JP3566202B2 - 携帯端末機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の携帯端末機に関し、特に、ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末機の普及に伴って端末機から輻射される電波の人体への影響、特に使用者の人体頭部への影響（ＳＡＲ）が喧伝されている。携帯端末機においては、アンテナの腹部に電流が集中し、この結果、アンテナ給電点等の輻射源近傍の人体頭部に電磁界が集中してＳＡＲが増大することになる。このようなＳＡＲの改善について防護指針も開示されつつある。
【０００３】
図８は従来の携帯電話機に広く用いられているモノポール・アンテナ方式によるアンテナ構造及び動作時の電流分布、電圧分布等を示す。
同図（ａ）において、電話機本体のＰＣＢ（プリント配線基板）１には、１／４λモノポール・アンテナ２が給電点３を介して取り付けられている。
同図（ａ）（ｂ）において、モノポール・アンテナ１はポールとアンテナ地板とにより１つのアンテナを構成するため、アンテナ電流ｉａに応じてＰＣＢ１を地板とする地板電流ｉｅが図示のようにＰＣＢ１に流れる。
【０００４】
図９（ａ）はこのときのアンテナ電流ｉａと地板電流ｉｅによる近傍電界分布を示し、同図（ｂ）は近傍磁界分布を示す。図において、４は携帯電話機本体、５は使用者の頭部である。図示のように、頭部５の近傍に地板電流ｉｅによる電磁界が集中してＳＡＲの原因となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成において、ＳＡＲを低減するには、実使用状態で使用者の頭部方向への近傍電磁界の強度を低減すればよいが、その観点から見ると図８のアンテナ構造には次の問題があった。
【０００６】
（１）１／４λモノポール・アンテナ方式では、電話機本体４のＰＣＢ１が地板を形成するため、ＰＣＢ１に地板電流ｉｅが流れる。このＰＣＢを流れる地板電流ｉｅを制御することは難しいので、近傍電磁界を制御、低減することができない。
（２）アンテナの給電点３付近にアンテナ電流ｉａが集中して流れるが、通常はこの電流集中部分は頭部５が最も接近する部分である。
（３）このため、頭部側に遮蔽板を別途設けて、頭部方向への電力輻射を軽減する方式が提案されているが、モノポール・アンテナ方式では、ＰＣＢに地板電流ｉｅが流れるため、遮蔽板にも地板電流が流れ、遮蔽効果が少ない。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、ＰＣＢに地板電流を流すことなく頭部の近傍電磁界を低減して、ＳＡＲを改善することのできるアンテナ構造を有する携帯端末機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による携帯端末機においては、少なくともスピーカが設けられたプリント配線基板の前記スピーカが設けられた面とは反対側の面に設けられたアンテナ基板と、前記アンテナ基板にアンテナ・パターンとして形成された第１のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子に給電するための同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルの先端部に嵌め込まれた第１の誘電体スリーブとを設け、前記同軸ケーブルの外部導体が前記第１の誘電体スリーブの内周面と接触すると共に、前記外部導体の中心導体が前記第１のアンテナ素子の給電点に接続され、且つ、前記第１の誘電体スリーブの内周面と外周面と一端面とが、該第１の誘電体スリーブの他端面を開放端とした導体で覆われている。
【０００９】
また、上記アンテナ基板にアンテナ・パターンとして形成され、前記給電点に接続された第２のアンテナ素子と、上記第１の誘電体スリーブと同軸的に嵌め合わされた第２の誘電体スリーブとを設け、前記第２の誘電体スリーブの内周面と外周面と一端面とが、該第２の誘電体スリーブの他端面を開放端とした導体で覆われてよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態による携帯端末機としての携帯電話機におけるアンテナ構造を原理的に示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は使用状態を示す正面図である。
【００１１】
図１において、４は電話機本体、１は電話機本体４ののＰＣＢ、６はＰＣＢ１に設けたスリーブ・アンテナ、７はスピーカで、ＰＣＢ１のスリーブ・アンテナ６が設けられた面とは反対側の面に取り付けられている。
【００１２】
