JP3583609B2 - 携帯無線装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池を電源とする携帯電話機や携帯情報端末などの携帯無線装置に係り、特に電池の存在による放射パターンの劣化がなく良好なアンテナ放射特性が得られるように構成した携帯無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、携帯電話機などの携帯無線装置において、アンテナの放射特性を予測することは困難である。これは、携帯無線装置の筐体や基板の金属部分を流れる高周波電流による不要放射が無視できないことが原因である。例えば、携帯電話機ではアンテナ、筐体、電池および基板等の大きさによってアンテナの放射特性が大きく変化する場合がある。
【０００３】
図１４に、従来の携帯無線装置の例を示す。基板２０１の両面上に集積回路を主体として構成された低周波回路部２０２および高周波回路部２０３がそれぞれ搭載され、高周波回路部２０３に送受信のためのアンテナ２０４が接続されている。また、基板２０１の面から数ｍｍ程度の距離の位置に、低周波回路部２０２および高周波回路部２０３の電源となる電池２０５が配置され、面状コネクタ２０６によって基板２０１上の電源端子と接続されている。
【０００４】
図１５に、図１４の携帯無線装置におけるアンテナ２０４の放射パターン（指向性パターンともいう）を示す。これは図１５の右側に示したように給電点Ｐから見たアンテナ２０４の方向をｚ、基板２０１から見た電池２０５の方向をｙとしたとき、ｚｙ平面でのＥ 成分の電界のパターンである。上述したように基板２０１とアンテナ２０４を合わせた全長は半波長よりやや長い程度であるため、アンテナ２０４の放射パターンは半波長ダイポールアンテナのそれに近い８の字型になると予想されるにもかかわらず、実際には図１５に示すようにｙ方向、つまり電池２０５が存在する方向に放射電界レベルの落ち込みが生じる。
【０００５】
このようなアンテナ放射パターンの落ち込みの原因は、次の通りと思われる。図１６（ａ）（ｂ）に、基板２０１およびアンテナ２０４の図１６（ｃ）に示す一点鎖線の面上での電流の振幅および位相の分布を示す。
【０００６】
図１６（ａ）に示されるように、図１６（ｃ）中の電池装着部２０７での電流振幅を見ると、アンテナ２０４上の電流振幅より大きくなっている。これは、電池装着部２０７における基板２０１と電池２０５の間の静電容量と基板２０１や電池２０５の導体部分のインダクタンスにより、高周波の共振電流が基板１０１上を流れ込むことに起因するものと思われる。一方、図１６（ｂ）に示されるように、基板２０１およびアンテナ２０４上の電流位相を見ると、アンテナ２０４上の電流位相に対して電池装着部２０７での電流位相は逆転している。
【０００７】
このように電池装着部２０７の基板２０１上には、アンテナ２０４上の電流より振幅が大きく、かつ位相が逆の高周波の電流が流れ、この電流による不要な放射がアンテナ２０４からの本来の放射を打ち消すように作用し、これによって図１３に示すようなアンテナ放射パターンの電界レベルの落ち込みが発生すると考えられる。すなわち、このアンテナ放射パターンの劣化は、上述のように電池装着部２０７が高周波的な共振回路として働き、基板２０１上の電流分布を変化させることが原因と考えられる。
【０００８】
上記のような共振回路の給電状態は、この共振回路がアンテナとして動作していると仮定すると考え易い。すなわち、アンテナ２０４であるモノポールアンテナと電池装着部２０７による共振回路（ここではアンテナのように動作する）が電磁界的に結合したことにより、共振回路上に電流が発生したと考える。
【０００９】
この場合、共振回路によって形成されるアンテナは、その形状によりマイクロストリップアンテナの放射板の一辺を地板と接続した「片側短絡型マイクロストリップアンテナ」や、あるいはモノポールアンテナを逆Ｌ字に折り曲げて板状とした「板状逆Ｌアンテナ」として働いているとみなすことができる。
【００１０】
ここで、参考のために片側短絡型マイクロストリップアンテナと板状逆Ｌアンテナについて簡単に説明する。
まず、図１７を用いて片側短絡型マイクロストリップアンテナについて説明する。図１７（ａ）は片側短絡型マイクロストリップアンテナの概略構成である。図１７（ｂ）に示す基本形状を持つマイクロストリップアンテナの場合、放射板３００の長さｄがｎ・λ／２（使用周波数における二分の一波長の整数倍）であるので、その放射板の中央部で電界がゼロになる。従って、図１７（ａ）に示すように放射板３０１を中央部において地板３０２で短絡しても、電界分布に変化はない。これにより、放射板３０１の長さは図１７（ａ）の基本形状を持つマイクロストリップアンテナの放射板３００の長さｄに対してｄ／２であるｎ・λ／４（ｎは任意の整数、λは使用周波数における波長）、すなわち使用周波数における四分の一波長の整数倍となる。
【００１１】
次に、図１８（ｂ）に示す逆Ｌアンテナ４００の場合、Ｌ字部分の長さがｄ／２、つまりｎ・λ／４と同じになると共振する。これに対し、図１８（ａ）に示すような板状素子４０１とアーム部４０２からなる板状逆Ｌアンテナでは、（板状素子４０１の周囲長）／２＋（アーム部４０２の長さ）がｄ／２、つまりｎ・λ／４のときに共振する。そして、この板状逆Ｌアンテナでは板状素子４０１の周上に電流が強く分布することによって共振が発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の携帯無線装置では電池装着部での電流の共振により電池の方向にアンテナ放射パターンの予期しない電界レベルの落ち込みが発生し、アンテナ放射特性を劣化させるという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解消し、電池の存在に起因するアンテナ放射特性の劣化を抑えることができる携帯無線装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は誘電体基板上に回路部を設け、該回路部にアンテナを接続すると共に、該回路部の電源として電池を用いた携帯無線装置において、前記電池は前記基板に近接して一つの面が該基板の面に沿って配置され、該基板の面に沿った面の一辺の長さがほぼ使用周波数における四分の一波長以上であり、さらに前記電池の導電部を前記基板上のグランド部に少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の携帯無線装置は、電池が直方体形状をなし、基板に近接して一つの面が基板と平行となるように配置され、基板と平行な面の一辺の長さがほぼ使用周波数における四分の一波長以上であり、この電池の導電部を基板上のグランド部に少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の別の携帯無線装置は、電池が直方体形状をなし、基板に近接して一つの面が基板と平行となるように配置され、基板と平行な面の一辺に配列された複数の電極端子を有し、該電極端子から対向する他の一辺までの距離が使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍であり、この電池の導電部を基板上のグランド部に電極端子から他の一辺に寄った位置の少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００１９】
