JP3749172B2 - 携帯無線装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の誘電体基板で構成した携帯情報端末や携帯電話などの携帯無線装置に係り、特に無線基板上に発生する基板接続コネクタに起因するアンテナからの漏洩電流を抑制することに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ノートパソコン、PDAなどの携帯情報端末や携帯電話機などの携帯無線装置では、無線部で発生した高周波電流がベースバンド回路を主とする制御部ではノイズとして見えるために、無線部基板と制御部基板を別々に構成することが多い。
【0003】
また、近年、各種情報処理装置においては、PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)に準拠するPCカード、SD(Secure Digital)カード、コンパクトフラッシュカード、スマートメディア、メモリスティックなどの小型カードが使用されている。これら小型カードは、データ記憶用としてだけでなく、モデム、ネットワークカード、ハードディスク、カメラ、通信カード、GPSカードなどの機能を有するものがある。
【0004】
図21は、誘電体基板である無線部基板と制御部基板を別々に構成して成る従来の携帯無線装置を示した図である。携帯無線装置1001は、無線回路モジュール(無線回路部)1004が搭載された無線回路基板1005および制御回路モジュール(制御回路部)1002が搭載された制御回路基板1003を平行に配置して構成されている。無線回路基板1005と制御回路基板1003はコネクタ1007a、1007b、1008a、1008bで接続され、更に、無線回路基板1005にアンテナ1006が接続されている。これらコネクタ1007a、1007b、1008a、1008bは制御回路モジュール1002と無線回路モジュール1004との間の信号伝達および電力供給のため、あるいは単に固定するためなどに用いられる。単に固定するために用いられる場合は、無線回路基板1005に穴をあけ、ねじなどで制御回路基板1003に固定することにより、両基板を互いに機械的かつ、電気的に接続する。また、これらコネクタ1007a、1007b、1008a、1008bは基板間を最も頑丈に固定するため、無線回路基板1005の四隅に設けられる。
【0005】
図22は、図21に示した従来例の携帯無線装置1001のシミュレーションモデルを示した図である。携帯電話、PHS、ブルートゥースをはじめ、携帯無線装置は使用する周波数の波長と変わらないくらいの小形化が成されているので、ここでは携帯無線装置の長さ、即ち制御回路基板1003の長さを無線回路基板1005の発信電波の1波長(λ)、携帯無線装置の幅、即ち制御回路基板1003の幅を約2/3波長(2λ/3)に設定し、アンテナ1006は逆Fアンテナを用いて、これらはいずれも完全導体で構成される。また、無線回路基板1005の長さは1/4波長(λ/4)、幅も1/4波長(λ/4)に設定されている。
【0006】
図23、図24は、図22のシミュレーションモデルにおける無線回路基板1005上で、図25に示した線上1010a、1010b、1010cの電流分布の振幅および位相を示した図である。まず、図25の1010aは無線回路基板1005のコネクタ1008aがある側の辺及びその延長線上を示している。1010bは無線回路基板1005のコネクタ1007bがある側の辺及びその延長線上を示している。1010cは制御回路基板1003の無線回路基板1005が接続されている側と反対側の辺上で制御回路基板1003と同一の高さにある線上を示している。これら1010a、1010b、1010cの長さは無線回路基板1005の発信電波の波長λとなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図23は、横軸に制御回路基板1003の長さ方向の距離を示し、縦軸はアンテナ1006からの漏洩電流の振幅を示している。図24は横軸に制御回路基板1003の長さ方向の距離を示し、縦軸はアンテナ1006からの漏洩電流の位相を示している。また、これらの図で、符号1010a、1010b、1010cは、図25の各線1010a、1010b、1010c上の電流の振幅や電流の位相の変化を示したグラフである。但し、図24で点線で書いた部分は180度以上の部分を便宜的に折り返して図示したものである。
【0008】
これら図からコネクタ1008a、1008b上(0〜λ/4)では振幅が大きく、且つ1010aの線上ではλ/4付近に大きな振幅のピークがある。無線回路基板1005の先端よりも先の部分(λ/4〜λ)では、1010b上の電流の振幅が抑えられるが、1010a上では1010c上よりも電流の振幅が大きくなり、1010aと1010c上の電流の位相は互いに反転しているが、レベルが大きく異なるため相殺されない。従って、1010a上の電流はアンテナ1006と比較して位相が反転しており、アンテナ1006からの電波の放射パターンに大きな影響を与える。また、人間がコネクタより先の部分(λ/4〜λ)を持つと上記電流は放射パターンに悪影響を与えることが分かっている。
【0009】
図26は上記した携帯無線装置1001の電波放射パターンを示した図であり、この図ではxy面で垂直偏波のみを示している。この図から上記した1010a線上の電流による放射パターン501の落ち込みにより、水平面内の平均利得が減少することが分かる。この理由は、従来の携帯無線装置1001の全長は1波長前後となっており、従って携帯無線装置1001の筐体全体から電波を放射しているためである。
【0010】
