JP3830032B2 - 移動体無線装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体無線装置に関し、より特定的には、携帯電話端末等のように電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の移動体通信に関する技術が急速に発達している。携帯電話端末においてアンテナは特に重要なデバイスの１つであり、端末筐体の小型化に伴ってアンテナも小型化及び内蔵化が要求されている。
以下に図面を参照しながら、携帯電話端末に用いられる従来の移動無線用アンテナの一例について説明する。
【０００３】
図８に、従来の移動無線用アンテナを内蔵する携帯電話端末（移動体無線装置）の正面図及び側面断面図を概略的に示す。
図８において、従来の携帯電話端末は、筐体であるケース１０１と、液晶画面等のディスプレイ１０２と、テンキー等のキー部１０３と、電池１０４と、内蔵アンテナ１０６と、これらを電気的に接続する地板１０５とを備える。内蔵アンテナ１０６は、平面状のアンテナエレメント１０６ａと、２つの金属線１０６ｂ及び１０６ｃとで構成される。この内蔵アンテナ１０６は、通常、板状逆Ｆアンテナ (ＰＩＦＡ：Planar Inverted F Antenna)と呼ばれている。アンテナエレメント１０６ａには、金属線１０６ｂを介して、地板１０５上の給電点１０７から所定の電圧が供給される（以下、給電という）。また、アンテナエレメント１０６ａは、金属線１０６ｃを介して、地板１０５上のグランド（ＧＮＤ）レベルに接続されている。このとき、アンテナエレメント１０６ａから地板１０５に下ろした垂線の長さ（双方の間隔）を、アンテナの高さｈ0 と定義する。
【０００４】
このような内蔵アンテナ１０６の共振周波数や周波数帯域幅等の諸特性は、アンテナエレメント１０６ａのサイズ、金属線１０６ｂ及び１０６ｃの各位置や双方の間隔、及び高さｈ0 等で決定される。特に、アンテナ特性の優劣は、高さｈ0 に大きく関与する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の移動無線用アンテナの構成において、アンテナ特性を向上させるために高さｈ0 を大きくすれば、携帯電話端末の厚みが大きくなり、筐体の小型化が図れないという課題があった。
一方、一般的に、内蔵アンテナ１０６が配置されている地板１０５部分の反対側には、ディスプレイ１０２やスピーカ等といった部品が配置される。このため、携帯電話端末の厚みを薄くさせるためには、内蔵アンテナ１０６の低背化（高さｈ0 の小寸法化）が必須事項となる。しかし、この場合、アンテナエレメント１０６ａと地板１０５との容量性結合が増加して整合が取りづらくなり、アンテナ特性が劣化するという課題があった。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、筐体の小型化を図りつつ、内蔵アンテナの高さを十分に確保してアンテナ特性を向上させることが可能な移動体無線装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置であって、筐体の内部において、移動体無線装置の正面側に設けたディスプレイと、移動体無線装置の正面側から順に、互いに同一平面にないように離間して配置され、かつ電気的に接続された地板及び内蔵アンテナを有し、地板は、内蔵アンテナと対向して配置され、内蔵アンテナのアンテナ特性に関与する内蔵アンテナ収納部と、内蔵アンテナ収納部と同一平面でなく、移動体無線装置の背面側よりに配置された回路収納部とを備え、内蔵アンテナと内蔵アンテナ収納部の間に、回路収納部を存在させない領域を設け、領域における内蔵アンテナと内蔵アンテナ収納部との間の距離をアンテナ高さとし、回路収納部の正面側に対向する領域にディスプレイを配置し、内蔵アンテナ収納部の正面側に対向する領域にはディスプレイを配置しない構成としたことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置であって、筐体の内部において、移動体無線装置の正面側に設けたディスプレイと、移動体無線装置の正面側から順に、互いに同一平面にないように離間して配置され、かつ電気的に接続されたアンテナ収納用地板、回路部用地板及び内蔵アンテナを有し、アンテナ収納用地板は、回路部用地板とは別の地板から構成され、内蔵アンテナと対向して配置されるとともに、内蔵アンテナのアンテナ特性に関与する部分を有し、内蔵アンテナとアンテナ収納用地板の間に、回路部用地板を存在させない領域を設け、領域における内蔵アンテナとアンテナ収納用地板との間の距離をアンテナ高さとし、回路部用地板の正面側に対向する領域にディスプレイを配置し、アンテナ収納用地板の正面側に対向する領域にはディスプレイを配置しない構成としたことを特徴とする。