本発明にさらに別の携帯無線装置は、電池が直方体形状をなし、基板に近接して一つの面が基板と平行となるように配置され、基板と平行な面の一辺に設けられた電極端子が基板にほぼ垂直に延びて基板上に接続され、さらに電池の周囲長の二分の一と電極端子の長さとの和が使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍であり、この電池の導電部を基板上のグランド部に電極端子の位置を除く周部の少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００２０】
これらのように電池表面の導体部と基板上のグランド部とを少なくとも一点で電気的に接続することによって、両者間に形成される高周波的な共振回路の働きを抑制し、この共振回路により誘起される基板上の電流を低減させて、良好なアンテナ放射特性を実現することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す。誘電体基板１０１の一方の面上に低周波回路部１０２、他方の面上に高周波回路部１０３がそれぞれ構成され、高周波回路部１０３にアンテナ１０４が接続されている。低周波回路部１０２および高周波回路部１０３は、集積回路を主体として構成される。
【００２２】
アンテナ１０４としては、この例では線状モノポールアンテナを用いている。ここで、基板１０１とアンテナ１０４を合わせた全長は、半波長よりやや長く設定されており、アンテナ１０１は理想的には基板１０１と共に動作することにより、半波長ダイポールアンテナとほぼ同等の動作をするようになっている。
【００２３】
携帯電話機の場合を例にとると、まず送信時には、図示しない送話器を介して入力された利用者の音声が低周波回路部１０２を介して高周波回路部１０３に供給され、所定周波数の高周波信号に変調された後、アンテナ１０４から電波として放射される。一方、受信時にはアンテナ１０４で受信された信号が高周波回路部１０３で所定の中間周波数に変換された後、低周波回路部１０２に供給され、図示しない受話器から音声として出力される。
【００２４】
基板１０１上には、さらに図示しない着脱機構により電池１０５が装着されている。電池１０５は、例えばリチウムイオン電池その他の二次電池であり、その正極端子１０６および負極端子１０７は、電池１０５が基板２０１上に装着された状態で装置側の図示しない正負の電極端子と接続される。この電極端子は低周波回路部１０２に接続され、電池１０５の出力は低周波回路部１０２で安定化や昇圧または降圧などの処理を受けた後、低周波回路部１０２および高周波回路部１０３の必要な部分に電源として供給される。
【００２５】
電池１０５の底面には、図２（ａ）（ｂ）に示すように導電部１０８が形成されている。この導電部１０８は、電池１０５のケースにメッキ、蒸着、あるいはスパッタなどにより形成された金属膜であり、基板１０１への電池１０５の装着時に、基板１０１上に同様にメッキ、蒸着、あるいはスパッタなどにより形成された金属膜からなるグランド面１０９に面接触で電気的に接続される。ここで、図２（ａ）は基板１０１のグランド面１０９が電池１０５の底面に対向する面全域に形成されている例、図２（ｂ）はグランド面１０９電池１０５の底面の外郭部に対向する位置のみにリング状に形成されている例であり、これらのいずれでも構わない。
【００２６】
電池１０５の導電部１０８は、電池１０５がシールドされた構造の場合、シールド部材の一部を兼ねていてもよいし、シールド部材と電気的に接続されていてもよい。また、導電部１０８を負極端子１０７と電池１０５の内部で電気的に接続してもよい。
【００２７】
電池１０５を基板１０１上に着脱可能に装着するための上記着脱機構は、電池１０５の装着時に導電部１０８を基板１０１のグランド面１０９に十分な力で押し付けることができるように、電池１０５を基板１０１側に押圧する押圧機構を備えることが望ましい。着脱機構としては、ネジ止めによるものを用いても構わない。電池１０５を固定型とする場合には、電池１０５のグランド面１０９に電池１０５の導電部１０８をハンダ付けで固定してもよい。
【００２８】
図３に、本実施形態の携帯無線装置におけるアンテナ放射パターンを示す。これは図４に示したように、給電点Ｐから見たアンテナ１０４の方向をｚとし、基板１０１から見た電池１０５の方向をｙとしたときの、ｚｙ平面でのＥ 成分の電界のパターンである。
【００２９】
前述したように、本実施形態では基板１０１とアンテナ１０４を合わせた全長が半波長よりやや長く設定され、アンテナ１０４は半波長ダイポールアンテナとして機能するように設計されているが、図３から明らかなようにアンテナ１０４の放射パターンは設計通り、半波長ダイポールアンテナのそれに近い８の字型のパターンとなっている。すなわち、本実施形態によれば従来の携帯無線装置の図９に示したアンテナ放射パターンに見られるような電池の存在による電界レベルの落ち込みはなく、良好な放射特性が得られている。
【００３０】
このように良好なアンテナ放射特性が得られる理由について、図５を用いて説明する。図５（ａ）（ｂ）は、基板１０１およびアンテナ１０４の図５（ｃ）に示す一点鎖線の面上での電流の振幅および位相の分布を示している。
【００３１】
図５（ａ）に示されるように、給電点Ｐから図中右側の基板１０１上の電流振幅は、給電点Ｐから図中左側のアンテナ１０４上の電流振幅より小さくなっており、従来のように電池装着部での電流振幅が増大する現象は見られない。本実施形態では、電池１０５の導電部１０８が基板１０１のグランド面１０９と面接触で電気的に接続されており、両者間に従来のように高周波的な共振回路が形成されず、共振電流が流れないためであると考えられる。一方、図５（ｂ）に示されるように、基板１０１上の電流位相はアンテナ１０４上の電流位相に対し８０°程度の差であり、図１６に示した従来の特性のように逆転していないので、アンテナ放射パターンに電界の落ち込みを発生させるには至っていない。
【００３２】
従って、本実施形態での携帯無線装置では、アンテナ１０４上の電流に対して逆位相である基板１０１上の電流による不要な放射がほとんど存在しないため、アンテナ放射パターンはアンテナ１０４による本来の放射パターンでほぼ決まることになり、図３に示したような良好な８の字型パターンが得られる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では図１と同一部分に同一符号を付して第１の実施形態との相違点を中心に説明するものとする。
【００３４】
（第２の実施形態）
図６に、本発明の第２の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す。
本実施形態では、誘電体基板１０１上のグランド部に電気的に接続された箱状の金属シールド部材１１０が設けられ、この金属シールド部材１１０の内側に、これに導電部が密着するように電池１０５が配置されている。金属シールド部材１１０は、図示しない蝶番等により開閉可能であり、電池１０５は着脱可能となっている。
【００３５】
このような構成とすれば、電池１０５の導電部は基板１０１上のグランド部に金属シールド部材１１０を介して電気的に接続されることになり、先の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３６】
なお、図６では金属シールド部材１１０に電池１０５のみを内蔵させたが、電池１０５と一緒に低周波回路部１０２および高周波回路部１０３の少なくとも一方を内蔵させても構わない。また、金属シールド部材１１０の形状は、図示のような方形状に限られず、多角形、円筒形等の形状であってもよい。さらに、金属シールド部材１１０は必ずしも開閉可能である必要はない。
【００３７】