図27は、全長5/4波長で、1/4波長のところ0(feed point)で給電した線状アンテナ81のシミュレーションモデルを示した図である。図28、図29はこのモデルにおける電流分布を示した図である。図28は漏洩電流の振幅を、図29は漏洩電流の位相を示している。
【0011】
図28から分かるように、線状アンテナ81と従来の携帯無線装置1001は両者とも、アンテナ1006から見てコネクタ1008aより遠い場所(3λ/4付近)で振幅の大きい電流が発生している。さらにアンテナ1006から見て、コネクタ1008aより遠い場所(3λ/4付近)とアンテナ(0付近)では、図29から分かるように、電流の位相は逆相となっているため、水平面内の放射パターンを打ち消し合うことが容易に類推でき、図26に示したような放射パターン501が形成される。
【0012】
結局、従来の複数の誘電体基板で構成した携帯情報端末や携帯電話機などの携帯無線装置では、無線回路基板1005を制御回路基板1003に接続するコネクタの位置により、制御回路基板1003上にアンテナ1006からの漏洩電流が発生し、無線回路モジュール1004の特性劣化、ならびに、アンテナ1006の水平面内における平均利得の悪化が生じるという不具合があった。
【0013】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、アンテナからの漏洩電流の発生を抑制することにより、人間の手の影響を減らすと共に、アンテナの水平面内における放射パターンの落ち込みを少なくして、アンテナの平均利得を向上させた感度のよい携帯無線装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1の手段は、無線回路部が設けられた第1の誘電体基板と、制御回路部が設けられた第2の誘電体基板と、前記第1の誘電体基板の少なくとも一辺に、前記第2の誘電体基板の一辺が近接配置され且つ、両基板が平行になるように両基板を接続する第1、第2のコネクタと、前記第1の誘電体基板の前記第2の誘電体基板に近接した側の一辺に接続されるアンテナとを具備し、前記第1のコネクタは前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺に少なくとも一箇所以上配置され、前記第1のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第1のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺の一部に配置され、前記第2のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続されることを特徴とする。
【0015】
第2の手段は、前記請求項1において、前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長を超える長さであり且つ、前記第1の誘電体基板は前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さ以下であることを特徴とする。
【0016】
第3の手段は、前記請求項1または2において、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする。
【0017】
第4の手段は、前記請求項1において、前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長であり且つ、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする。
【0018】
第5の手段は、前記請求項1乃至4のいずれか1項において、前記第1の誘電体基板の中心線と前記第2の誘電基板の中心線が一致するように両基板を平行に配置することを特徴とする。
【0019】
第6の手段は、前記請求項4において、前記第1の誘電体基板の一つの頂点と前記第2の誘電体基板の一つの頂点が近接されるように前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板を平行に配置することを特徴とする。
【0020】
第7の手段は、前記請求項1において、前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長を超える長さであり且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さは三分の一波長から四分の三波長であり且つ、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と対向した一辺の前記アンテナが接続された側と反対の頂点に配置されることを特徴とする。
【0021】
第8の手段は、前記請求項1において、前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長から二分の一波長であり且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さは一波長であり且つ、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする。
【0022】
第9の手段は、前記請求項1または2において、前記第1の誘電体基板が前記第2の誘電体基板の2箇所の頂点に近接して配置され、前記第2のコネクタは前記第1誘電体基板と前記アンテナとの接続箇所から離れ且つ、前記アンテナが配置されてない側の前記第2誘電体基板上の辺の頂点を除いた一部に配置されていることを特徴とする。
【0023】