【００２２】
上記のように、第１及び第２の発明によれば、地板をアンテナ収納用地板と回路部用地板とから構成し、回路部用地板を他のデバイスが収納可能なようにアンテナ収納用地板平面と異なる平面に配置させる。これにより、移動体無線装置の厚みを増やすことなく内蔵アンテナの高さを確保することが可能となり、特性の向上が期待できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す正面図及び側面断面図である。
図１において、第１の実施形態に係る移動体無線装置は、筐体であるケース１１と、液晶画面等のディスプレイ１２と、テンキー等のキー部１３と、電池１４と、内蔵アンテナ１６と、これらを電気的に接続する地板１５とを備える。内蔵アンテナ１６は、平面状のアンテナエレメント１６ａと、２つの金属線１６ｂ及び１６ｃとで構成される。アンテナエレメント１６ａには、金属線１６ｂを介して、地板１５上の給電点１７から給電される。また、アンテナエレメント１６ａは、金属線１６ｃを介して、地板１５上のグランド（ＧＮＤ）レベルに接続されている。なお、回路基板のＧＮＤパターンを地板として動作させることが可能なことは、言うまでもない。また、導体からなるケースやシャーシを地板として使用可能であることは、当然のことである。さらに、導体でないケースやシャーシに導電性材料を塗布することにより地板として使用可能であることは、当然のことである。
【００３４】
このとき、アンテナエレメント１６ａから地板１５に下ろした垂線の長さをアンテナの高さと定義し、アンテナ上端での高さをｈ1 と、アンテナ下端での高さをｈ2 とする。この場合、ｈ1 ＞ｈ2 となるように、地板１５に対してアンテナエレメント１６ａが傾いて配置されている。また、金属線１６ｂ及び１６ｃは、その長さが下端高さｈ2 より長くなるように、内蔵アンテナ１６の（すなわち、筐体の）上側部に配置されていることが重要である。
【００３５】
このように、金属線１６ｂがアンテナエレメント１６ａと接続する部分（給電部）及び金属線１６ｃがアンテナエレメント１６ａと接続する部分（短絡部）におけるアンテナの高さを、下端高さｈ2 よりも高くすることで、インピーダンス整合を取り易くすることが可能となり、アンテナ特性の向上が期待できる。また、アンテナの下端高さｈ2 を低くして地板１５に近づけることで、アンテナエレメント１６ａと地板１５との容量性結合が増加し、アンテナの共振周波数を低下させることが可能となる。従って、これによりアンテナの小型化が期待できる。
【００３６】
内蔵アンテナ１６をこのような構造で配置した場合には、移動体無線装置のケース１１の背面部を、図１に示すようなアンテナエレメント１６ａの傾きに合わせたこう配を持つ形状にする。ケース１１をこう配を持つ形状にすることにより、内蔵アンテナ１６（の下端高さｈ2 部分）の低背化に加えて、さらに移動体無線装置のケース１１の背面部をなめらかに形成することが可能となる。よって、移動体無線装置のデザイン性が向上すると共に、移動体無線装置が手で保持される際に、指でアンテナ部分が覆われないようにする効果が期待できる。
【００３７】
ここで、図１に示した内蔵アンテナ１６を、地板１５側に固着させずに、こう配を持つ形状を有するケース１１側に一体化させる構造によって、上述した移動体無線装置を構成することが可能である。この場合における移動体無線装置の構造例を、図２に示す。なお、図２において図１と同じ構成部分には、同一の参照符号を付している。
図２に示す移動体無線装置の筐体は、ケース２１及び内蔵アンテナ２６を含む内蔵アンテナ一体ケース２２で構成される。内蔵アンテナ２６は、アンテナエレメント２６ａと、金属線である給電ピン２６ｂ及び短絡ピン２６ｃとで構成される。内蔵アンテナ一体ケース２２の内側には、アンテナエレメント２６ａが貼り付け等によって固着されており、アンテナエレメント２６ａには、給電ピン２６ｂ及び短絡ピン２６ｃが電気的に接続されている。そして、この構造の内蔵アンテナ一体ケース２２がケース２１側に装着されると、給電ピン２６ｂが給電点１７に電気的に接続され、短絡ピン２６ｃが地板１５上のグランド面に電気的に接続される。
【００３８】
このように、内蔵アンテナをケースと一体化することにより、アンテナエレメント２６ａと内蔵アンテナ一体ケース２２との空隙を、精度よく調整することが可能となる。
一般的に、移動体無線装置のケースは誘電体材料で構成されているため、アンテナ近傍にケースを近づけるとアンテナの共振周波数が低下する。この共振周波数の低下量は、ケースとアンテナとの距離で変化するため、内蔵アンテナをケースに精度よく固定させて低下量を一定にすることで、アンテナ特性が安定しかつ帯域特性のマージンを少なくさせることが可能となる。