（第３の実施形態）
図７に、本発明の第２の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示し、図８（ａ）（ｂ）にその平面図および断面図を示す。
【００３８】
本実施形態では、直方体形状の電池１０５は誘電体基板１０１と近接して基板１０１と一つの面が平行となるように配置され、一辺が使用周波数における四分の一波長以上の長さとなっている。
【００３９】
そして、電池１０５の底面、つまり誘電体基板１０１と対向した面に例えば図２（ａ）に示したように形成された導電部１０８にピン状の接地用端子１１１が設けられており、この接地用端子１１１は基板１０１上のグランド面１０９に電極端子１０６，１０７以外の位置で電気的に接続される。なお、図７では接地用端子１１１は一点にのみ設けられているが、複数の点に設けられいてもよい。すなわち、電池１０５の導電部１０８は少なくとも一点でグランド面１０９に接続される。
【００４０】
このような構成によっても、これまでの実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図９（ａ）（ｂ）に、本発明の第４の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図を示す。本実施形態は、電池１０５が片側短絡型マイクロストリップアンテナとして作用する場合の例である。
【００４１】
すなわち、本実施形態では直方体形状の電池１０５は誘電体基板１０１と近接して基板１０１と底面が平行となるように配置され、さらにその一辺（この例では低周波回路部１０２および高周波回路部１０３が実装された側と反対側の辺）の側面上に、複数の電極端子１２０が直線状に配列されている。電池１０５の電極端子１２０が配列された辺から、これに対向する辺（この例では、低周波回路部１０２および高周波回路部１０３が実装された側の辺）までの距離Ｄは、ほぼｎ・λ／４（ｎは任意の整数、λは使用周波数における波長）、すなわち使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍となっている。
【００４２】
そして、電池１０５の底面に形成された導電部１０８に、ピン状の接地用端子１２１が一端を接続して設けられており、この接地用端子１２１は基板１０１上のグランド面１０９に電極端子１２０以外の位置で電気的に接続される。なお、本実施形態では接地用端子１２１は一点にのみ設けられているが、複数の点に設けられいてもよい。すなわち、電池１０５の導電部１０８は図９（ａ）に斜線で示す領域内の位置、具体的には、電池１０５の電極端子１２０が配列された辺から、これに対向する辺に寄った位置に少なくとも一点でグランド面１０９に接続される。
【００４３】
次に、本実施形態による効果を計算機シミュレーションに基づいて説明する。図１０は、本実施形態の携帯無線装置のシミュレーションモデルを示している。このモデルを用いて、電池１０５の導電部１０８上の接地用端子１２１の接続位置を点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのように種々変えて放射パターンのシミュレーションを行った。ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは本実施形態に係る携帯無線装置の配置に従って決定した。第１の実施形態と同様に、本実施形態の携帯無線装置は放射パターンが半波長ダイポールアンテナと同等になるように設計されている。
【００４４】
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、接地用端子１２１の接続位置を点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとしたときの本実施形態の携帯無線装置のアンテナ放射パターンのシミュレーション結果であり、給電点Ｐから見たアンテナ１０４の方向をｚ、基板１０１から見た電池１０５の方向をｙとしたときのｚｙ平面でのＥ 成分の電界のパターンである。この図１１から明らかなように、接地用端子１２１の位置が変わってもアンテナ１０４は設計通り、半波長ダイポールアンテナのそれに近い８の字型のパターンとなっている。
【００４５】
すなわち、本実施形態によれば従来の携帯無線装置の図９に示したアンテナ放射パターンに見られるような電池の存在による電界レベルの落ち込みはなく、良好な放射特性が得られることが分かる。
【００４６】
次に、本実施形態の構成によって良好なアンテナ放射特性が得られる理由について説明する。
従来の技術の項で図１７を用いて説明したように、電池１０５による共振回路がアンテナとして動作していると考えると、このアンテナは例えばマイクロストリップアンテナの放射板の一辺を地板と接続した片側短絡型マイクロストリップアンテナとみなすことができる。片側短絡型マイクロストリップアンテナとみなすと、放射板と基板間に電流が大きく分布することによって共振が発生すると考えられる。このような共振を抑制する一つの方法として、電流の大きい部分に導体を挿入することで電流分布を変化させ、共振周波数をずらせる手法が考えられる。
【００４７】
本実施形態では、電池１０５の一辺に複数の電極端子１２０が直線状に配列されていることにより、電池１０５は片側短絡型マイクロストリップアンテナとして作用するため、電池１０５の導電部１０８上の電流の大きい部分を接地用端子１２１を介して基板１０１上のグランド面１０９に電気的に接続することによって、上記の手法と同様の効果により電池１０５の部分の共振が抑制され、共振による不要電流が減少したものと考えられる。
【００４８】
このように本実施形態による携帯無線装置では、アンテナ１０４上の電流に対して逆位相である基板１０１上の電流による不要な放射がほとんど生じなくなるため、アンテナ放射パターンはアンテナ１０４上の電流による本来の放射パターンからの変化が小さくなり、図１１に示したような良好な８の字型パターンを得ることができる。
【００４９】
図１２（ａ）（ｂ）は、図５および図１６と同様に基板１０１およびアンテナ１０４の図５（ｃ）に示す一点鎖線の面上での電流の振幅および位相の分布をを示している。
【００５０】
図１２（ａ）に示されるように、給電点Ｐから図中右側の基板１０１上の電流の振幅は、給電点Ｐから図中左側のアンテナ１０４上の電流の振幅より小さくなっており、従来のように電池装着部での電流振幅が増大する現象は見られない。一方、図１２（ｂ）に示されるように、基板１０１上の電流の位相は、アンテナ１０４上の電流の位相に対し８０°程度の差であり、従来の図１６に示した特性のように逆転するまでには至っていない。このように基板１０１上の電流位相と、アンテナ１０４上の電流位相の位相差の減少も、基板１０１上の電流によるアンテナ放射パターンへの干渉を抑制する傾向を示している。
【００５１】
（第５の実施形態）
図１３（ａ）（ｂ）に、本発明の第４の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図を示す。本実施形態は、電池１０５が板状逆Ｌアンテナとして作用する場合の例である。
すなわち、本実施形態では直方体形状の電池１０５は誘電体基板１０１と近接して基板１０１と底面が平行となるように配置され、さらにその一辺（この例では低周波回路部１０２および高周波回路部１０３が実装された側と反対側の辺）の側面上に、電極端子１３０が接続されている。ここで、電極端子１３０は、誘電体基板１０１に対しほぼ垂直に延びて基板１０１上に接続されている。
【００５２】