第10の手段は、無線回路部が設けられた第1の誘電体基板と、前記第1の誘電体基板を内蔵するカードと、制御回路部が設けられた第2の誘電体基板を内蔵し且つ、前記カードが差し込まれるスロットを有する携帯端末装置と、前記カードを前記スロットに差し込んで、前記カードを携帯端末装置に装着した時に、前記第1の誘電体基板の少なくとも一辺に、前記第2の誘電体基板の一辺が近接配置され且つ、両基板が平行になるように両基板を接続する第1、第2のコネクタと、前記第1の誘電体基板の前記第2の誘電体基板に近接した側でしかも前記スロットの開口側の一辺に接続されるアンテナとを具備し、前記第1のコネクタは前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺に少なくとも一箇所以上配置され、前記第1のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第1のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺の一部に配置され、前記第2のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続されることを特徴とする。
【0024】
第11の手段は、前記請求項10において、前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長を超える長さであり且つ、前記第1の誘電体基板は前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さ以下であり、更に、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る携帯無線装置の構成例を示した図である。携帯無線装置101は、無線回路モジュール(無線回路部)104が搭載された無線回路基板105および制御回路モジュール(制御回路部)102が搭載された制御回路基板103を平行に配置して構成されている。これら無線回路基板105と制御回路基板103をコネクタ107a、107b及びコネクタ108で接続し、無線回路基板105の一辺にアンテナ106が接続されている。
【0026】
無線回路基板105の長さL1は携帯無線装置101で使用する発振電波の周波数の四分の一波長(λ/4)以上、制御回路基板103の長さは無線回路基板105の長さL2と同じか、それ以上に設定される。コネクタ107a、107b、108は制御回路モジュール102と無線回路モジュール104との間の信号伝達および電力供給のため、或いは単に固定するためなどに用いられる。例えば信号伝達および電力供給に用いる場合、コネクタと基板を接続するスロットが必要になる。
【0027】
つまり、コネクタ107a、107b、108は、無線回路基板105に接続された信号伝達、電力供給線を制御回路基板103側のスロット103a、103b、103cに差し込んで構成される。また逆に、コネクタ107a、107b、108は、制御回路基板103に接続された信号伝達、電力供給線を無線回路基板105側のスロット105a、105b、105cに差し込んで構成しても良い。また、単に基板を固定する場合は、無線回路基板105に穴をあけ、ねじなどで制御回路基板103に固定することにより両基板を互いに機械的かつ電気的に接続すればよい。
【0028】
これらコネクタ107a、107bは無線回路基板105とアンテナ106を接続した箇所側、つまり制御回路基板103の末端部Aに設けられる。即ち、制御回路基板103と無線回路基板105は、アンテナ106に最も近い位置で接続されている。コネクタ107a、107bはそれぞれ1本でも、2本以上でも良い。また、線状、板状でも良い。そして、コネクタ108は無線回路基板105とアンテナ106との接続箇所Aから離れた先端部Bの一箇所、或いは極近接した複数箇所に配置されている。但し、無線回路基板105の長さL1が携帯無線装置101で使用する周波数の四分の一波長の場合、コネクタ108は、コネクタ107a、107bの接続箇所Aから離れた無線回路基板の先端部Bの中点を除いた一箇所、或いは極近接した複数箇所に配置される。
【0029】
次に本実施形態の動作について説明する。本例の携帯無線装置が携帯無線機の場合を例にとり、図1を用いて無線機の動作を簡単に説明する。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制御回路モジュール102を介して無線回路モジュール104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106から電波として放射される。一方、受信時には、アンテナ106で受信された信号が無線回路モジュール104で所定の中間周波数に変換された後、制御回路モジュール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。
【0030】
図2〜図9は本例の携帯無線装置のシミュレーションモデルと、シミュレーション結果を示した図である。図2は図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例1)で、このモデルは図20で示した従来例の携帯無線装置のシミュレーションモデルと同様に、携帯電話、PHS、ブルートゥースをはじめ、使用する周波数の波長と変わらないくらいの小形化がなされている。
【0031】
そのため、ここでは無線機の長さは1波長(λ)、幅は約2/3波長、アンテナ106の延長方向における無線回路基板105の長さL1が、携帯無線装置101で使用する周波数の四分の一波長以上(図例では三分の一波長)、無線回路基板105と制御回路基板103の中心線は一致するように設定され、コネクタの長さが1/24波長に設定され、アンテナ106は逆Fアンテナを用いており、これらはいずれも完全導体で構成されている。
【0032】
