JP3574420B2 - 携帯端末機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、普通の携帯電話機とPHSのように多周波数で使用される携帯端末機に関し、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、携帯電話機等の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】
携帯電話機においては、従来からモノポール・アンテナが広く用いられてきたが、モノポール・アンテナは、アンテナ素子とアンテナ地板とで所望の周波数で共振し1つのアンテナを構成するため、アンテナ電流に応じて携帯電話機のPCB(プリント配線基板)を地板とする地板電流が流れる。SARを低減するには、実使用状態で人体頭部の近傍電磁界の強度を低減すればよいが、地板電流を制御することができないため、近傍電磁界を制御、低減することができない等の理由により、モノポール・アンテナ方式ではSARを改善することは難しい。
【0004】
そこで、PCBに地板電流を流さないダイポール・アンテナ(平衡給電アンテナ)を採用するのが有利となる。
ダイポール・アンテナへの給電は、通常、同軸ケーブル(セミリジッドケーブル)により行われるが、図4(a)に示すように、ダイポール・アンテナ10に同軸ケーブル11のような不平衡回路で給電すると、同軸ケーブルの外部導体に図示のような漏れ電流が生じるため、ダイポール・アンテナと同軸ケーブルの間に平衡−不平衡変換器、いわゆるバラン(Balun)と呼ばれるものを接続して漏れ電流をなくすようにしている。
【0005】
このようなバランとして、図5(a)に示すトランスフォーマ型のものが広く用いられている。また、同図(b)、(c)に示すような、集中定数を用いたブリッジ型やラダー型のバランを用いることもできる。
【0006】
しかしながら、携帯電話機の周波数帯域は約1000MHz 以上であり、近年ではさらに高い周波数帯域の仕様のシステムも出現してきている。周波数帯域が例えばW−CDMAのように約2000MHz 以上のマイクロ波になると、図5のような方式のバランでは高周波損失が大きくなり、実用的でなくなる。
【0007】
一方、図4(b)に示すような、同軸ケーブル11の端部に、この位置では電気的に開放端となるλ/4(λは送受信する信号の波長)の長さの円筒を被せたいわゆるバズーカ(Bazooka)12と呼ばれる方式のバランがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述のバズーカ型バランは高い周波数帯域でも良好な電気的性能を示すが、例えば800MHz 帯域で使用する普通の携帯電話機に適用しようとすると、λ/4の円筒の長さは約90mmにもなり、実用的ではないという問題があった。
【0009】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数の周波数帯域で使用でき、小型で安価な、ブロック化したバズーカ型バランを備えた携帯端末機を提供することを目的とする。
【0010】
【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は、送受信回路部が設けられた第1のプリント配線基板に設けられた第2のプリント配線基板と、前記第2のプリント配線基板に設けられ第1の周波数の信号を送受信するための第1のアンテナ及び第2の周波数の信号を送受信するための第2のアンテナと、前記送受信回路部と第1及び第2のアンテナとを接続する同軸ケーブルと、前記第2のプリント配線基板に設けられ前記同軸ケーブルと前記第1及び第2のアンテナとの間に接続されるブロック型の平衡−不平衡変換器とを備え、前記同軸ケーブルの中心導体は、前記第2のプリント配線基板に形成されたマイクロストリップラインに接続され、該マイクロストリップラインは配線を介して前記第1及び第2のアンテナの第1の給電点に接続されると共に、前記同軸ケーブルの外部導体は、前記第2のプリント配線基板に形成されたグランドパターンに接続され、該グランドパターンは配線を介して前記第1及び第2のアンテナの第2の給電点に接続され、前記平衡−不平衡変換器は、バズーカ型バランであって、前記第1の周波数に応じた長さを有する第1の共振導体と、前記第2の周波数に応じた長さを有する第2の共振導体とが離間してアンテナ側の先端が開放状態で、板状の誘電体表面に形成され、これら第1及び第2の共振導体の他端側は前記板状の誘電体裏面側で短絡された状態で前記同軸ケーブルの先端部における外部導体に接続されていることを特徴とする。