さらに、電池１０５の周囲長（ａ＋ｂ）×２の１／２である（ａ＋ｂ）と、電極端子１３０の長さｃとの和（ａ＋ｂ＋ｃ）（図１３（ａ）の斜線部分の長さ）がほぼｎ・λ／４（使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍）となっている。
【００５３】
そして、電池１０５の底面に形成された導電部１０８に、ピン状の接地用端子１３１が一端を接続して設けられており、この接地用端子１３１は基板１０１上のグランド面１０９に電極端子１３０を除く周部の位置で電気的に接続される。なお、本実施形態では接地用端子１３１は一点にのみ設けられているが、複数の点に設けられいてもよい。すなわち、電池１０５の導電部１０８は図１３（ａ）に斜線で示す領域内の位置（電池１０５の底面の周部上の位置）に、少なくとも一点でグランド面１０９に接続される。
【００５４】
このような構成により、電池１０５は電極端子１３０と導電部１０８とで板状逆Ｌアンテナを形成し、板状素子である導電部１０８の周上（図１３（ａ）の斜線部）に電流が大きく分布することによって、共振が発生すると考えられる。従って、第４の実施形態と同様に電流の大きい部分、すなわち電池１０５の導電部１０８の周部に接地用端子１３１を設けて電流分布を変化させ、共振周波数をずらせることで、共振回路上の不要な電流分布を低減させることができる。
【００５５】
このようにして本実施形態においても共振周波数が抑制され、電池１０５による不要な電流分布が低減されることにより、本来の放射方向に電界レベルの落込みが生じたりすることがなく、従ってアンテナ本来の放射パターンを損なうことがなくなるので、良好なアンテナ放射特性を実現することができる。
【００５６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように種々変形することができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態ではアンテナとしてモノポールアンテナを用いたが、ループアンテナ、逆Ｆ型アンテナなどを用いることもでき、その形状や形式は特に限定されない。
【００５７】
また、上記実施形態では低周波回路部と高周波回路部を基板の両面に分けて配置した構成としたが、電池の装着側と反対側の面上に低周波回路部と高周波回路部を配置してもよい。このようにすると、電池として縦横寸法が基板とほぼ同一の大型のものを用いることができる。
【００５８】
さらに、上記実施形態では誘電体基板が１枚で構成されていたが、複数枚の誘電体基板を用いることもでき、それらを電池と同等の接続法で接続することができる。すなわち、複数の基板間でも接続端子が必要であり、ここで高周波的な共振回路が形成される場合がある。この場合も、電池を回路部が形成された第１の誘電体基板とは異なる第２の誘電体基板上に配置して、電池の導電部を基板上のグランド部に面接触または少なくとも一点で電気的に接続すればよい。
【００５９】
また、上記実施形態では誘電体基板の形状をアンテナの方向に長い長方形としたが、アンテナの方向に短い長方形であってもよいし、多角形、円形等であってもよい。誘電体基板はある程度厚みのあるブロック状であってもよく、板状に限られない。
【００６０】
また、上記実施形態では誘電体基板の形状をアンテナの方向に長い長方形としたが、アンテナの方向に短い長方形であってもよい。誘電体基板はある程度厚みのあるブロック状であってもよく、板状に限るものではない。
【００６１】
また、本発明において使用波長（λ）は誘電体による波長短縮効果を考慮した場合は、次式で表されるλｅｆｆ を考えるものとする。
λｅｆｆ ＝ｃ／｛ｆ（εｒ ）１／２ ｝
λｅｆｆ ：波長
ｃ：光速
ｆ：使用周波数
εｒ ：比誘電率
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば電池の導電部と基板上のグランド部を例えば両者を金属膜で形成した上で面接触によって電気的に接続するか、あるいは電池の導電部を金属シールド部材を介して基板上のグランド部に面接触で電気的に接続するか、あるいは少なくとも一点で基板上のグランド部に接続することにより、基板と電池間に高周波の大きな共振電流が流れないようにして不要な放射を防止し、アンテナ放射パターンの落ち込みを抑えて良好な放射特性を得ることが可能な携帯無線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図２】同実施形態における基板上のグランド部と電池の導電部の接続方法を説明するための分解斜視図
【図３】同実施形態におけるアンテナ放射パターンを示す図
【図４】同実施形態におけるアンテナ放射パターンの見方を説明するための図
【図５】同実施形態における基板およびアンテナ上の電流振幅および電流位相の分布を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図８】同実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図
【図９】本発明の第４の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図
【図１０】同実施形態に係る携帯無線装置の解析モデルを示す図
【図１１】同実施形態におけるアンテナ放射パターンを示す図
【図１２】同実施形態における基板およびアンテナ上の電流振幅および電流位相の分布を示す図
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図
【図１４】従来の携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図１５】従来の携帯無線装置におけるアンテナ放射パターンを示す図
【図１６】従来の携帯無線装置における基板およびアンテナ上の電流振幅および電流位相の分布を示す図
【図１７】片側短絡マイクロストリップアンテナの説明図
【図１８】板状逆Ｌアンテナの説明図
【符号の説明】
１０１…誘電体基板
１０２…低周波回路部
１０３…高周波回路部
１０４…アンテナ
１０５…電池
１０６…正極端子
１０７…負極端子
１０８…電池の導電部
１０９…基板のグランド面
１１０…金属シールド部材
１１１…接地用端子
１２０…電極端子
１２１…接地用端子
１３０…電極端子
１３１…接地用端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池を電源とする携帯電話機や携帯情報端末などの携帯無線装置に係り、特に電池の存在による放射パターンの劣化がなく良好なアンテナ放射特性が得られるように構成した携帯無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、携帯電話機などの携帯無線装置において、アンテナの放射特性を予測することは困難である。これは、携帯無線装置の筐体や基板の金属部分を流れる高周波電流による不要放射が無視できないことが原因である。例えば、携帯電話機ではアンテナ、筐体、電池および基板等の大きさによってアンテナの放射特性が大きく変化する場合がある。
【０００３】
図１４に、従来の携帯無線装置の例を示す。基板２０１の両面上に集積回路を主体として構成された低周波回路部２０２および高周波回路部２０３がそれぞれ搭載され、高周波回路部２０３に送受信のためのアンテナ２０４が接続されている。また、基板２０１の面から数ｍｍ程度の距離の位置に、低周波回路部２０２および高周波回路部２０３の電源となる電池２０５が配置され、面状コネクタ２０６によって基板２０１上の電源端子と接続されている。