図１のように、ＰＣＢ１の適当な位置にスリーブ・アンテナ６を設けて給電すると、アンテナ共振電流はスリーブの作用により同軸ケーブル側には漏洩しなくなり、基本的にＰＣＢ１に地板電流は流れない。電話機の使用状態では図１（ｃ）のように、使用者の頭部５はＰＣＢ１のスピーカ７側にある。このため、ＰＣＢ１が電磁遮蔽板として作用し、頭部５の近傍電磁界を低減してＳＡＲを低減することができる。
【００１３】
図２、図３は上記の原理に基づく本発明の第１の実施の形態によるアンテナ構造の具体的な構成を示すものである。
図２、図３において、スリーブ・アンテナ６は、ＰＣＢの上部に設けられたアンテナＰＣＢ６１と、アンテナＰＣＢ６１にアンテナ・パターンとして形成された１／４λ１ のアンテナ素子６２と、電気長１／４λｇ１ の誘電体スリーブ６３とで構成されている。アンテナ素子６２のパターンはアンテナ高を低くするために、図示のようにメアンダライン化されている。
【００１４】
ＰＣＢ１の下部には送受信回路部８が設けられている。送受信回路部８とスリーブ・アンテナアンテナ６とは、同軸ケーブル９を通じて接続されている。同軸ケーブル９は外部導体９１と中心導体９２とを有し、図示では同軸ケーブル９の先端部が誘電体スリーブ６３に嵌め込まれていて、外部導体９1が誘電体スリーブ６３の内周面と接触し、中心導体９２がアンテナ素子６２の一端の給電点６４に接続されている。また、図示のように同軸ケーブル９を折り曲げることにより、アンテナＰＣＢ６１と誘電体スリーブ６３をＰＣＢ１から浮き上がるようにしている。尚、一般の携帯電話機においては、図１のように、ＰＣＢの上部にアンテナが配され、下部に送受信回路部が配されている。
【００１５】
図４は誘電体スリーブ６３の構造を示す断面図である。
誘電体スリーブ６３は誘電体セラミックからなり、図示のようにその外周面、内周面及び上端面を導体６５で覆われ、下端面が開放端とされた１／４λｇ１ 波長同軸共振器で構成されている。
【００１６】
上記構成によれば、送受信回路部８からの送信電力は同軸ケーブル９を通じて誘電体スリーブ６３に導かれ、同軸ケーブル９の外部導体９１が誘電体スリーブ６３の上記導体６５に接続され、中心導体９２が給電点６４を介してアンテナ素子６２に接続される。この結果、アンテナ素子６２と誘電体スリーブ６３は電気長λｇ／２のダイポール・アンテナと同様の構成となり、いわゆるスリーブ・アンテナとして動作することになり、外部導体９１へアンテナ共振電流の一部が漏れることはなく、従って、電話機のＰＣＢ１に地板電流は流れない。
【００１７】
また、このとき使用者の頭部５は、図１（ｃ）のようにＰＣＢ１のアンテナ側とは反対側のスピーカ７側にあるので、ＰＣＢ１が遮蔽板として作用し、頭部の近傍電磁界を低減してＳＡＲを改善することができる。
【００１８】
図５、図６はアンテナ構造の第２の実施の形態を示すもので、図２、図３と対応する部分には同一番号を付して重複する説明は省略する。
本実施の形態は、ｆ１とｆ２の２つの使用周波数を有する携帯電話機に適用したものである。
【００１９】
図５、図６において、第１の実施の形態で説明したアンテナ素子６２、誘電体スリーブ６３は周波数ｆ１用のものである。そして、周波数ｆ２用として新たに１／４λ２ のアンテナ素子６６と、１／４λｇ２ の誘電体スリーブ６７が追加されている。アンテナ素子６６のアンテナ・パターンはアンテナＰＣＢ６１に形成され、その一端が給電点６４に接続されている。誘電体スリーブ６７は図４と同様の構造を有し、図７にも示されるように、誘電体スリーブ６３の外側に同軸的に嵌め込まれて、２重構造の誘電体スリーブを構成している。
【００２０】
尚、アンテナ素子６２、６６のうちの１つだけ用い、その１つのアンテナ素子の途中にトラップ回路を設けることにより、周波数の異なる２つのアンテナ素子を構成するようにしてもよい。
【００２１】
上記構成によれば、２つの周波数ｆ１、ｆ２でそれぞれ独立して動作するスリーブ・アンテナが実現される。この場合も、第１の実施の形態と同様にＰＣＢ１が遮蔽板として作用し、頭部の近傍電磁界を低減してＳＡＲを改善することができる。
尚、２つの周波数ｆ１、ｆ２は、例えばＰＨＳや普通の携帯電話機等で用いられる。
【００２２】
各実施の形態においては、携帯電話機について説明したが、本発明は携帯電話機に限らずＰＤＡ等の他の携帯端末機に適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、携帯端末機のＰＣＢのスピーカとは反対側にスリーブ・アンテナを構成したことにより、ＰＣＢに地板電流を流すことなく、ＰＣＢが遮蔽板となって使用者頭部の近傍電磁界を低減させ、ＳＡＲを低減することができると共に、小型で安価に実現することができる。
【００２４】
