JP2013211797A

JP2013211797A - 通信端末

Info

Publication number: JP2013211797A
Application number: JP2012082186A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ogawa; 賢二小川; Yoshio Koyanagi; 芳雄小柳
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

【課題】複数のアンテナを搭載する場合に、基板のサイズを大きくすることなく、また基板使用の自由度を低下させることなく、アンテナ間の干渉を抑制することができる通信端末を提供する。
【解決手段】筐体２と、筐体２の内部に設けられた表示デバイス３と、表示デバイス３を保持するための金属部材４と、筐体２に配置された２本のアンテナ５，６と、２本のアンテナ５，６の各々に給電する２つの給電部７，８と、２本のアンテナ５，６の間に配置され、金属部材４に電気的に接続され、かつ先端が開放された金属素子９と、を有し、給電部７，８の各々から金属素子９のエッジまでの距離を、２本のアンテナ５，６の共振周波数の２分の１波長とした。これにより、２本のアンテナ５，６間のアイソレーション特性を確保し、アンテナ５，６間の干渉抑制による利得劣化を改善できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示デバイスを有する通信端末、特にパッドと呼ばれる大型の通信端末に係り、特に複数の無線システムを搭載した通信端末に関する。

近年の通信端末では、多機能化による複数の無線システムの搭載に伴い、アンテナの数が増加しているが、アンテナ間の干渉による利得の劣化が課題となっている。
アンテナ間の干渉を抑制する従来技術として、アンテナ間の基板上にスタブを設けたり、スリットを設けたりするものがある。例えば、特許文献１には、２つのアンテナの間に寄生線路としての導電線路を配置する技術が記載されている。また、特許文献２には、２つのアンテナを線対称に配置するとともに、２つのアンテナに近接してグランド部を配置し、グランド部に、２つのアンテナの夫々に近接する端部から対称軸方向にスリット部を設ける技術が記載されている。また、特許文献３には、２つのアンテナの間に、複数のスタブを配置する技術が記載されている。

特開２００９−０３３５４８号公報特開２０１０−１５３９７３号公報特表２０１１−５１２７４０号公報

しかしながら、基板上にスタブを設ける場合、コストが嵩むとともにスタブ自体の面積により基板の面積が拡大し、通信端末のサイズが大きくなってしまう。また、基板のスタブを取り付ける箇所を使用することができないため、基板を使用するうえでの自由度が低下してしまう。
また、基板にスリットを設ける場合、スリット加工するための工程が必要となり、コストが嵩むとともに、基板のサイズが大きくなってしまい、かつ基板の強度が低下してしまう。また、上記の場合と同様に、基板を使用するうえでの自由度が低下してしまう。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナを搭載する場合に、基板のサイズを大きくすることなく、また基板使用の自由度を低下させることなく、アンテナ間の干渉を抑制することができる通信端末を提供することを目的とする。

本発明の通信端末は、筐体と、前記筐体の内部に設けられた表示デバイスと、前記表示デバイスを保持するための金属部材と、前記筐体に配置された複数のアンテナと、前記複数のアンテナの各々にそれぞれ給電する複数の給電部と、前記複数のアンテナの間に配置され、前記金属部材に電気的に接続され、かつ先端が開放された金属素子と、を有し、前記複数の給電部の各々から前記金属素子のエッジまでの距離を、前記複数のアンテナの共振周波数の２分の１波長としたことを特徴とする。

上記構成によれば、複数のアンテナの間で、表示デバイスを保持する金属部材に金属素子を電気的に接続し、この際、複数の給電部の各々から金属素子のエッジまでの距離を、複数のアンテナの共振周波数の２分の１波長としたので、当該金属素子をスタブとして作用させることができる。スタブとして作用する金属素子により、複数のアンテナ間のアイソレーション特性を確保し、アンテナ間の干渉抑制による利得劣化を改善できる。また、金属素子を、表示デバイスを保持する金属部材に設けるので、基板上にスタブを設ける場合と比べて基板の面積が拡大することがなく、通信端末のサイズが大きくなることがない。また、金属素子を基板に設けないことから、基板を使用する自由度が向上する。また、当然ながら基板にスリットを設けることがないので、基板の強度低下が生じることがない。

上記構成において、前記金属素子の先端から前記複数の給電部の各々までの経路が、前記複数のアンテナ間の電界結合を抑制可能な周波数の２分の１波長であることを特徴とする。