【０００４】
図１５に、図１４の携帯無線装置におけるアンテナ２０４の放射パターン（指向性パターンともいう）を示す。これは図１５の右側に示したように給電点Ｐから見たアンテナ２０４の方向をｚ、基板２０１から見た電池２０５の方向をｙとしたとき、ｚｙ平面でのＥ 成分の電界のパターンである。上述したように基板２０１とアンテナ２０４を合わせた全長は半波長よりやや長い程度であるため、アンテナ２０４の放射パターンは半波長ダイポールアンテナのそれに近い８の字型になると予想されるにもかかわらず、実際には図１５に示すようにｙ方向、つまり電池２０５が存在する方向に放射電界レベルの落ち込みが生じる。
【０００５】
このようなアンテナ放射パターンの落ち込みの原因は、次の通りと思われる。図１６（ａ）（ｂ）に、基板２０１およびアンテナ２０４の図１６（ｃ）に示す一点鎖線の面上での電流の振幅および位相の分布を示す。
【０００６】
図１６（ａ）に示されるように、図１６（ｃ）中の電池装着部２０７での電流振幅を見ると、アンテナ２０４上の電流振幅より大きくなっている。これは、電池装着部２０７における基板２０１と電池２０５の間の静電容量と基板２０１や電池２０５の導体部分のインダクタンスにより、高周波の共振電流が基板１０１上を流れ込むことに起因するものと思われる。一方、図１６（ｂ）に示されるように、基板２０１およびアンテナ２０４上の電流位相を見ると、アンテナ２０４上の電流位相に対して電池装着部２０７での電流位相は逆転している。
【０００７】
このように電池装着部２０７の基板２０１上には、アンテナ２０４上の電流より振幅が大きく、かつ位相が逆の高周波の電流が流れ、この電流による不要な放射がアンテナ２０４からの本来の放射を打ち消すように作用し、これによって図１３に示すようなアンテナ放射パターンの電界レベルの落ち込みが発生すると考えられる。すなわち、このアンテナ放射パターンの劣化は、上述のように電池装着部２０７が高周波的な共振回路として働き、基板２０１上の電流分布を変化させることが原因と考えられる。
【０００８】
上記のような共振回路の給電状態は、この共振回路がアンテナとして動作していると仮定すると考え易い。すなわち、アンテナ２０４であるモノポールアンテナと電池装着部２０７による共振回路（ここではアンテナのように動作する）が電磁界的に結合したことにより、共振回路上に電流が発生したと考える。
【０００９】
この場合、共振回路によって形成されるアンテナは、その形状によりマイクロストリップアンテナの放射板の一辺を地板と接続した「片側短絡型マイクロストリップアンテナ」や、あるいはモノポールアンテナを逆Ｌ字に折り曲げて板状とした「板状逆Ｌアンテナ」として働いているとみなすことができる。
【００１０】
ここで、参考のために片側短絡型マイクロストリップアンテナと板状逆Ｌアンテナについて簡単に説明する。
まず、図１７を用いて片側短絡型マイクロストリップアンテナについて説明する。図１７（ａ）は片側短絡型マイクロストリップアンテナの概略構成である。図１７（ｂ）に示す基本形状を持つマイクロストリップアンテナの場合、放射板３００の長さｄがｎ・λ／２（使用周波数における二分の一波長の整数倍）であるので、その放射板の中央部で電界がゼロになる。従って、図１７（ａ）に示すように放射板３０１を中央部において地板３０２で短絡しても、電界分布に変化はない。これにより、放射板３０１の長さは図１７（ａ）の基本形状を持つマイクロストリップアンテナの放射板３００の長さｄに対してｄ／２であるｎ・λ／４（ｎは任意の整数、λは使用周波数における波長）、すなわち使用周波数における四分の一波長の整数倍となる。
【００１１】
次に、図１８（ｂ）に示す逆Ｌアンテナ４００の場合、Ｌ字部分の長さがｄ／２、つまりｎ・λ／４と同じになると共振する。これに対し、図１８（ａ）に示すような板状素子４０１とアーム部４０２からなる板状逆Ｌアンテナでは、（板状素子４０１の周囲長）／２＋（アーム部４０２の長さ）がｄ／２、つまりｎ・λ／４のときに共振する。そして、この板状逆Ｌアンテナでは板状素子４０１の周上に電流が強く分布することによって共振が発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の携帯無線装置では電池装着部での電流の共振により電池の方向にアンテナ放射パターンの予期しない電界レベルの落ち込みが発生し、アンテナ放射特性を劣化させるという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解消し、電池の存在に起因するアンテナ放射特性の劣化を抑えることができる携帯無線装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は誘電体基板上に回路部を設け、該回路部にアンテナを接続すると共に、該回路部の電源として電池を用いた携帯無線装置において、前記電池は前記基板に近接して一つの面が該基板の面に沿って配置され、該基板の面に沿った面の一辺の長さがほぼ使用周波数における四分の一波長以上であり、さらに前記電池の導電部を前記基板上のグランド部に少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の携帯無線装置は、電池が直方体形状をなし、基板に近接して一つの面が基板と平行となるように配置され、基板と平行な面の一辺の長さがほぼ使用周波数における四分の一波長以上であり、この電池の導電部を基板上のグランド部に少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の別の携帯無線装置は、電池が直方体形状をなし、基板に近接して一つの面が基板と平行となるように配置され、基板と平行な面の一辺に配列された複数の電極端子を有し、該電極端子から対向する他の一辺までの距離が使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍であり、この電池の導電部を基板上のグランド部に電極端子から他の一辺に寄った位置の少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００１９】
本発明にさらに別の携帯無線装置は、電池が直方体形状をなし、基板に近接して一つの面が基板と平行となるように配置され、基板と平行な面の一辺に設けられた電極端子が基板にほぼ垂直に延びて基板上に接続され、さらに電池の周囲長の二分の一と電極端子の長さとの和が使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍であり、この電池の導電部を基板上のグランド部に電極端子の位置を除く周部の少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする。
【００２０】
これらのように電池表面の導体部と基板上のグランド部とを少なくとも一点で電気的に接続することによって、両者間に形成される高周波的な共振回路の働きを抑制し、この共振回路により誘起される基板上の電流を低減させて、良好なアンテナ放射特性を実現することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す。誘電体基板１０１の一方の面上に低周波回路部１０２、他方の面上に高周波回路部１０３がそれぞれ構成され、高周波回路部１０３にアンテナ１０４が接続されている。低周波回路部１０２および高周波回路部１０３は、集積回路を主体として構成される。
【００２２】
