。マイク１５０は、マイク信号線１４０が配線されたマイク基板１４５上に取り付けられる。

マイク信号線１４０は、マイク１５０と回路基板１３０とをアンテナ素子１６０に直交するように繋ぐ信号線である。マイク信号線１４０は、マイク基板１４５上にパターン配線されたマイク信号線１４１と、このマイク信号線１４１を回路基板１３０まで遮断回路１８０を介して接続するマイク信号線１４２とからなる。換言すれば、マイク信号線１４１とマイク信号線１４２の間には遮断回路１８０が装荷されている。

また、図５に示すように、マイク１５０は、マイク信号線１４１が配線されたマイク基板１４５上に接続される。マイク基板１４５の裏面には、シールドパターン１７０が、マイク信号線１４１とマイク１５０を最小限の幅で覆うように配置されている。本実施の形態では、シールドパターン１７０は、マイク基板１４５の裏面に形成された銅箔層により構成される。シールドパターン１７０は、マイク信号線１４１を覆うものであればよく、基板の銅箔層には限定されない。例えば、シールドパターン１７０は、マイク基板１４５の裏面に、マイク基板１４５とは別体で導電シートであってもよい。

また、図６に示すように、シールドパターン１７０は、マイク信号線１４１とマイク１５０とを覆う最小限の幅に形成される。最小限の幅に形成することで、電気長を短くする。また、シールドパターン１７０は、マイク１５０下端部から遮断回路１８０までを覆っている。

シールドパターン１７０は、上記マイク信号線１４１とマイク１５０とを覆う構成に加え、遮断回路１８０を介して回路基板１３０のＧＮＤに接続される構成を採る。なお、遮断回路１８０を介して接続されるＧＮＤは、回路基板１３０以外のＧＮＤでもよい。

遮断回路１８０は、マイク基板１４５上のマイク信号線１４１と回路基板１３０上のマイク信号線１４２との間に装荷される遮断回路Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４と、シールドパターン１７０と回路基板１３０のＧＮＤ間に装荷される遮断回路Ｌ２とから構成される。

遮断回路１８０（遮断回路Ｌ１〜Ｌ４）は、インダクタンスＬにより構成され、音声帯域では低インピーダンス、通信帯域では高インピーダンスとなって、マイク１５０への高周波信号入力を遮断する。

図７は、携帯無線装置１００の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、携帯無線装置１００は、筐体下端部１１０ａより筐体１１０長手上方向に対して、マイク１５０と、マイク信号線１４１と、アンテナ素子１６０と、遮断回路１８０と、マイク信号線１４２とが、この順に配置される構成を採る。

マイク信号線１４１，１４２は、アンテナ素子１６０に対して垂直に配置される。

アンテナ素子１６０の導体部１６１は、遮断回路１８０より筐体１１０底部側のマイク１５０近傍に配置される。

また、携帯無線装置１００は、マイク信号線１４１とマイク１５０を、少なくともマイク１５０端部から遮断回路１８０まで覆うシールドパターン１７０を備える。シールドパターン１７０は、例えばマイク基板１４５裏面の銅箔層により形成する。

また、マイク信号線１４０上（すなわちマイク信号線１４１とマイク信号線１４２間）に遮断回路Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４を装荷し、シールドパターン１７０と回路基板１３０のＧＮＤ間に遮断回路Ｌ２を装荷する。

遮断回路１８０（遮断回路Ｌ１〜Ｌ４）は、音声帯域では低インピーダンス、通信帯域では高インピーダンスとなるインダクタンスＬにより構成する。

以下、上述のように構成された携帯無線装置１００の動作について説明する。

図８は、携帯無線装置１００の動作を説明するための筐体下端部１１０ａの要部拡大図である。

[マイク信号線１４０とアンテナ素子１６０の直交配置]
図８に示すように、マイク信号線１４０（マイク信号線１４１，１４２）は、アンテナ素子１６０（より詳細には、導体部１６１）に対して垂直に配置する。また、アンテナ素子１６０の導体部１６１は、遮断回路１８０より筐体下端部１１０ａ底部側のマイク基板１４５上に配置する。

マイク信号線１４０とアンテナ素子１６０とを直交配置（特に、垂直配置）することにより、マイク信号線１４０を流れるマイク電流とアンテナ素子１６０の導体部１６１を流れるアンテナ電流とは直交する。マイク電流とアンテナ電流とを直交させることで、アンテナ性能への影響を低減することができる。

[マイク信号線１４１等を導体部１６１から高周波的に浮かせる構成]
マイク１５０とマイク信号線１４１とグランドパターンを、遮断回路１８０によりアンテナ素子１６０の導体部１６１に対し、高周波的に浮かせる構成を採る。

マイク１５０とマイク信号線１４１とグランドパターンは、遮断回路１８０により高周波的に浮いた状態となるので、導体近接によるアンテナ性能への影響を低減することができる。