【００３９】
また、図１に示した内蔵アンテナ１６と地板１５との間に、シールドケースを配置することが考えられる。この場合における移動体無線装置の構造例を、図３に示す。なお、図３において図１と同じ構成部分には、同一の参照符号を付している。
図３に示す移動体無線装置は、シールドケース１８及びアンテナ支持台１９をさらに備える。アンテナエレメント１６ａは、アンテナ支持台１９によって地板１５上に配置されたシールドケース１８と固定されている。このとき、シールドケース１８の内側には、無線回路部が配置されているものとする。本来、シールドケース１８は、アンテナにおける放射電波のかぶり等の影響から無線回路部を保護する目的で使用されるが、この場合は、シールドケース１８の高さ又はシールドケース１８とアンテナエレメント１６ａとの距離を調整することにより、容量性結合を制御することが可能となるため、アンテナのインピーダンス整合を取り易くすることが期待できる。また、アンテナ支持台１９により内蔵アンテナ１６を固定することで、内蔵アンテナ１６の特性を安定に保つことが可能となる。また、アンテナ支持台１９を誘電体材料で構成することにより、アンテナの共振周波数を低下させることが可能となり、アンテナの小型化が期待できることは言うまでもない。
【００４０】
なお、本実施形態では、内蔵アンテナ１６の上側部（筐体上部）ほど地板１５との間隔（高さ）が大きくなる移動体無線装置の構造例を示した。しかし、この構造以外にも、例えばデザイン性向上のために筐体上端に丸みを付けることや、地板１５との容量性結合を増加させるためにアンテナエレメント１６ａに導体壁を設けること等が考えられ、これらの場合にも同様の効果が期待できることは当然のことである。
【００４１】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置は、内蔵アンテナの高さを確保するため、地板と内蔵アンテナとの間隔が上側部ほど大きくなるようなこう配形状を持たせ、給電部を上側部に配置した構成にする。これにより、給電部の高さを高くして特性の向上を図ることが可能になると共に、アンテナ下側部と地板との距離を近づけることで容量性を増加させ、アンテナの共振周波数を低下させることが期待できる。また、使用時には移動体無線装置の下側部分を手で保持させることが期待できる上、デザイン性も向上する。
【００４２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す正面図及び側面断面図である。
図４において、第２の実施形態に係る移動体無線装置は、筐体であるケース３１と、液晶画面等のディスプレイ３２と、テンキー等のキー部３３と、電池３４と、内蔵アンテナ３６と、これらを電気的に接続する地板３５とを備える。内蔵アンテナ３６は、平面状のアンテナエレメント３６ａと、２つの金属線３６ｂ及び３６ｃとで構成される。アンテナエレメント３６ａには、金属線３６ｂを介して、地板３５上の給電点３７から給電される。また、アンテナエレメント３６ａは、金属線３６ｃを介して、地板３５上のグランド（ＧＮＤ）レベルに接続されている。
【００４３】
このとき、地板３５を、内蔵アンテナ３６の金属線３６ｂがアンテナエレメント３６ａと接続する部分（給電部）及び金属線３６ｃがアンテナエレメント３６ａと接続する部分（短絡部）等のアンテナ特性に関与する部分（内蔵アンテナ収納部）と、それ以外の部分（回路収納部）とに分けて構成する。そして、内蔵アンテナ収納部は、所望のアンテナ特性に応じて、内蔵アンテナ３６の高さ（地板３５とアンテナエレメント３６ａとの間隔）を十分に確保できるように配置される。回路収納部は、ディスプレイ３２やキー部３３の収納スペースを確保できるように、内蔵アンテナ収納部に対して筐体正面から奥まった位置に配置される。このような構造にすれば、内蔵アンテナ３６の高さｈ3 を確保した状態でディスプレイ３２やキー部３３の収納スペースを確保することができ、ケース３１の厚みを薄くすることが可能となる。
【００４４】
ここで、地板３５を、例えばアンテナ収納用地板と回路部用地板という具合に複数の地板で構成することが考えられる。この場合における地板の構造例を、図５に示す。なお、図５において図４と同じ構成部分には、同一の参照符号を付している。
図５において、地板は、アンテナ収納用地板３８と、回路部用地板３９とからなる。アンテナ収納用地板３８は、地板３８ａ、側壁３８ｂ及び接合部３８ｃとで構成される。地板３８ａは、側壁３８ｂを介して接合部３８ｃと接続されている。内蔵アンテナ３６は、地板３８ａ上に配置される。この場合、最初に内蔵アンテナ３６をアンテナ収納用地板３８上に配置させた後、そのアンテナ収納用地板３８を接合部３８ｃを介して回路部用地板３９に接続させる製造手法を用いることができるので、アンテナ部分（アンテナ収納用地板３８＋内蔵アンテナ３６）を独立で製作することが可能となり、生産性の向上が期待できる。