アンテナ１０４としては、この例では線状モノポールアンテナを用いている。ここで、基板１０１とアンテナ１０４を合わせた全長は、半波長よりやや長く設定されており、アンテナ１０１は理想的には基板１０１と共に動作することにより、半波長ダイポールアンテナとほぼ同等の動作をするようになっている。
【００２３】
携帯電話機の場合を例にとると、まず送信時には、図示しない送話器を介して入力された利用者の音声が低周波回路部１０２を介して高周波回路部１０３に供給され、所定周波数の高周波信号に変調された後、アンテナ１０４から電波として放射される。一方、受信時にはアンテナ１０４で受信された信号が高周波回路部１０３で所定の中間周波数に変換された後、低周波回路部１０２に供給され、図示しない受話器から音声として出力される。
【００２４】
基板１０１上には、さらに図示しない着脱機構により電池１０５が装着されている。電池１０５は、例えばリチウムイオン電池その他の二次電池であり、その正極端子１０６および負極端子１０７は、電池１０５が基板２０１上に装着された状態で装置側の図示しない正負の電極端子と接続される。この電極端子は低周波回路部１０２に接続され、電池１０５の出力は低周波回路部１０２で安定化や昇圧または降圧などの処理を受けた後、低周波回路部１０２および高周波回路部１０３の必要な部分に電源として供給される。
【００２５】
電池１０５の底面には、図２（ａ）（ｂ）に示すように導電部１０８が形成されている。この導電部１０８は、電池１０５のケースにメッキ、蒸着、あるいはスパッタなどにより形成された金属膜であり、基板１０１への電池１０５の装着時に、基板１０１上に同様にメッキ、蒸着、あるいはスパッタなどにより形成された金属膜からなるグランド面１０９に面接触で電気的に接続される。ここで、図２（ａ）は基板１０１のグランド面１０９が電池１０５の底面に対向する面全域に形成されている例、図２（ｂ）はグランド面１０９電池１０５の底面の外郭部に対向する位置のみにリング状に形成されている例であり、これらのいずれでも構わない。
【００２６】
電池１０５の導電部１０８は、電池１０５がシールドされた構造の場合、シールド部材の一部を兼ねていてもよいし、シールド部材と電気的に接続されていてもよい。また、導電部１０８を負極端子１０７と電池１０５の内部で電気的に接続してもよい。
【００２７】
電池１０５を基板１０１上に着脱可能に装着するための上記着脱機構は、電池１０５の装着時に導電部１０８を基板１０１のグランド面１０９に十分な力で押し付けることができるように、電池１０５を基板１０１側に押圧する押圧機構を備えることが望ましい。着脱機構としては、ネジ止めによるものを用いても構わない。電池１０５を固定型とする場合には、電池１０５のグランド面１０９に電池１０５の導電部１０８をハンダ付けで固定してもよい。
【００２８】
図３に、本実施形態の携帯無線装置におけるアンテナ放射パターンを示す。これは図４に示したように、給電点Ｐから見たアンテナ１０４の方向をｚとし、基板１０１から見た電池１０５の方向をｙとしたときの、ｚｙ平面でのＥ 成分の電界のパターンである。
【００２９】
前述したように、本実施形態では基板１０１とアンテナ１０４を合わせた全長が半波長よりやや長く設定され、アンテナ１０４は半波長ダイポールアンテナとして機能するように設計されているが、図３から明らかなようにアンテナ１０４の放射パターンは設計通り、半波長ダイポールアンテナのそれに近い８の字型のパターンとなっている。すなわち、本実施形態によれば従来の携帯無線装置の図９に示したアンテナ放射パターンに見られるような電池の存在による電界レベルの落ち込みはなく、良好な放射特性が得られている。
【００３０】
このように良好なアンテナ放射特性が得られる理由について、図５を用いて説明する。図５（ａ）（ｂ）は、基板１０１およびアンテナ１０４の図５（ｃ）に示す一点鎖線の面上での電流の振幅および位相の分布を示している。
【００３１】
図５（ａ）に示されるように、給電点Ｐから図中右側の基板１０１上の電流振幅は、給電点Ｐから図中左側のアンテナ１０４上の電流振幅より小さくなっており、従来のように電池装着部での電流振幅が増大する現象は見られない。本実施形態では、電池１０５の導電部１０８が基板１０１のグランド面１０９と面接触で電気的に接続されており、両者間に従来のように高周波的な共振回路が形成されず、共振電流が流れないためであると考えられる。一方、図５（ｂ）に示されるように、基板１０１上の電流位相はアンテナ１０４上の電流位相に対し８０°程度の差であり、図１６に示した従来の特性のように逆転していないので、アンテナ放射パターンに電界の落ち込みを発生させるには至っていない。
【００３２】
従って、本実施形態での携帯無線装置では、アンテナ１０４上の電流に対して逆位相である基板１０１上の電流による不要な放射がほとんど存在しないため、アンテナ放射パターンはアンテナ１０４による本来の放射パターンでほぼ決まることになり、図３に示したような良好な８の字型パターンが得られる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では図１と同一部分に同一符号を付して第１の実施形態との相違点を中心に説明するものとする。
【００３４】
（第２の実施形態）
図６に、本発明の第２の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す。
本実施形態では、誘電体基板１０１上のグランド部に電気的に接続された箱状の金属シールド部材１１０が設けられ、この金属シールド部材１１０の内側に、これに導電部が密着するように電池１０５が配置されている。金属シールド部材１１０は、図示しない蝶番等により開閉可能であり、電池１０５は着脱可能となっている。
【００３５】
このような構成とすれば、電池１０５の導電部は基板１０１上のグランド部に金属シールド部材１１０を介して電気的に接続されることになり、先の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３６】
なお、図６では金属シールド部材１１０に電池１０５のみを内蔵させたが、電池１０５と一緒に低周波回路部１０２および高周波回路部１０３の少なくとも一方を内蔵させても構わない。また、金属シールド部材１１０の形状は、図示のような方形状に限られず、多角形、円筒形等の形状であってもよい。さらに、金属シールド部材１１０は必ずしも開閉可能である必要はない。
【００３７】
（第３の実施形態）
図７に、本発明の第２の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示し、図８（ａ）（ｂ）にその平面図および断面図を示す。
【００３８】
本実施形態では、直方体形状の電池１０５は誘電体基板１０１と近接して基板１０１と一つの面が平行となるように配置され、一辺が使用周波数における四分の一波長以上の長さとなっている。
【００３９】
そして、電池１０５の底面、つまり誘電体基板１０１と対向した面に例えば図２（ａ）に示したように形成された導電部１０８にピン状の接地用端子１１１が設けられており、この接地用端子１１１は基板１０１上のグランド面１０９に電極端子１０６，１０７以外の位置で電気的に接続される。なお、図７では接地用端子１１１は一点にのみ設けられているが、複数の点に設けられいてもよい。すなわち、電池１０５の導電部１０８は少なくとも一点でグランド面１０９に接続される。
【００４０】
このような構成によっても、これまでの実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図９（ａ）（ｂ）に、本発明の第４の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図を示す。本実施形態は、電池１０５が片側短絡型マイクロストリップアンテナとして作用する場合の例である。