【0011】
また、本発明による携帯端末機は、前記板状の誘電体は、高誘電率を有することを特徴とする。また、本発明による携帯端末機は、前記第1及び第2のアンテナはそれぞれ、独立したダイポール・アンテナとして機能することを特徴とする。さらに、前記第2のプリント配線基板及び平衡−不平衡変換器は、前記第1のプリント配線基板から浮き上がっていることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態による使用周波数f1、f2を有する携帯電話機におけるアンテナ構造を示す構成図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。また、図2はアンテナPCB2の裏面図である。
【0013】
図1において、1は端末機本体のPCB、2はPCB1の上部に配されたアンテナPCB、3はアンテナPCB2に設けられた周波数f1の信号の送受信をするのに用いられる第1のダイポール・アンテナ、4はアンテナPCB2に設けられた周波数f2の信号の送受信に用いられる第2のダイポール・アンテナ(以下、単にアンテナと言う)である。5はPCB1の下部に設けた送受信回路部である。一般に携帯電話機においては、図1に示すように、PCB1の上部にアンテナが配置され、PCB1の下部に送受信回路部が配置されている。
【0014】
7は各アンテナ3、4の給電点22、23と送受信回路部5とを接続する同軸ケーブル、8はアンテナPCB2上にアンテナが形成された面と同一面に配置された平衡−不平衡変換器としての、ブロック型のバズーカ型多周波共振バラン(以下、単にバズーカ型バランという)である。80A,80Bはバズーカ型バランの共振導体である。
同軸ケーブル7の中心導体72は、アンテナPCB2の裏面に形成されたマイクロストリップライン21に接続され、このマイクロストリップライン21は配線24を介して給電点23に接続されている。また、同軸ケーブル7の外部導体71は、アンテナPCB2の裏面から表面にわたって形成されているグランドパターン20に接続され、このグランドパターン20は、配線25を介して給電点22に接続されている(図1(a),図2,図4)。
【0015】
上記バズーカ型バラン8とアンテナPCB2は、図1(b)に示すように同軸ケーブル7を折り曲げることにより、PCB1から浮き上がった状態で取り付けられている。図示した状態では、アンテナPCB2がPCB1から間隔dだけ浮き上がっている。
【0016】
図3はバズーカ型バラン8の構成を、図4はバズーカ型バラン8のアンテナPCB2への取付状態を示している。バズーカ型バラン8は、図3に示すように共振導体80と、板状の誘電体81とを有している。共振導体80は、図3(a)に示すように、第1の周波数(f1)に応じた長さを有する第1の共振導体80Aと、第2の周波数(f2)に応じた長さを有する第2の共振導体80Bとが離間してアンテナ側に配置される先端が開放状態で、他端側は、板状の誘電体81を挟持するように折り曲げられ、板状の導体80Cを介して短絡され、一体的に形成されている。
【0017】
この共振導体80は、図3(b)に示すようにその折曲部に板状の誘電体を挿入することによりバズーカ型バラン8を構成する。すなわち、板状の誘電体81の表面に第1の共振導体80Aと第2の共振導体80Bとが形成され、板状の誘電体81の裏面側に第1の共振導体80Aと第2の共振導体80Bとが板状の導体80Cを介して短絡されるように形成される。このように構成されたバズーカ型バラン8は、アンテナ側に配置される先端が開放端であるように図4に示すようにアンテナPCB2に形成されたグランドパターン20上に載置され、グランドパターン20と板状の導体80Cとが接続される。
なお、共振導体は銀ペースト等で誘電体板に印刷された後焼結されたいわゆるセラミック配線板状の構造でもよい。
【0018】
バズーカ型バラン8の第1の共振導体80Aは、例えば、普通の携帯電話機の周波数帯域であるf1用に用いられ、電気長λg1/4を有する。また、第2の共振導体80Bは、例えばW−CDMA等の高い周波数帯域であるf2用に用いられ、電気長λg2/4を有している。バズーカ型バラン8はλg1/4共振器、λg2/4共振器を構成している。
以上により、多周波対応のバランとしてのバズーカ8が構成される。
【0019】
ここで、λg1、λg2はバズーカ型バラン8を構成する誘電体の比誘電率をεrとすると、λg1≒λ1/√εr、λg2≒λ2/√εrである。