図3は図2に示したシミュレーションモデルにおけるコネクタ108の接続位置によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。但し、平均指向性利得とは、各角度での指向性利得を360度で平均した値である。携帯無線装置101はアンテナ106の性質上、xy面内垂直偏波で無指向性が望ましい。実際は従来例でも述べたように、制御回路基板103上の電流の影響で指向性のへこみが発生しやすく、全体的に利得が下がりやすい。従って、効果を比較しやすくするために、xy面内垂直偏波の平均指向性利得で評価を行った。この図3より、本例と無線回路基板105を四隅で接続する従来例と比較して、平均放射利得が全体的に約1.3dB上昇していることが分かる。
【0033】
図4は図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例2)を示した図である。無線機の長さL2は1波長(λ)、幅は約2/3波長、コネクタの長さが1/24波長、アンテナ106の延長方向における無線回路基板105の長さL1が、携帯無線装置101で使用する周波数の四分の一波長、無線回路基板105と制御回路基板103の中心線は一致するように設定され、アンテナ106としては逆Fアンテナを用いており、これらはいずれも完全導体で構成されている。
【0034】
図5は図4に示したシミュレーションモデルにおけるコネクタ108の接続位置によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。本例と無線回路基板105を四隅で接続する従来例と比較すると、コネクタ108の接続位置が中点C(4)で悪くなっているが、それ以外の部分では有効であり、平均放射利得が最大2.7dB上昇するところもある。
【0035】
図6は図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例3)を示した図である。無線機の長さはL2で、幅は約2/3波長(λ)、アンテナ106の延長方向における無線回路基板105の長さL1が、携帯無線装置101で使用する周波数の四分の一波長以上(図例では三分の一波長)、無線回路基板105と制御回路基板103の中心線は一致するように設定され、コネクタ108の位置は点7に設定され、アンテナ106としては逆Fアンテナを用いており、これらはいずれも完全導体で構成されている。
【0036】
図7は図6に示したシミュレーションモデルの無線機の長さL2(L2は可変)によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。本例と、無線回路基板105を四隅で接続する従来例と比較すると、無線機の長さL2が使用する周波数の三分の一波長から四分の三波長において、平均放射利得が1dB程度上昇している。
【0037】
図8は図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例4)を示した図である。携帯無線装置101の長さL2は1波長(λ)、幅は約2/3波長、無線回路基板105と制御回路基板103の中心線は一致するように設定され、コネクタ108の配置は点1、4、7のいずれかに設定され、アンテナ106としては逆Fアンテナを用いており、これらはいずれも完全導体で構成されている。
【0038】
図9は図8に示したシミュレーションモデルでのアンテナ106の延長方向における無線回路基板105の長さL1によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。本例と無線回路基板105を四隅で接続する従来例と比較すると、コネクタ108の配置(1)、(7)において無線回路基板105の長さL1が使用する周波数の四分の一波長以上で、無線回路基板105を四隅で接続する従来例と比較して平均指向性利得が上昇している。また、コネクタの配置(1)、(7)において無線回路基板105の長さL1が使用する周波数の四分の一波長で従来例と比較して平均指向性利得が1.5dB上昇している。また、コネクタの配置(4)において無線回路基板105の長さL1が使用する周波数の四分の一波長を超えるとき、従来例と比較して平均指向性利得が上昇するが、特に無線回路基板105の長さL1が使用する周波数の三分の一波長で最大1.0dB上昇している。
【0039】
本実施形態によれば、無線回路基板105および制御回路基板103を平行に配置する際に、無線回路基板105のアンテナ106側の末端部Aの両端と制御回路基板103の末端の縁を2本のコネクタ107a、107bで接続し、無線回路基板105の末端部Aと反対側の先端部の中央を除いた点と制御回路基板103をコネクタ108で接続することによって、基板上の漏洩電流分布を変えて、アンテナ106のxy面内垂直偏波の平均指向性利得を向上させることができると共に、携帯無線装置を人間が手で持ってもその影響を少なくでき、装置の感度が低下するような事態を抑制することができる。
【0040】
なお、アンテナ106としては、逆Fアンテナでなく、線状モノポールアンテナを用いても同様の効果がある。
【0041】
図10は、本発明の第2の実施形態に係る携帯無線装置の構成例を示した図である。携帯無線装置201は、無線回路モジュール(無線回路部)204が搭載された無線回路基板205および制御回路モジュール(制御回路部)202が搭載された制御回路基板203を平行に配置して構成されている。無線回路基板205のひとつの角が制御回路基板203のひとつの角と一致するように配置されている。これら基板はコネクタ207a、207b及びコネクタ208で接続され、無線回路基板205にはアンテナ206が接続されている。
【0042】