【００４１】
すなわち、本実施形態では直方体形状の電池１０５は誘電体基板１０１と近接して基板１０１と底面が平行となるように配置され、さらにその一辺（この例では低周波回路部１０２および高周波回路部１０３が実装された側と反対側の辺）の側面上に、複数の電極端子１２０が直線状に配列されている。電池１０５の電極端子１２０が配列された辺から、これに対向する辺（この例では、低周波回路部１０２および高周波回路部１０３が実装された側の辺）までの距離Ｄは、ほぼｎ・λ／４（ｎは任意の整数、λは使用周波数における波長）、すなわち使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍となっている。
【００４２】
そして、電池１０５の底面に形成された導電部１０８に、ピン状の接地用端子１２１が一端を接続して設けられており、この接地用端子１２１は基板１０１上のグランド面１０９に電極端子１２０以外の位置で電気的に接続される。なお、本実施形態では接地用端子１２１は一点にのみ設けられているが、複数の点に設けられいてもよい。すなわち、電池１０５の導電部１０８は図９（ａ）に斜線で示す領域内の位置、具体的には、電池１０５の電極端子１２０が配列された辺から、これに対向する辺に寄った位置に少なくとも一点でグランド面１０９に接続される。
【００４３】
次に、本実施形態による効果を計算機シミュレーションに基づいて説明する。図１０は、本実施形態の携帯無線装置のシミュレーションモデルを示している。このモデルを用いて、電池１０５の導電部１０８上の接地用端子１２１の接続位置を点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのように種々変えて放射パターンのシミュレーションを行った。ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは本実施形態に係る携帯無線装置の配置に従って決定した。第１の実施形態と同様に、本実施形態の携帯無線装置は放射パターンが半波長ダイポールアンテナと同等になるように設計されている。
【００４４】
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、接地用端子１２１の接続位置を点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとしたときの本実施形態の携帯無線装置のアンテナ放射パターンのシミュレーション結果であり、給電点Ｐから見たアンテナ１０４の方向をｚ、基板１０１から見た電池１０５の方向をｙとしたときのｚｙ平面でのＥ 成分の電界のパターンである。この図１１から明らかなように、接地用端子１２１の位置が変わってもアンテナ１０４は設計通り、半波長ダイポールアンテナのそれに近い８の字型のパターンとなっている。
【００４５】
すなわち、本実施形態によれば従来の携帯無線装置の図９に示したアンテナ放射パターンに見られるような電池の存在による電界レベルの落ち込みはなく、良好な放射特性が得られることが分かる。
【００４６】
次に、本実施形態の構成によって良好なアンテナ放射特性が得られる理由について説明する。
従来の技術の項で図１７を用いて説明したように、電池１０５による共振回路がアンテナとして動作していると考えると、このアンテナは例えばマイクロストリップアンテナの放射板の一辺を地板と接続した片側短絡型マイクロストリップアンテナとみなすことができる。片側短絡型マイクロストリップアンテナとみなすと、放射板と基板間に電流が大きく分布することによって共振が発生すると考えられる。このような共振を抑制する一つの方法として、電流の大きい部分に導体を挿入することで電流分布を変化させ、共振周波数をずらせる手法が考えられる。
【００４７】
本実施形態では、電池１０５の一辺に複数の電極端子１２０が直線状に配列されていることにより、電池１０５は片側短絡型マイクロストリップアンテナとして作用するため、電池１０５の導電部１０８上の電流の大きい部分を接地用端子１２１を介して基板１０１上のグランド面１０９に電気的に接続することによって、上記の手法と同様の効果により電池１０５の部分の共振が抑制され、共振による不要電流が減少したものと考えられる。
【００４８】
このように本実施形態による携帯無線装置では、アンテナ１０４上の電流に対して逆位相である基板１０１上の電流による不要な放射がほとんど生じなくなるため、アンテナ放射パターンはアンテナ１０４上の電流による本来の放射パターンからの変化が小さくなり、図１１に示したような良好な８の字型パターンを得ることができる。
【００４９】
図１２（ａ）（ｂ）は、図５および図１６と同様に基板１０１およびアンテナ１０４の図５（ｃ）に示す一点鎖線の面上での電流の振幅および位相の分布をを示している。
【００５０】
図１２（ａ）に示されるように、給電点Ｐから図中右側の基板１０１上の電流の振幅は、給電点Ｐから図中左側のアンテナ１０４上の電流の振幅より小さくなっており、従来のように電池装着部での電流振幅が増大する現象は見られない。一方、図１２（ｂ）に示されるように、基板１０１上の電流の位相は、アンテナ１０４上の電流の位相に対し８０°程度の差であり、従来の図１６に示した特性のように逆転するまでには至っていない。このように基板１０１上の電流位相と、アンテナ１０４上の電流位相の位相差の減少も、基板１０１上の電流によるアンテナ放射パターンへの干渉を抑制する傾向を示している。
【００５１】
（第５の実施形態）
図１３（ａ）（ｂ）に、本発明の第４の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図を示す。本実施形態は、電池１０５が板状逆Ｌアンテナとして作用する場合の例である。
すなわち、本実施形態では直方体形状の電池１０５は誘電体基板１０１と近接して基板１０１と底面が平行となるように配置され、さらにその一辺（この例では低周波回路部１０２および高周波回路部１０３が実装された側と反対側の辺）の側面上に、電極端子１３０が接続されている。ここで、電極端子１３０は、誘電体基板１０１に対しほぼ垂直に延びて基板１０１上に接続されている。
【００５２】
さらに、電池１０５の周囲長（ａ＋ｂ）×２の１／２である（ａ＋ｂ）と、電極端子１３０の長さｃとの和（ａ＋ｂ＋ｃ）（図１３（ａ）の斜線部分の長さ）がほぼｎ・λ／４（使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍）となっている。
【００５３】
そして、電池１０５の底面に形成された導電部１０８に、ピン状の接地用端子１３１が一端を接続して設けられており、この接地用端子１３１は基板１０１上のグランド面１０９に電極端子１３０を除く周部の位置で電気的に接続される。なお、本実施形態では接地用端子１３１は一点にのみ設けられているが、複数の点に設けられいてもよい。すなわち、電池１０５の導電部１０８は図１３（ａ）に斜線で示す領域内の位置（電池１０５の底面の周部上の位置）に、少なくとも一点でグランド面１０９に接続される。
【００５４】
このような構成により、電池１０５は電極端子１３０と導電部１０８とで板状逆Ｌアンテナを形成し、板状素子である導電部１０８の周上（図１３（ａ）の斜線部）に電流が大きく分布することによって、共振が発生すると考えられる。従って、第４の実施形態と同様に電流の大きい部分、すなわち電池１０５の導電部１０８の周部に接地用端子１３１を設けて電流分布を変化させ、共振周波数をずらせることで、共振回路上の不要な電流分布を低減させることができる。