[アンテナ素子１６０／遮断回路１８０／マイク信号線１４０／マイク１５０／シールドパターン１７０の配置]
図６に示すように、筐体１１０の筐体下端部１１０ａ中央には、マイク１５０の音孔（図示略）を配置する。アンテナ素子１６０の給電部１６２は、筐体下端部１１０ａの基板端部１３０ａに配置する。そして、アンテナ素子１６０は、上記音孔（図示略）を迂回するように構成する。

迂回したアンテナ素子１６０と筐体１１０との位置関係は、以下の通りである。筐体下端部１１０ａ底面から、筐体平面視で見た場合、マイク１５０、マイク信号線１４１、アンテナ素子１６０、遮断回路１８０乃至マイク信号線１４２となるように配置される。シールドパターン１７０は、少なくともマイク１５０から遮断回路１８０までを覆う大きさに形成する。

この構成により、マイク１５０とアンテナ素子１６０を少ない面積で実装することができ、高いアンテナ性能と音響性能を得ることができる。

[遮断回路１８０の装荷]
図９は、マイク１５０の等価回路図である。

図９に示すように、遮断回路１８０（遮断回路Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４）は、マイク基板１４５上のマイク信号線１４１と回路基板１３０上のマイク信号線１４２との間に装荷され、マイク信号線１４１を回路基板１３０から高周波的に切り離す。

遮断回路１８０（遮断回路Ｌ１〜Ｌ４）は、インダクタンスＬにより構成され、音声帯域では低インピーダンス、通信帯域では高インピーダンスとなる。遮断回路Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４は、マイク基板１４５上のマイク信号線１４１と回路基板１３０上のマイク信号線１４２との間に装荷され、遮断回路Ｌ２は、シールドパターン１７０と回路基板１３０のＧＮＤ間に装荷される。この構成により、図９に示すように、マイク基板１４５上のマイク信号線１４１とシールドパターン１７０とは、容量的に結合されている。

遮断回路１８０は、通信帯域では高インピーダンスとすることで、導体部１６１を、マイク１５０とマイク信号線１４１とグランドパターンから、高周波的に浮かせることが可能になる。アンテナ素子１６０の導体部１６１に対する近接導体の遮断効果を高めることができ、アンテナ性能への影響を低減することができる。また、回路基板１３０経由してマイク１５０へ進入する高周波信号入力を抑えることができ、バーストノイズ発生を抑制することができる。

また、遮断回路１８０は、音声帯域では低インピーダンスとすることで、信号の伝達へ影響を及ぼすことがない。

[アンテナ素子１６０／遮断回路１８０／マイク信号線１４０／マイク１５０／シールドパターン１７０の構成]
図５に示すように、シールドパターン１７０は、マイク基板１４５の裏面に形成された銅箔層である。シールドパターン１７０は、マイク基板１４５上のマイク信号線１４１とマイク１５０を、マイク基板１４５の裏面に形成された銅箔層で覆う。

また、マイク信号線１４０上（すなわちマイク信号線１４１とマイク信号線１４２間）に遮断回路Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４を装荷し、シールドパターン１７０と回路基板１３０のＧＮＤ間に遮断回路Ｌ２を装荷する。

この構成により、以下のようにアンテナ性能及び音響性能をいずれも向上させることができる。

（１）アンテナ性能
携帯無線装置１００は、上述したシールドパターン１７０と遮断回路１８０を備えることにより、マイク１５０とマイク信号線１４０の高周波帯域（音声に対して高周波）における電気長を最小限にすることができ、これらのアンテナ素子１６０への影響（導体近接及び共振発生）を抑えることができる。アンテナ素子１６０への影響を抑えることでアンテナ性能を向上させることができる。

（２）音響性能
遮断回路１８０は、回路基板１３０経由で、マイク１５０へ進入する高周波信号入力を抑えることができ、バーストノイズ発生を抑制することができる。

これに加えて、マイク１５０及びマイク信号線１４０を覆う形のシールドパターン１７０が、音声帯域において低インピーダンスでＧＮＤと繋がっている。このため、音響帯域における電気信号を損失なく伝送することが可能になる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態の携帯無線装置１００は、回路基板１３０に接続されたアンテナ素子１６０とマイク１５０とが、筐体下端部１１０ａに近接して配置される。アンテナ素子１６０は、導体部１６１と、回路基板１３０に接続された給電部１６２とを有し、マイク信号線１４０は、導体部１６１に直交して配置される。

携帯無線装置１００は、マイク１５０とマイク信号線１４０を覆うシールドパターン１７０と、マイク信号線１４０上に装荷された遮断回路Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４と、シールドパターン１７０と回路基板１３０のＧＮＤの間に装荷された遮断回路Ｌ２と、を備える。