アンテナ206の接続位置は制御回路基板203の末端部A内であればどこでも良い。コネクタ207a、207b及びコネクタ208は制御回路モジュール202と無線回路モジュール204との間の信号伝達および電力供給のため、或いは単に固定するためなどに用いられる。コネクタ207a、207b、208は無線回路基板205に接続された信号伝達、電力供給線を制御回路基板203のスロット203a、203b、203cに差し込んで構成される。また逆に、コネクタ207a、207b、208は制御回路基板203に接続された信号伝達、電力供給線を無線回路基板スロット205a、205b、205cに差し込んで構成されてもよい。更に、基板を単に固定する場合は、無線回路基板205に穴をあけ、ねじなどで制御回路基板203に固定することにより両基板を互いに機械的かつ電気的に接続してもよい。
【0043】
このコネクタ207a、207b、208は無線回路基板205とアンテナ206を接続した箇所側、つまり制御回路基板203の末端部Aに設けられる。即ち、アンテナ206に最も近い位置で制御回路基板203と無線回路基板205とが接続されている。コネクタ207a、207bはそれぞれ1本でも、2本以上でも良い。一方、コネクタ208は無線回路基板205とアンテナ206との接続箇所Aから離れた角側でない末端部Bの一箇所、或いはごく近接した複数箇所に配置されている。但し、コネクタ208は無線回路基板205とアンテナ206との接続箇所Aから離れた角側の末端部Dには配置しないようにする。
【0044】
図11は図10で示した携帯無線装置のシミュレーションモデルを示した図である。本例の携帯無線装置も、従来例と同様に携帯電話、PHS、ブルートゥースをはじめ、使用する周波数の波長と変わらないくらい小形化されている。そのため、ここでは無線機の長さは1波長(λ)、幅は約2/3波長に設定され、アンテナ206は逆Fアンテナを用いており、これらはいずれも完全導体で構成されている。尚、従来例ではコネクタを四隅に配置しているが、本例では、アンテナ206から遠い側のコネクタ208を1本としている。
【0045】
図12、図13は図11に示した無線回路基板205上で、図14に示した線上部分の漏洩電流分布の振幅および位相を示した特性図である。まず、図14の210aは無線回路基板205のコネクタ207bがある側の辺及びその延長線上を示している。210bは無線回路基板205のコネクタ207aがある側の辺及びその延長線上を示している。210cは制御回路基板203の無線回路基板2005が接続されている側と反対側の辺上で無線回路基板205と同一の高さにある線上を示している。これら210a、210b、210cの長さは無線回路基板205の発振電波の波長λとなっている。
【0046】
図12、図13で、符号210a、210b、210cは、図14の各線上の振幅や位相の変化を示したグラフである。この図12より、コネクタ208(210b)上では振幅が大きく、また、図13に示す如くアンテナ206と比較して、位相が反転した電流が流れる。本例ではアンテナ206から見てコネクタ208より遠い場所(3λ/4付近)で振幅の大きい電流が発生しているが、図13より、電流の位相は210aと210cで反転し、しかも振幅が等しいため打ち消しあっていることがわかる。但し、図13で点線で書いた部分は180度以上の部分を便宜的に折り返して図示したものである。
【0047】
従って、従来例では210aと210cの電流の振幅レベルが違うために相殺していなかったのに対して、本例ではこの部分の電流の振幅が抑制されていることがわかる。これにより、人間が制御回路基板203の部分を持っても影響が少なくなることが分かる。さらにアンテナ206から見てコネクタより遠い場所(3λ/4付近)とアンテナ(0付近)の位相は同相となっているため、水平面内の放射パターンに悪影響を与えることはなく、逆に強め合う効果もある。
【0048】
図15は従来例のアンテナと本例のアンテナ206の放射パターンを示した図である。図15(a)に示すzx面内で本例では放射パターンの落ち込みが抑制され、図15(b)に示す水平面内であるxy面内の平均利得が高くなっていることが分かる。
【0049】
本実施形態によれば、無線回路基板205および制御回路基板203を両基板の一つの角を合わせて平行に配置する際に、無線回路基板205のアンテナ206側の末端部Aの両端と制御回路基板203の末端の縁を2本のコネクタ207a、207bで接続し、無線回路基板205の末端部Aと反対側の先端部Cで示した中央を除いた点と制御回路基板203をコネクタ208で接続することにより、基板上の漏洩電流分布を変えて、アンテナ206のxy面内垂直偏波の平均指向性利得を向上させることができると共に、携帯無線装置を人間が手で持ってもその影響を少なくでき、装置の感度が低下するような事態を抑制することができる。
【0050】
なお、アンテナ206としては、逆Fアンテナでなく、線状モノポールアンテナを用いても同様の効果がある。
【0051】
図16は、本発明の第3の実施形態に係る携帯無線装置の構成例を示した図である。携帯無線装置301は、無線回路モジュール(無線回路部)304が搭載された無線回路基板305および制御回路モジュール(制御回路部)302が搭載された制御回路基板303を平行に配置して構成されている。無線回路基板305と制御回路基板303は両角が一致するように、つまり制御回路基板303の幅方向の一辺と、アンテナ306が無線回路基板305と接続されている一辺Aが同じ長さで配置されている。これら無線回路基板305および制御回路基板303はコネクタ307a、307b及びコネクタ308で接続されている。
【0052】
アンテナ306の接続位置は無線回路基板305の末端部A内であればどこでも良い。コネクタ307a、307b、308は制御回路モジュール302と無線回路モジュール304との間の信号伝達および電力供給のため、あるいは単に固定するためなどに用いられる。コネクタ307a、307b、308は、無線回路基板305に接続された信号伝達、電力供給線を制御回路基板スロット303a、303b、303cに差し込んで構成される。