上記構成によれば、金属素子の先端から複数の給電部の各々までの経路を、２分の１波長としたので、複数のアンテナ間の電界結合を抑制することが可能となる。

上記構成において、前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、無線回路を有する回路基板と接続されたことを特徴とする。

上記構成において、前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、無線回路を有する回路基板と同軸ケーブルを介して接続されたことを特徴とする。

上記構成において、前記金属素子が、テーパ形状を有していることを特徴とする。

上記構成によれば、広帯域化が図れる。

上記構成において、前記金属素子を複数有し、かつ該複数の金属素子を前記複数の給電部間に対称に配置したことを特徴とする。

上記構成によれば、複数の周波数帯に対応できる。

上記構成において、前記金属素子が、ミアンダ形状を有していることを特徴とする。

上記構成によれば、小型化が図れる。

上記構成において、前記金属素子を複数有し、かつ該複数の金属素子を前記複数の給電部間に非対称に配置したことを特徴とする。

上記構成によれば、給電部から金属素子先端までの経路が同じであれば性能は変わらずに、配置の自由度を改善できる。

本発明によれば、複数のアンテナを搭載する場合に、基板のサイズを大きくすることなく、また基板使用の自由度を低下させることなく、アンテナ間の干渉を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る通信端末の概略構成を示す図図１の通信端末における金属素子の有無による効果検証時の寸法条件を示す図図１の通信端末における金属素子の有無による放射効率の検証結果を示す図図１の通信端末における金属素子の有無によるアンテナ間のアイソレーションの検証結果を示す図図１の通信端末における金属素子の有無によるアンテナのＶＳＷＲの検証結果を示す図本発明の実施の形態２に係る通信端末の概略構成を示す図本発明の実施の形態３に係る通信端末の概略構成を示す図本発明の実施の形態４に係る通信端末の概略構成を示す図本発明の実施の形態５に係る通信端末の概略構成を示す図本発明の実施の形態６に係る通信端末の概略構成を示す図本発明の実施の形態７に係る通信端末の概略構成を示す図本発明の実施の形態８に係る通信端末の概略構成を示す図

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る通信端末の概略構成を示す図である。同図において、本実施の形態に係る通信端末１は、パッドと呼ばれる大型の表示デバイスを有する通信機器であり、筐体２と、筐体２の内部に設けられた表示デバイス３と、表示デバイス３を保持するための金属部材４と、筐体２に配置された２本のアンテナ５，６と、２本のアンテナ５，６の各々に給電する２つの給電部７，８と、２本のアンテナ５，６の間に配置され、金属部材４に電気的に接続され、かつ先端が開放された金属素子９と、無線回路１０と、給電部７と無線回路１０を実装し、アンテナ５が接続された回路基板１１と、給電部８を実装し、アンテナ６が接続されたアンテナ用基板１２と、無線回路１０と給電部８とを電気的に接続する同軸ケーブル１３とを有する。

筐体２は、長方形状の箱体に形成されている。表示デバイス３は、筐体２内に収まる大きさの長方形状に形成されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）である。金属部材４は、長方形状に形成された枠体であり、枠内に表示デバイス３を保持する。金属素子９は、金属部材４の枠上部の中央部分に下向きに接続されている。金属素子９の先端から給電部７，８の各々までの経路が２本のアンテナ５，６間の電界結合を抑制可能な周波数の２分の１波長の長さになっている。金属素子９は、２本のアンテナ５，６に対してスタブとして作用する。回路基板１１は、金属部材４の上部右端に固定されており、接点１５で金属部材４と接している。アンテナ用基板１２は、金属部材４の上部左端に固定されており、接点１６で金属部材４と接している。

金属素子９による効果を検証した結果について説明する。図２は、通信端末１における金属素子９の有無による効果検証時の寸法条件を示す図である。同図に示すように、金属部材４の縦方向の寸法を１４９ｍｍ、横方向の寸法を２２９．５ｍｍとし、金属部材４の左端部から金属素子９までの長さを１１４ｍｍ、金属素子９の長さを５５ｍｍ、幅を４ｍｍとした。このような寸法において、次のような結果が得られた。