【００５５】
このようにして本実施形態においても共振周波数が抑制され、電池１０５による不要な電流分布が低減されることにより、本来の放射方向に電界レベルの落込みが生じたりすることがなく、従ってアンテナ本来の放射パターンを損なうことがなくなるので、良好なアンテナ放射特性を実現することができる。
【００５６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように種々変形することができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態ではアンテナとしてモノポールアンテナを用いたが、ループアンテナ、逆Ｆ型アンテナなどを用いることもでき、その形状や形式は特に限定されない。
【００５７】
また、上記実施形態では低周波回路部と高周波回路部を基板の両面に分けて配置した構成としたが、電池の装着側と反対側の面上に低周波回路部と高周波回路部を配置してもよい。このようにすると、電池として縦横寸法が基板とほぼ同一の大型のものを用いることができる。
【００５８】
さらに、上記実施形態では誘電体基板が１枚で構成されていたが、複数枚の誘電体基板を用いることもでき、それらを電池と同等の接続法で接続することができる。すなわち、複数の基板間でも接続端子が必要であり、ここで高周波的な共振回路が形成される場合がある。この場合も、電池を回路部が形成された第１の誘電体基板とは異なる第２の誘電体基板上に配置して、電池の導電部を基板上のグランド部に面接触または少なくとも一点で電気的に接続すればよい。
【００５９】
また、上記実施形態では誘電体基板の形状をアンテナの方向に長い長方形としたが、アンテナの方向に短い長方形であってもよいし、多角形、円形等であってもよい。誘電体基板はある程度厚みのあるブロック状であってもよく、板状に限られない。
【００６０】
また、上記実施形態では誘電体基板の形状をアンテナの方向に長い長方形としたが、アンテナの方向に短い長方形であってもよい。誘電体基板はある程度厚みのあるブロック状であってもよく、板状に限るものではない。
【００６１】
また、本発明において使用波長（λ）は誘電体による波長短縮効果を考慮した場合は、次式で表されるλｅｆｆ を考えるものとする。
λｅｆｆ ＝ｃ／｛ｆ（εｒ ）１／２ ｝
λｅｆｆ ：波長
ｃ：光速
ｆ：使用周波数
εｒ ：比誘電率
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば電池の導電部と基板上のグランド部を例えば両者を金属膜で形成した上で面接触によって電気的に接続するか、あるいは電池の導電部を金属シールド部材を介して基板上のグランド部に面接触で電気的に接続するか、あるいは少なくとも一点で基板上のグランド部に接続することにより、基板と電池間に高周波の大きな共振電流が流れないようにして不要な放射を防止し、アンテナ放射パターンの落ち込みを抑えて良好な放射特性を得ることが可能な携帯無線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図２】同実施形態における基板上のグランド部と電池の導電部の接続方法を説明するための分解斜視図
【図３】同実施形態におけるアンテナ放射パターンを示す図
【図４】同実施形態におけるアンテナ放射パターンの見方を説明するための図
【図５】同実施形態における基板およびアンテナ上の電流振幅および電流位相の分布を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図８】同実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図
【図９】本発明の第４の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図
【図１０】同実施形態に係る携帯無線装置の解析モデルを示す図
【図１１】同実施形態におけるアンテナ放射パターンを示す図
【図１２】同実施形態における基板およびアンテナ上の電流振幅および電流位相の分布を示す図
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る携帯無線装置の平面図および断面図
【図１４】従来の携帯無線装置の概略構成を示す斜視図
【図１５】従来の携帯無線装置におけるアンテナ放射パターンを示す図
【図１６】従来の携帯無線装置における基板およびアンテナ上の電流振幅および電流位相の分布を示す図
【図１７】片側短絡マイクロストリップアンテナの説明図
【図１８】板状逆Ｌアンテナの説明図
【符号の説明】
１０１…誘電体基板
１０２…低周波回路部
１０３…高周波回路部
１０４…アンテナ
１０５…電池
１０６…正極端子
１０７…負極端子
１０８…電池の導電部
１０９…基板のグランド面
１１０…金属シールド部材
１１１…接地用端子
１２０…電極端子
１２１…接地用端子
１３０…電極端子
１３１…接地用端子
Claims (4)
- 誘電体基板上に回路部を設け、該回路部にアンテナを接続すると共に、該回路部の電源として電池を用いた携帯無線装置において、
前記電池は前記基板に近接して一つの面が該基板の面に沿って配置され、該基板の面に沿った面の一辺の長さがほぼ使用周波数における四分の一波長以上であり、
さらに前記電池の導電部を前記基板上のグランド部に少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする携帯無線装置。 - 誘電体基板上に回路部を設け、該回路部にアンテナを接続すると共に、該回路部の電源として電池を用いた携帯無線装置において、
前記電池は直方体形状をなし、前記基板に近接して一つの面が該基板と平行となるように配置され、該基板と平行な面の一辺の長さがほぼ使用周波数における四分の一波長以上であり、
さらに前記電池の導電部を前記基板上のグランド部に少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする携帯無線装置。 - 誘電体基板上に回路部を設け、該回路部にアンテナを接続すると共に、該回路部の電源として電池を用いた携帯無線装置において、
前記電池は直方体形状をなし、前記基板に近接して一つの面が該基板と平行となるように配置され、該基板と平行な面の一辺の側面上に配列された複数の電極端子を有し、該電極端子から対向する他の一辺までの距離が使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍であり、
さらに前記電池の導電部を前記基板上のグランド部に前記電極端子から前記他の一辺に寄った位置の少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする携帯無線装置。 - 誘電体基板上に回路部を設け、該回路部にアンテナを接続すると共に、該回路部の電源として電池を用いた携帯無線装置において、
前記電池は直方体形状をなし、前記基板に近接して一つの面が該基板と平行となるように配置され、該基板と平行な面の一辺の側面上に設けられた電極端子が該基板にほぼ垂直に延びて該基板上に接続され、該電池の周囲長の二分の一と該電極端子の長さとの和が使用周波数における四分の一波長のほぼ整数倍であり、
さらに前記電池の導電部を前記基板上のグランド部に前記電極端子の位置を除く周部の少なくとも一点で電気的に接続したことを特徴とする携帯無線装置。
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