【0053】
また逆に、コネクタ307a、307b、308は、制御回路基板303に接続された信号伝達、電力供給線を無線回路基板スロット305a、305b、305cに差し込んで構成してもよい。また両基板を単に固定する場合は、無線回路基板305に穴をあけ、ねじなどで制御回路基板303に固定することにより両基板を互いに機械的かつ電気的に接続する。これらコネクタ307a、307bは無線回路基板305のアンテナ306を接続した箇所側、つまり無線回路基板305の末端部Aに設けられる。即ち、アンテナ306に最も近い位置で制御回路基板303と無線回路基板305が接続されている。コネクタ307a、307bは1本でも、2本以上でも良い。
【0054】
そして、コネクタ308は無線回路基板305とアンテナ306との接続箇所Aから離れた角側Dでない先端部Bの一箇所、或いは極近接した複数箇所に配置されている。但し、コネクタ308は無線回路基板305とアンテナ306との接続箇所Aから離れた角側の末端部Dでは接続しないようにする。なお、アンテナ306としては、例えば逆Fアンテナや線状モノポールアンテナを用いれば良い。
【0055】
本実施形態によれば、無線回路基板305および制御回路基板303を両基板の両角が一致するように平行に配置する際に、無線回路基板305のアンテナ306側の末端部Aの両端と制御回路基板303の両端を2本のコネクタ307a、307bで接続し、更に無線回路基板305の末端部Aと反対側の端部の両角Dを除いた点と制御回路基板303をコネクタ308で接続することにより、基板上のアンテナ306からの漏洩電流分布を変えて、アンテナ306のxy面内垂直偏波の平均指向性利得を向上させることができると共に、携帯無線装置を人間が手で持ってもその影響を少なくでき、装置の感度が低下するような事態を抑制することができる。
【0056】
なお、アンテナ306としては、逆Fアンテナだけでなく、線状モノポールアンテナを用いても同様の効果がある。
【0057】
図17は、本発明の第4の実施形態に係る携帯無線装置の外観例を示した図である。本例の携帯無線装置は携帯端末装置401に無線インターフェース機能内蔵カード405を装着して構成される。無線インターフェース機能内蔵カード405には、無線通信を行うためのアンテナ406、無線回路モジュール404、図示しないコントローラLSI、図示しないフラッシュメモリが内蔵されている。カードとしては、PCカード、SD(Secure Digital)カード、コンパクトフラッシュカード、スマートメディア、メモリスティックなどがある。無線通信では、PDC、PHS、W−CDMA、cdmaOne、ブルートゥース、無線LANなどがある。このように無線インターフェース機能内蔵カード405を携帯端末装置401における機能拡張用に用いることができる。
【0058】
無線インターフェース機能内蔵カード405は、携帯端末装置401のカードスロット409に差し込まれる。これにより、無線インターフェース機能内蔵カード405は、信号伝達および電力供給のため、図18に示すように、カードスロット内のコネクタ407a、407b及びコネクタ408で接続される。従来のカードは領域B内で複数端子で接続されるが、本例の無線インターフェース機能内蔵カード405はコネクタ408によって一箇所あるいは極近接した一部のみで電気的に接続される。そして、この無線インターフェース機能内蔵カード405とアンテナ406との接続箇所Aと制御回路基板403の先端部を接続するようにコネクタ407a、407bが配置されて、制御回路基板403と無線インターフェース機能内蔵カード405が平行に配置される。尚、制御回路基板403は制御回路モジュール402を搭載している。
【0059】
即ち、コネクタ407a、407bはアンテナ406に最も近い位置Aで制御回路基板403と無線インターフェース機能内蔵カード405とを電気的に接続している。アンテナ406は携帯端末装置401の筐体から突出する。
【0060】
ここでは電気的接続以外は接続とはしない。つまり、プラスチック等の非金属で固定することは含まない。なお、アンテナ406としては、例えば線状モノポールアンテナだけでなく、逆Fアンテナを用いることもできる。
【0061】
本実施形態では、無線インターフェース機能内蔵カード405を携帯端末装置401のカードスロット409に差し込んで装着した際に、無線インターフェース機能内蔵カード405は、携帯端末装置401内の制御回路基板403と図1に示した実施形態と同様に、3本のコネクタ407a、407bとコネクタ408で互いに平行になるように接続されるため、基板上のアンテナ406からの漏洩電流分布を変えて、アンテナ406のxy面内垂直偏波の平均指向性利得を向上させることができ、携帯端末装置401の感度を向上させることができる。また、アンテナ406からの漏洩電流の発生が抑制でき、放射効率の低下、人間の手の影響が少なくすることが可能となる。さらに、無線機の仕様によっては、電力増幅器の出力を抑制でき、携帯端末で重要な電池の持ちを良くすることもできる。
【0062】
尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても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、逆Fアンテナを用いたが、ホイップアンテナ、ループ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。
【0063】
さらに、上記実施形態では誘電体基板が2枚で構成されていたが、図19(a)、(b)に示すように、3枚以上の複数枚の誘電体基板41、42、43を用いることもできる。