図３は、通信端末１における金属素子９の有無による放射効率の検証結果を示す図である。図４及び図５は、金属素子９の有無による検証結果であり、図４はアンテナ間のアイソレーション（Ｓ２１）を示す図、図５はアンテナのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）を示す図である。図３乃至図５から分かるように、金属素子９が有る方がアンテナ間のアイソレーション（Ｓ２１）が改善し、放射効率も改善されている。このように、２本のアンテナ５，６の間にスタブとして作用する金属素子９を設けることで、２本のアンテナ５，６間のアイソレーション特性を確保でき、２本のアンテナ５，６間の干渉抑制による利得劣化を改善できる。

このように本実施の形態に係る通信端末１は、２本のアンテナ５，６の間で、表示デバイス３を保持する金属部材４に金属素子９を電気的に接続し、この際、２つの給電部７，８の各々から金属素子９のエッジまでの距離を、２本のアンテナ５，６の共振周波数の２分の１波長としたので、２本のアンテナ５，６間のアイソレーション特性を確保し、アンテナ５，６間の干渉抑制による利得劣化を改善できる。また、スタブとしての金属素子９を、表示デバイス３を保持する金属部材４に設けるので、基板上にスタブを設ける場合と比べて基板の面積が拡大することがなく、通信端末のサイズが大きくなることがない。また、スタブとしての金属素子９を基板に設けないことから、基板を使用する自由度が向上する。また、当然ながら基板にスリットを設けることがないので、基板の強度低下が生じることがない。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る通信端末の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１に示す実施の形態１に係る通信端末１と共通する部分には同一の符号を付している。また、筐体２は実施の形態１に係る通信端末１と同様であるので、図の表示は省略する。図６において、実施の形態２に係る通信端末２０は、アンテナ６をパターンとして形成したアンテナ用基板１２Ｂを有している。なお、アンテナ用基板１２Ｂには、パターン化したアンテナ６の他に整合回路（図示略）が実装されている。

実施の形態２に係る通信端末２０は、アンテナ６をパターン化し、図示せぬ整合回路を実装したアンテナ用基板１２Ｂを有する以外は、実施の形態１に係る通信端末１と同様であり、スタブとして作用する金属素子９を有する点では同様の効果が得られる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る通信端末の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１に示す実施の形態１に係る通信端末１と共通する部分には同一の符号を付している。また、筐体２は実施の形態１に係る通信端末１と同様であるので、図の表示は省略する。図７において、実施の形態３に係る通信端末２１は、２本のアンテナ５，６の給電を同一基板で行うようにした回路基板１１Ｂを有している。回路基板１１Ｂは、長方形状に形成され、その長手方向の寸法が金属部材４の横方向の寸法と略同じになっている。１枚の回路基板１１Ｂで２本のアンテナ５，６に対応するようにした以外は、実施の形態１に係る通信端末１と同様であり、スタブとして作用する金属素子９を有する点では同様の効果が得られる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４に係る通信端末の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１に示す実施の形態１に係る通信端末１及び図６に示す実施の形態２に係る通信端末２０と共通する部分には同一の符号を付している。また、筐体２は実施の形態１に係る通信端末１と同様であるので、図の表示は省略する。図８において、実施の形態４に係る通信端末２２は、表示デバイス３を保持する枠体として、完全な枠形状ではなく、下端を開放したコ字状の金属部材４Ｂを有している。このような形状の金属部材４Ｂを使用してもスタブとして作用する金属素子９の有効性は損なわれない。

（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５に係る通信端末の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１に示す実施の形態１に係る通信端末１と共通する部分には同一の符号を付している。また、筐体２、無線回路１０、回路基板１１、アンテナ用基板１２及び同軸ケーブル１３は実施の形態１に係る通信端末１と同様であるので、図の表示は省略する。図９において、実施の形態５に係る通信端末２３は、三角形のテーパ形状とした金属素子９Ｂを有している。金属素子９Ｂをテーパ形状としたことで、その斜面を使用することができるので、広帯域化が可能となる。スタブとして効果が得られるのは、給電部７，８それぞれからの距離がλ／２になっていることが重要である。例えば、給電部７（及び給電部８）から金属素子９Ｂの頂点までの経路長がλ_１’／２となる周波数においてスタブとして作用する。また、給電部７（及び給電部８）から金属素子９Ｂの斜面の中間点までの経路長がλ_１’’／２となる周波数においてスタブとして作用する。この場合、λ_１’＞λ_１’’である。