また、２組のスリーブ・アンテナを設けることにより、２つの周波数で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を原理的に示す携帯電話機のアンテナ構造を示す正面図、側面図及び使用状態の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるアンテナ構造を示す平面図及び側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるアンテナの電気的構造を示す平面図及び側面図である。
【図４】誘電体スリーブの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるアンテナ構造を示す平面図及び側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態によるアンテナの電気的構造を示す平面図及び側面図である。
【図７】誘電体スリーブの組立て構成図である。
【図８】従来の携帯端末機におけるモノポール・アンテナの取り付け構造及び電流分布、電圧分布を示す構成図である。
【図９】従来の携帯端末機における頭部近傍磁界を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
１ 電話機本体のＰＣＢ（プリント配線基板）
４ 電話機本体
５ 使用者の頭部
６ スリーブ・アンテナ
６１ アンテナＰＣＢ
６２、６６ アンテナ素子
６３、６７ 誘電体スリーブ
７ スピーカ
８ 送受信回路部
９ 同軸ケーブル
９１ 外部導体
９２ 中心導体
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の携帯端末機に関し、特に、ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末機の普及に伴って端末機から輻射される電波の人体への影響、特に使用者の人体頭部への影響（ＳＡＲ）が喧伝されている。携帯端末機においては、アンテナの腹部に電流が集中し、この結果、アンテナ給電点等の輻射源近傍の人体頭部に電磁界が集中してＳＡＲが増大することになる。このようなＳＡＲの改善について防護指針も開示されつつある。
【０００３】
図８は従来の携帯電話機に広く用いられているモノポール・アンテナ方式によるアンテナ構造及び動作時の電流分布、電圧分布等を示す。
同図（ａ）において、電話機本体のＰＣＢ（プリント配線基板）１には、１／４λモノポール・アンテナ２が給電点３を介して取り付けられている。
同図（ａ）（ｂ）において、モノポール・アンテナ１はポールとアンテナ地板とにより１つのアンテナを構成するため、アンテナ電流ｉａに応じてＰＣＢ１を地板とする地板電流ｉｅが図示のようにＰＣＢ１に流れる。
【０００４】
図９（ａ）はこのときのアンテナ電流ｉａと地板電流ｉｅによる近傍電界分布を示し、同図（ｂ）は近傍磁界分布を示す。図において、４は携帯電話機本体、５は使用者の頭部である。図示のように、頭部５の近傍に地板電流ｉｅによる電磁界が集中してＳＡＲの原因となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成において、ＳＡＲを低減するには、実使用状態で使用者の頭部方向への近傍電磁界の強度を低減すればよいが、その観点から見ると図８のアンテナ構造には次の問題があった。
【０００６】
（１）１／４λモノポール・アンテナ方式では、電話機本体４のＰＣＢ１が地板を形成するため、ＰＣＢ１に地板電流ｉｅが流れる。このＰＣＢを流れる地板電流ｉｅを制御することは難しいので、近傍電磁界を制御、低減することができない。
（２）アンテナの給電点３付近にアンテナ電流ｉａが集中して流れるが、通常はこの電流集中部分は頭部５が最も接近する部分である。
（３）このため、頭部側に遮蔽板を別途設けて、頭部方向への電力輻射を軽減する方式が提案されているが、モノポール・アンテナ方式では、ＰＣＢに地板電流ｉｅが流れるため、遮蔽板にも地板電流が流れ、遮蔽効果が少ない。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、ＰＣＢに地板電流を流すことなく頭部の近傍電磁界を低減して、ＳＡＲを改善することのできるアンテナ構造を有する携帯端末機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による携帯端末機においては、少なくともスピーカが設けられたプリント配線基板の前記スピーカが設けられた面とは反対側の面に設けられたアンテナ基板と、前記アンテナ基板にアンテナ・パターンとして形成された第１のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子に給電するための同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルの先端部に嵌め込まれた第１の誘電体スリーブとを設け、前記同軸ケーブルの外部導体が前記第１の誘電体スリーブの内周面と接触すると共に、前記外部導体の中心導体が前記第１のアンテナ素子の給電点に接続され、且つ、前記第１の誘電体スリーブの内周面と外周面と一端面とが、該第１の誘電体スリーブの他端面を開放端とした導体で覆われている。