【００４５】
本第２の実施形態においては、アンテナ収納用地板３８と回路部用地板３９とを、その表面が同一平面上に存在しないように別々に形成／配置されていることが特徴である。なお、側壁３８ｂとアンテナエレメント３６ａとの間隔を制御することで、容量性結合を制御しかつインピーダンス整合を容易に取ることが可能となる。また、接合部３８ｃと回路部用地板３９との接続は、電気的に接続されていれば接触させるだけであってもよい。
【００４６】
なお、図６に示すように、アンテナ収納用地板３８の接合部３８ｃ及び回路部用地板３９上の導体パターン３９ａの形状を変更することで、アンテナ収納用地板３８と回路部用地板３９とを接続させる部分にスリット４０を設けることが考えられる。このとき、スリット４０の長さｗを１／４λ（波長）とすることで、回路部用地板３９を見込んだインピーダンスが最大となる。従って、回路部用地板３９と無関係に内蔵アンテナ３６の設計を行うことが可能となり、汎用性の向上が期待でき、大量生産向きの構造となる。なお、図６では、スリット４０の長さｗ及び幅ｄの調整を、接合部３８ｃ及び導体パターン３９ａの形状を変更することで行う例を説明したが、それ以外のパラメータを用いてスリットを調整しても構わない。
また、図６では、アンテナ収納用地板３８と回路部用地板３９との間にスリット４０を設ける例を示したが、これに限定されるものではない。側壁３８ｂがない状態、すなわち上記第１の実施形態で説明した地板１５の場合でも、スリットを設けることが可能であることは言うまでもない。
【００４７】
さらに、スリットによる経路長を調整して、内蔵アンテナの特性を最適化することが考えられる。この場合、スリットは１つに限定されない。例えば、複数個のスリットを設けることで、地板のサイズを等価的に大きくさせることが可能となる。また、地板上の電流分布が大きい部分に対して電流の経路を横切るようにスリットを設けることで、地板のサイズを等価的により大きくさせることが可能となることは言うまでもない。
【００４８】
なお、本第２の実施形態で示した構成と第１の実施形態で示した構成とを組み合わせた構造が可能なことは言うまでもない。このような構造の場合には、アンテナの高さをより高くして特性の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置は、地板を内蔵アンテナ収納部と回路収納部とから構成し、回路収納部を他のデバイスが収納可能なように内蔵アンテナ収納部平面と異なる平面に配置させる。これにより、移動体無線装置の厚みを増やすことなく内蔵アンテナの高さを確保することが可能となり、特性の向上が期待できる。
【００５０】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、内蔵アンテナが板状逆Ｆアンテナである場合の構成例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の実施形態については、内蔵アンテナの電流分布が最大となる部分、すなわちアンテナの高さを決定する部分を他の部分に比べて高くなるようにこう配形状を設ける構造にすることで、同様の効果が期待できることは当然のことである。また、こう配形状ではなく階段状にすることでアンテナの高さの高い部分と低い部分とを形成しても、同様の効果が得られる。また、第２の実施形態については、内蔵アンテナの電流分布が最大となる部分、すなわちアンテナの高さを決定する部分だけを他の部分に比べて高くなる構造にすることで、同様の効果が期待できることは当然のことである。
【００５１】
また、上記第１及び第２の実施形態では、移動体無線装置のアンテナが１つである場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の内蔵アンテナを収納タイプのホイップアンテナと併用させることや、内蔵アンテナを複数個併用させることが考えられるのは当然のことであり、この場合についても同じ効果が期待できる。
なお、本移動体無線装置が複数の周波数帯をカバーできることは当然のことである。例えば、アンテナを複数併用する場合には、各共振周波数帯域が異なるように構成させることが可能である。また、複数の周波数帯をカバーできるアンテナを用いる場合には、例えば、第１の共振周波数帯域用の短絡部（又は給電部）と第２の共振周波数帯域用の短絡部（又は給電部）との２つを、アンテナエレメント上に設け、短絡部の導通（又は給電部の給電）を選択的に制御することによって、第１又は第２のいずれかの共振周波数帯域をカバーすることが可能となる。また、アンテナエレメントにスロットを設け、本来のアンテナエレメントで第１の共振周波数帯域を、スロット部分によって第２の共振周波数帯域をという具合に、同時に２つの共振周波数帯域をカバーすることが可能となる。