（実施の形態６）
図１０は、本発明の実施の形態６に係る通信端末の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１に示す実施の形態１に係る通信端末１と共通する部分には同一の符号を付している。また、筐体２、無線回路１０、回路基板１１、アンテナ用基板１２及び同軸ケーブル１３は実施の形態１に係る通信端末１と同様であるので、図の表示は省略する。図１０において、実施の形態６に係る通信端末２４は、金属素子９の他に、金属素子９よりも長さが短く、かつ金属素子９を中心として対称に配置した２つの金属素子９Ｃ１，９Ｃ２を有している。２つの金属素子９Ｃ１，９Ｃ２は共に同じ長さである。金属素子９は、給電部７（又は給電部８）から金属素子９の先端までの経路長がλ_１／２となる周波数においてスタブとして作用する。金属素子９Ｃ１，９Ｃ２は、給電部７から金属素子９Ｃ１の先端までの経路長がλ_２／２となる周波数及び給電部８から金属素子９Ｃ２の先端までの経路長がλ_２／２となる周波数においてスタブとして作用する。この場合、λ_１＞λ_２である。このように構成することで複数の周波数帯に対応できる。

（実施の形態７）
図１１は、本発明の実施の形態７に係る通信端末の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１に示す実施の形態１に係る通信端末１と共通する部分には同一の符号を付している。また、筐体２、無線回路１０、回路基板１１、アンテナ用基板１２及び同軸ケーブル１３は実施の形態１に係る通信端末１と同様であるので、図の表示は省略する。図１１において、実施の形態７に係る通信端末２５は、ミアンダ形状とした金属素子９Ｄを有している。金属素子９Ｄをミアンダ形状としたことで、小型化が図れる。スタブとしての効果は、実施の形態１に係る通信端末１の金属素子９と同様である。

（実施の形態８）
図１２は、本発明の実施の形態８に係る通信端末の概略構成を示す図である。なお、同図において、図１に示す実施の形態１に係る通信端末１と共通する部分には同一の符号を付している。また、筐体２、無線回路１０、回路基板１１、アンテナ用基板１２及び同軸ケーブル１３は実施の形態１に係る通信端末１と同様であるので、図の表示は省略する。図１２において、実施の形態８に係る通信端末２６は、互いに長さが異なり、非対称に配置された２つの金属素子９Ｅ，９Ｆを有している。給電部７から金属素子９Ｅの先端までの経路長λ_２／２と給電部８から金属素子９Ｆの先端までの経路長λ_２／２を等しくしているので、スタブとしての性能は変わることなく、配置の自由度が改善する。

本発明は、複数のアンテナを搭載する場合に、基板のサイズを大きくすることなく、また基板使用の自由度を低下させることなく、アンテナ間の干渉を抑制することができるといった効果を有し、パッドと呼ばれる大型の表示デバイスを有する通信端末への適用が可能である。

１，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６通信端末
２筐体
３表示デバイス
４，４Ｂ金属部材
５，６アンテナ
７，８給電部
９，９Ｂ，９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｅ，９Ｆ金属素子
１０無線回路
１１，１１Ｂ回路基板
１２，１２Ｂアンテナ用基板
１３同軸ケーブル

Claims

筐体と、
前記筐体の内部に設けられた表示デバイスと、
前記表示デバイスを保持するための金属部材と、
前記筐体に配置された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々にそれぞれ給電する複数の給電部と、
前記複数のアンテナの間に配置され、前記金属部材に電気的に接続され、かつ先端が開放された金属素子と、を有し、
前記複数の給電部の各々から前記金属素子のエッジまでの距離を、前記複数のアンテナの共振周波数の２分の１波長としたことを特徴とする通信端末。
前記金属素子の先端から前記複数の給電部の各々までの経路が、前記複数のアンテナ間の電界結合を抑制可能な周波数の２分の１波長であることを特徴とする請求項１に記載の通信端末。
前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、無線回路を有する回路基板と接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信端末。
前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、無線回路を有する回路基板と同軸ケーブルを介して接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信端末。
前記金属素子が、テーパ形状を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の通信端末。
前記金属素子を複数有し、かつ該複数の金属素子を前記複数の給電部間に対称に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の通信端末。
前記金属素子が、ミアンダ形状を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の通信端末。
前記金属素子を複数有し、かつ該複数の金属素子を前記複数の給電部間に非対称に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の通信端末。