【0064】
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、図20に示すように、誘電体基板はアンテナの方向に短い長方形であってもよい。
【0065】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1、10の発明によれば、無線回路部が設けられた第1の誘電体基板と制御回路部が設けられた第2の誘電体基板が近接した一辺に少なくとも一箇所以上第1のコネクタを配置し、前記第1の誘電体基板上で且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺の一部に第2のコネクタは配置して、第1の誘電体基板と第2の誘電体基板を平行に配置することより、基板接続コネクタに起因する無線基板上に発生するアンテナからの漏洩電流の発生を抑制することができ、アンテナの水平面内における放射パターンの落ち込みを少なくして、平均利得を向上させることができると共に、携帯無線装置を人間が手で持ってもその影響を少なくでき、装置の感度が低下するような事態を抑制することができる。
【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構成例を示した図である。
【図2】図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例1)を示した図である。
【図3】図2に示したシミュレーションモデルにおける第2のコネクタの位置によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。
【図4】図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例2)を示した図である。
【図5】図4に示したシミュレーションモデルにおける第2のコネクタの位置によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。
【図6】図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例3)を示した図である。
【図7】図6に示したシミュレーションモデルの無線機の長さL2によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。
【図8】図1で示した携帯無線装置のシミュレーションモデル(実施例4)を示した図である。
【図9】図8に示したシミュレーションモデルでのアンテナの延長方向における無線回路基板の長さL1によるxy面内垂直偏波の平均指向性利得を示した図である。
【図10】本発明の第2の実施形態に係る携帯無線装置の構成例を示した図である。
【図11】図10で示した携帯無線装置のシミュレーションモデルを示した図である。
【図12】図11に示した無線回路基板上で、図14に示した部分の漏洩電流分布の振幅および位相を示した特性図である。
【図13】図11に示した無線回路基板上で、図14に示した部分の漏洩電流分布の振幅および位相を示した特性図である。
【図14】本発明の第1の実施形態の係る携帯無線装置のシミュレーションモデルに発生する電流分布の見方を示した図である。
【図15】従来例と本例のアンテナの放射パターンを示した図である。
【図16】本発明の第3の実施形態に係る携帯無線装置の構成例を示した図である。
【図17】本発明の第4実施形態に係る携帯無線装置の外観例を示した図である。
【図18】図1に示した無線インターフェース機能内蔵カードを携帯端末装置に差し込んだ場合の基板間の接続状態を示した図である。
【図19】携帯無線装置を3枚以上の誘電体基板を用いて構成した場合を示した図である。
【図20】携帯無線装置を構成する無線回路基板に取り付けるアンテナの取り付け方向を変えた構成を示した図である。
【図21】無線部基板と制御部基板を別々に構成した従来の携帯無線装置を示した図である。
【図22】従来例の携帯無線装置のシミュレーションモデルを示した図である。
【図23】図21に示したシミュレーションモデルにおける電流分布の振幅および位相を示した図である。
【図24】図21に示したシミュレーションモデルにおける電流分布の振幅および位相を示した図である。
【図25】従来の携帯無線装置のシミュレーションモデルに発生する電流分布の見方を示した図である。
【図26】従来の携帯無線装置の電波放射パターンを示した図である。
【図27】従来の携帯無線装置において、全長5/4波長で、1/4波長のところで給電(feed point)した線状アンテナのシミュレーションモデルを示した図である。
【図28】図25のシミュレーションモデルにおける電流分布を示した図である。
【図29】図25のシミュレーションモデルにおける電流分布を示した図である。
【符号の説明】
41、42、43 誘電体基板
101、201、301 携帯無線装置
102、202、302、402 制御回路モジュール(制御回路部)
103、203、303、403 制御回路基板
104、204、304、404 無線回路モジュール(無線回路部)
105、205、305 無線回路基板
106、206、306、406 アンテナ
107a、107b、108、207a、207b、208、307a、307b、308、407a、407b、408 コネクタ
401 携帯端末装置
405 無線インターフェース機能内臓カード
Claims (11)
- 無線回路部が設けられた第1の誘電体基板と、
制御回路部が設けられた第2の誘電体基板と、
前記第1の誘電体基板の少なくとも一辺に、前記第2の誘電体基板の一辺が近接配置され且つ、両基板が平行になるように両基板を接続する第1、第2のコネクタと、