【０００９】
また、上記アンテナ基板にアンテナ・パターンとして形成され、前記給電点に接続された第２のアンテナ素子と、上記第１の誘電体スリーブと同軸的に嵌め合わされた第２の誘電体スリーブとを設け、前記第２の誘電体スリーブの内周面と外周面と一端面とが、該第２の誘電体スリーブの他端面を開放端とした導体で覆われてよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態による携帯端末機としての携帯電話機におけるアンテナ構造を原理的に示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は使用状態を示す正面図である。
【００１１】
図１において、４は電話機本体、１は電話機本体４ののＰＣＢ、６はＰＣＢ１に設けたスリーブ・アンテナ、７はスピーカで、ＰＣＢ１のスリーブ・アンテナ６が設けられた面とは反対側の面に取り付けられている。
【００１２】
図１のように、ＰＣＢ１の適当な位置にスリーブ・アンテナ６を設けて給電すると、アンテナ共振電流はスリーブの作用により同軸ケーブル側には漏洩しなくなり、基本的にＰＣＢ１に地板電流は流れない。電話機の使用状態では図１（ｃ）のように、使用者の頭部５はＰＣＢ１のスピーカ７側にある。このため、ＰＣＢ１が電磁遮蔽板として作用し、頭部５の近傍電磁界を低減してＳＡＲを低減することができる。
【００１３】
図２、図３は上記の原理に基づく本発明の第１の実施の形態によるアンテナ構造の具体的な構成を示すものである。
図２、図３において、スリーブ・アンテナ６は、ＰＣＢの上部に設けられたアンテナＰＣＢ６１と、アンテナＰＣＢ６１にアンテナ・パターンとして形成された１／４λ１ のアンテナ素子６２と、電気長１／４λｇ１ の誘電体スリーブ６３とで構成されている。アンテナ素子６２のパターンはアンテナ高を低くするために、図示のようにメアンダライン化されている。
【００１４】
ＰＣＢ１の下部には送受信回路部８が設けられている。送受信回路部８とスリーブ・アンテナアンテナ６とは、同軸ケーブル９を通じて接続されている。同軸ケーブル９は外部導体９１と中心導体９２とを有し、図示では同軸ケーブル９の先端部が誘電体スリーブ６３に嵌め込まれていて、外部導体９1が誘電体スリーブ６３の内周面と接触し、中心導体９２がアンテナ素子６２の一端の給電点６４に接続されている。また、図示のように同軸ケーブル９を折り曲げることにより、アンテナＰＣＢ６１と誘電体スリーブ６３をＰＣＢ１から浮き上がるようにしている。尚、一般の携帯電話機においては、図１のように、ＰＣＢの上部にアンテナが配され、下部に送受信回路部が配されている。
【００１５】
図４は誘電体スリーブ６３の構造を示す断面図である。
誘電体スリーブ６３は誘電体セラミックからなり、図示のようにその外周面、内周面及び上端面を導体６５で覆われ、下端面が開放端とされた１／４λｇ１ 波長同軸共振器で構成されている。
【００１６】
上記構成によれば、送受信回路部８からの送信電力は同軸ケーブル９を通じて誘電体スリーブ６３に導かれ、同軸ケーブル９の外部導体９１が誘電体スリーブ６３の上記導体６５に接続され、中心導体９２が給電点６４を介してアンテナ素子６２に接続される。この結果、アンテナ素子６２と誘電体スリーブ６３は電気長λｇ／２のダイポール・アンテナと同様の構成となり、いわゆるスリーブ・アンテナとして動作することになり、外部導体９１へアンテナ共振電流の一部が漏れることはなく、従って、電話機のＰＣＢ１に地板電流は流れない。
【００１７】
また、このとき使用者の頭部５は、図１（ｃ）のようにＰＣＢ１のアンテナ側とは反対側のスピーカ７側にあるので、ＰＣＢ１が遮蔽板として作用し、頭部の近傍電磁界を低減してＳＡＲを改善することができる。
【００１８】
図５、図６はアンテナ構造の第２の実施の形態を示すもので、図２、図３と対応する部分には同一番号を付して重複する説明は省略する。
本実施の形態は、ｆ１とｆ２の２つの使用周波数を有する携帯電話機に適用したものである。
【００１９】
図５、図６において、第１の実施の形態で説明したアンテナ素子６２、誘電体スリーブ６３は周波数ｆ１用のものである。そして、周波数ｆ２用として新たに１／４λ２ のアンテナ素子６６と、１／４λｇ２ の誘電体スリーブ６７が追加されている。アンテナ素子６６のアンテナ・パターンはアンテナＰＣＢ６１に形成され、その一端が給電点６４に接続されている。誘電体スリーブ６７は図４と同様の構造を有し、図７にも示されるように、誘電体スリーブ６３の外側に同軸的に嵌め込まれて、２重構造の誘電体スリーブを構成している。