このように、第1の共振導体80A,第2の共振導体80Bの電気長を、本来、それぞれ、λ1/4、λ2/4の長さが必要であるのに対し、バズーカ型バラン8を構成する誘電体の比誘電率εrにより1/√εrに短縮することができる。このため、高誘電率を有する例えば、誘電体セラミックを用いることにより、バズーカ型バラン8を小型に形成することができる。例えば、誘電体セラミックの比誘電率をεr=40、f1=840MHzとすると、第1の共振導体の長さは14mm程度(従来の図5(b)に示すバズーカ型バランでは90mm)に短縮することができる。
【0020】
尚、本実施の形態においては、図1に示すような2つのダイポール・アンテナからなる多線状共振ダイポール・アンテナを用いた場合について説明したが、アンテナの形式については特に問わない。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の使用周波数の異なるアンテナを設けると共に、各アンテナに給電する同軸ケーブルの端部に、バズーカ型に構成されたブロック型の板状誘電体と、複数の共振点を有する共振導体からなる多周波数対応の平衡−不平衡変換器を設けるように構成にしたので、携帯端末機のPCBにアンテナ電流を流すことなく、使用者頭部の近傍電磁界を低減させてSARを改善することができ、多周波数対応の携帯電話機等の携帯端末機を実現することができる。
【0022】
また、上記共振導体はその折曲部に挿入される誘電体の誘電率に応じて小型化することができ、また誘電体の形状が板状に形成すればよいので、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による携帯電話機のアンテナ構造を示す正面図及び側面図。
【図2】図1におけるアンテナPCBの裏面図。
【図3】バズーカ型バランの組立て斜視図。
【図4】バズーカ型バランのアンテナPCBへの取付状態を示す説明図。
【図5】同軸ケーブルに漏れ電流が生じることを説明する構成図及びバズーカを説明する構成図。
【図6】従来のバランの構成例を示す回路図。
【符号の説明】
1 電話機本体のPCB(プリント配線基板)
2 アンテナPCB(プリント配線基板)
3 第1のダイポール・アンテナ(f1用)
4 第2のダイポール・アンテナ(f2用)
5 送受信回路部
7 同軸ケーブル
20 グランドパターン
21 マイクロストリップライン
71 外部導体
72 中心導体
8 バズーカ型バラン
80A 第1の共振導体
80B 第2の共振導体
80C 板状の導体
Claims (4)
- 送受信回路部が設けられた第1のプリント配線基板に設けられた第2のプリント配線基板と、
前記第2のプリント配線基板に設けられ第1の周波数の信号を送受信するための第1のアンテナ及び第2の周波数の信号を送受信するための第2のアンテナと、
前記送受信回路部と第1及び第2のアンテナとを接続する同軸ケーブルと、
前記第2のプリント配線基板に設けられ前記同軸ケーブルと前記第1及び第2のアンテナ素子との間に接続されるブロック型の平衡−不平衡変換器とを備え、
前記同軸ケーブルの中心導体は、前記第2のプリント配線基板に形成されたマイクロストリップラインに接続され、該マイクロストリップラインは配線を介して前記第1及び第2のアンテナの第1の給電点に接続されると共に、前記同軸ケーブルの外部導体は、前記第2のプリント配線基板に形成されたグランドパターンに接続され、該グランドパターンは配線を介して前記第1及び第2のアンテナの第2の給電点に接続され、
前記平衡−不平衡変換器は、
バズーカ型バランであって、前記第1の周波数に応じた長さを有する第1の共振導体と、前記第2の周波数に応じた長さを有する第2の共振導体とが離間してアンテナ側の先端が開放状態で、板状の誘電体表面に形成され、これら第1及び第2の共振導体の他端側は前記板状の誘電体裏面側で短絡された状態で前記同軸ケーブルの先端部における外部導体に接続されていることを特徴とする携帯端末機。 - 前記板状の誘電体は、高誘電率を有することを特徴とする請求項1に記載の携帯端末機。
- 前記第1及び第2のアンテナは各々、独立したダイポール・アンテナとして機能することを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の携帯端末機。
- 前記第2のプリント配線基板及び平衡−不平衡変換器は、前記第1のプリント配線基板から浮き上がっていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の携帯端末機。
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