前記第1の誘電体基板の前記第2の誘電体基板に近接した側の一辺に接続されるアンテナとを具備し、
前記第1のコネクタは前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺に少なくとも一箇所以上配置され、前記第1のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第1のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺の一部に配置され、前記第2のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続される
ことを特徴とする携帯無線装置。 - 前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長を超える長さであり且つ、前記第1の誘電体基板は前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さ以下であることを特徴とする請求項1に記載の携帯無線装置。
- 前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の携帯無線装置。
- 前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長であり且つ、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする請求項1に記載の携帯無線装置。
- 前記第1の誘電体基板の中心線と前記第2の誘電基板の中心線が一致するように両基板を平行に配置することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の携帯無線装置。
- 前記第1の誘電体基板の一つの頂点と前記第2の誘電体基板の一つの頂点が近接されるように前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板を平行に配置することを特徴とする請求項4に記載の携帯無線装置。
- 前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長を超える長さであり且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さは三分の一波長から三分の四波長であり且つ、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と対向した一辺の前記アンテナが接続された側と反対の頂点に配置されることを特徴とする請求項1に記載の携帯無線装置。
- 前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長から二分の一波長であり且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さは一波長であり且つ、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする請求項1に記載の携帯無線装置。
- 前記第1の誘電体基板が前記第2の誘電体基板の2箇所の頂点に近接して配置され、前記第2のコネクタは前記第1誘電体基板と前記アンテナとの接続箇所から離れ且つ、前記アンテナが配置されてない側の前記第2誘電体基板上の辺の頂点を除いた一部に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の携帯無線装置。
- 無線回路部が設けられた第1の誘電体基板と、
前記第1の誘電体基板を内蔵するカードと、
制御回路部が設けられた第2の誘電体基板を内蔵し且つ、前記カードが差し込まれるスロットを有する携帯端末装置と、
前記カードを前記スロットに差し込んで、前記カードを携帯端末装置に装着した時に、前記第1の誘電体基板の少なくとも一辺に、前記第2の誘電体基板の一辺が近接配置され且つ、両基板が平行になるように両基板を接続する第1、第2のコネクタと、
前記第1の誘電体基板の前記第2の誘電体基板に近接した側でしかも前記スロットの開口側の一辺に接続されるアンテナとを具備し、
前記第1のコネクタは前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺に少なくとも一箇所以上配置され、前記第1のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第1のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で且つ、前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺の一部に配置され、前記第2のコネクタの一端は前記第1の誘電体基板に電気的に接続され、前記第2のコネクタの他端は前記第2の誘電体基板に電気的に接続される
ことを特徴とする携帯無線装置。 - 前記アンテナの接続された前記第1の誘電体基板の一辺と直交する辺における長さが、前記アンテナで送受される信号周波数の四分の一波長を超える長さであり且つ、前記第1の誘電体基板は前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺と直交する前記第2の誘電体基板の辺の長さ以下であり、更に、前記第2のコネクタは前記第1の誘電体基板上で前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板が近接した一辺から対向した一辺のどちらかの頂点付近の一部に配置されることを特徴とする請求項10に記載の携帯無線装置。
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