【００２０】
尚、アンテナ素子６２、６６のうちの１つだけ用い、その１つのアンテナ素子の途中にトラップ回路を設けることにより、周波数の異なる２つのアンテナ素子を構成するようにしてもよい。
【００２１】
上記構成によれば、２つの周波数ｆ１、ｆ２でそれぞれ独立して動作するスリーブ・アンテナが実現される。この場合も、第１の実施の形態と同様にＰＣＢ１が遮蔽板として作用し、頭部の近傍電磁界を低減してＳＡＲを改善することができる。
尚、２つの周波数ｆ１、ｆ２は、例えばＰＨＳや普通の携帯電話機等で用いられる。
【００２２】
各実施の形態においては、携帯電話機について説明したが、本発明は携帯電話機に限らずＰＤＡ等の他の携帯端末機に適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、携帯端末機のＰＣＢのスピーカとは反対側にスリーブ・アンテナを構成したことにより、ＰＣＢに地板電流を流すことなく、ＰＣＢが遮蔽板となって使用者頭部の近傍電磁界を低減させ、ＳＡＲを低減することができると共に、小型で安価に実現することができる。
【００２４】
また、２組のスリーブ・アンテナを設けることにより、２つの周波数で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を原理的に示す携帯電話機のアンテナ構造を示す正面図、側面図及び使用状態の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるアンテナ構造を示す平面図及び側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるアンテナの電気的構造を示す平面図及び側面図である。
【図４】誘電体スリーブの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるアンテナ構造を示す平面図及び側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態によるアンテナの電気的構造を示す平面図及び側面図である。
【図７】誘電体スリーブの組立て構成図である。
【図８】従来の携帯端末機におけるモノポール・アンテナの取り付け構造及び電流分布、電圧分布を示す構成図である。
【図９】従来の携帯端末機における頭部近傍磁界を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
１ 電話機本体のＰＣＢ（プリント配線基板）
４ 電話機本体
５ 使用者の頭部
６ スリーブ・アンテナ
６１ アンテナＰＣＢ
６２、６６ アンテナ素子
６３、６７ 誘電体スリーブ
７ スピーカ
８ 送受信回路部
９ 同軸ケーブル
９１ 外部導体
９２ 中心導体
Claims (2)
- 少なくともスピーカが設けられたプリント配線基板の前記スピーカが設けられた面とは反対側の面に設けられたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板にアンテナ・パターンとして形成された第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子に給電するための同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルの先端部に嵌め込まれた第１の誘電体スリーブとを設け、
前記同軸ケーブルの外部導体が前記第１の誘電体スリーブの内周面と接触すると共に、前記外部導体の中心導体が前記第１のアンテナ素子の給電点に接続され、且つ、前記第１の誘電体スリーブの内周面と外周面と一端面とが、該第１の誘電体スリーブの他端面を開放端とした導体で覆われたことを特徴とする携帯端末機。 - 前記アンテナ基板にアンテナ・パターンとして形成され、前記給電点に接続された第２のアンテナ素子と、
前記第１の誘電体スリーブと同軸的に嵌め合わされた第２の誘電体スリーブとを設け、
前記第２の誘電体スリーブの内周面と外周面と一端面とが、該第２の誘電体スリーブの他端面を開放端とした導体で覆われたことを特徴とする請求項１記載の携帯端末機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000345450A JP3566202B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 携帯端末機 |
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