遮断回路Ｌ１〜Ｌ４は、インダクタンスから構成され、音声帯域では低インピーダンス、通信帯域では高インピーダンスとなって、マイク１５０への高周波信号入力を遮断する。シールドパターン１７０は、高周波帯域における電気長を最小限にするように、マイク信号線１４０とマイク１５０を最小限の幅で覆う。シールドパターン１７０は、マイク信号線１４１が配線されたマイク基板１４５の裏面を銅箔層により全面で覆い、かつ、遮断回路Ｌ２を介して回路基板１３０のＧＮＤに接続されていることから、マイク信号線１４０と容量的に結合されている。

以上、シールドパターン１７０と遮断回路１８０を備えることにより、マイク１５０とマイク信号線１４０の高周波帯域における電気長を最小限にすることができ、これらのアンテナ素子１６０への影響（導体近接及び共振発生）を抑えることができる。アンテナ素子１６０への影響を抑えることでアンテナ性能を向上させることができる。

また、遮断回路１８０は、回路基板１３０経由で、マイク１５０へ進入する高周波信号入力を抑えることができ、バーストノイズ発生を抑制することができる。

さらに、シールドパターン１７０は、音声帯域において低インピーダンスで回路基板１３０のＧＮＤと繋がっているため、音響帯域におけるノイズをキャンセルする効果を得ることができる。

このように、携帯無線装置１００は、マイク１５０とアンテナ素子１６０とを近接配置させつつ、導体近接によるアンテナ性能への影響を低減することができ、マイク音響性能とアンテナ性能とを両立させることができる。

また、本実施の形態では、マイク信号線１４０は、アンテナ素子１６０に対して垂直に配置し、かつ、アンテナ素子１６０の導体部１６１は、筐体下端部１１０ａに配置することで、導体近接によるアンテナ性能への影響を低減することができる。

また、本実施の形態では、筐体下端部１１０ａ中央に、マイク１５０の音孔を配置するとともに、アンテナ素子１６０給電部１６２は、筐体下端部１１０ａまで延びた基板端部１３０ａに配置する。また、アンテナ素子１６０は、上記音孔を迂回するように配置する。これにより、マイク１５０及びアンテナ素子１６０を、少ない面積で筐体１１０に実装しつつ、高いアンテナ性能とマイク性能を得ることができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

回路基板に接続されたアンテナ素子と、アンテナ素子近傍に配置されたマイクとを有する携帯無線装置であればどのような装置にも適用できる。例えば、バー構造を持つ携帯無線装置は勿論のこと、携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末、ノート型パソコン等の情報処理装置にも適用可能である。

また、上記各実施の形態では、携帯無線装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、携帯無線機、無線装置等でもよいことは勿論である。

また、上記携帯無線装置を構成する筐体、アンテナ素子、マイク信号線の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。

本発明に係る携帯無線装置は、マイクとアンテナ素子とを近接配置させつつ、導体近接によるアンテナ性能への影響を低減し、マイク音響性能とアンテナ性能とを両立した携帯無線装置を提供できる。バー構造を持つ携帯電話機等の携帯無線装置などに有用である。

１００ 携帯無線装置
１１０ 筐体
１１０ａ 筐体下端部
１３０ 回路基板
１３０ａ 基板端部
１４０，１４１，１４２ マイク信号線
１４５ マイク基板
１５０ マイク
１６０ アンテナ素子
１６１ 導体部
１６２ 給電部
１７０ シールドパターン
１８０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 遮断回路

Claims (9)

1. 回路基板と、前記回路基板に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子近傍に配置されたマイクと、を有する携帯無線装置であって、
   前記マイクと前記回路基板とを接続するマイク信号線を覆うシールドパターンと、
   前記マイク信号線上に装荷され、かつ、前記シールドパターンと前記回路基板のＧＮＤの間に装荷され、音声帯域では低インピーダンス、通信帯域では高インピーダンスとなって、前記マイクへの高周波信号入力を遮断する遮断回路と、
   を備える携帯無線装置。
2. 前記アンテナ素子と前記マイクとは、筐体下端部に近接配置される、請求項１記載の携帯無線装置。
3. 前記アンテナ素子は、導体部と、前記回路基板に接続された給電部と、を有し、
   前記マイク信号線は、前記導体部に直交する、請求項１記載の携帯無線装置。
4. 前記マイクは、前記マイク信号線が配線されたマイク基板上に設置され、
   前記シールドパターンは、前記マイク基板の裏面に形成された銅箔層からなる、請求項１記載の携帯無線装置。
5. 前記シールドパターンは、前記マイク信号線と前記マイクを最小限の幅で覆う、請求項１記載の携帯無線装置。
6. 前記シールドパターンは、高周波帯域における電気長を最小限にするように、前記マイク信号線と前記マイクを覆う、請求項１記載の携帯無線装置。
7. 前記シールドパターンは、音声帯域において、低インピーダンスで前記回路基板のＧＮＤに繋がる、請求項１記載の携帯無線装置。
8. 前記シールドパターンは、前記マイク信号線と容量的に結合される、請求項１記載の携帯無線装置。
9. 前記遮断回路は、インダクタンスである、請求項１記載の携帯無線装置。
   

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