【００５２】
さらに、内蔵アンテナと地板との間の一部又は全てに誘電体材料を充填することでアンテナの小型化が図れ、かつ内蔵アンテナを地板上に安定して固定することが可能となることは言うまでもない。
【００５３】
最後に、上記第１及び第２の実施形態に係る移動体無線装置に指掛け部を設けた筐体形状の一例を、図７に示す。
図７における移動体無線装置の筐体は、ケース４１に指掛け部４１ａを設けている。ここで、テーパ形状の指掛け部４１ａは、アンテナ特性に影響する内蔵アンテナ収納部分とその他の部分との間に設けられる。これにより、移動体無線装置が手で保持される際に、筐体の下側部が保持されることを期待できると共に、ケース上側の横幅を広くできるため内蔵アンテナの横幅を広くとることが可能となり、アンテナ特性の向上が期待できる。また、アンテナ近傍に指を掛けることに起因する通話時におけるアンテナ特性の劣化を防ぐことが可能になる。第１の実施形態に係る移動体無線装置では、ディスプレイを大きくすることが可能となり、情報端末としての使い勝手が向上する。
なお、指掛け部を複数個備えることができることは当然のことであり、指のサイズに合わせた指掛け部を複数個並べて配置することで握り易さが向上し、移動体無線装置を保持する位置を限定することが可能となり、アンテナ近傍に指を掛けさせないように導くことが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図７】本発明の第１及び第２の実施形態に係る移動体無線装置に適用可能な筐体形状の一例を概略的に示す図である。
【図８】従来の移動体無線装置の構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，１０１…ケース
１２，３２，１０２…ディスプレイ
１３，３３，１０３…キー部
１４，３４，１０４…電池
１５，３５，３８ａ，１０５…地板
１６，２６，３６，１０６…内蔵アンテナ
１６ａ，２６ａ，３６ａ，１０６ａ…アンテナエレメント
１６ｂ，１６ｃ，３６ｂ，３６ｃ，１０６ｂ，１０６ｃ…金属線
１７，３７，１０７…給電点
１８…シールドケース
１９…アンテナ支持台
２２…内蔵アンテナ一体ケース
２６ｂ…給電ピン
２６ｃ…短絡ピン
３８…アンテナ収納用地板
３８ｂ…側壁
３８ｃ…接合部
３９…回路部用地板
３９ａ…導体パターン
４０…スリット
４１ａ…指掛け部
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体無線装置に関し、より特定的には、携帯電話端末等のように電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の移動体通信に関する技術が急速に発達している。携帯電話端末においてアンテナは特に重要なデバイスの１つであり、端末筐体の小型化に伴ってアンテナも小型化及び内蔵化が要求されている。
以下に図面を参照しながら、携帯電話端末に用いられる従来の移動無線用アンテナの一例について説明する。
【０００３】
図８に、従来の移動無線用アンテナを内蔵する携帯電話端末（移動体無線装置）の正面図及び側面断面図を概略的に示す。
図８において、従来の携帯電話端末は、筐体であるケース１０１と、液晶画面等のディスプレイ１０２と、テンキー等のキー部１０３と、電池１０４と、内蔵アンテナ１０６と、これらを電気的に接続する地板１０５とを備える。内蔵アンテナ１０６は、平面状のアンテナエレメント１０６ａと、２つの金属線１０６ｂ及び１０６ｃとで構成される。この内蔵アンテナ１０６は、通常、板状逆Ｆアンテナ (ＰＩＦＡ：Planar Inverted F Antenna)と呼ばれている。アンテナエレメント１０６ａには、金属線１０６ｂを介して、地板１０５上の給電点１０７から所定の電圧が供給される（以下、給電という）。また、アンテナエレメント１０６ａは、金属線１０６ｃを介して、地板１０５上のグランド（ＧＮＤ）レベルに接続されている。このとき、アンテナエレメント１０６ａから地板１０５に下ろした垂線の長さ（双方の間隔）を、アンテナの高さｈ0 と定義する。
【０００４】
このような内蔵アンテナ１０６の共振周波数や周波数帯域幅等の諸特性は、アンテナエレメント１０６ａのサイズ、金属線１０６ｂ及び１０６ｃの各位置や双方の間隔、及び高さｈ0 等で決定される。特に、アンテナ特性の優劣は、高さｈ0 に大きく関与する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の移動無線用アンテナの構成において、アンテナ特性を向上させるために高さｈ0 を大きくすれば、携帯電話端末の厚みが大きくなり、筐体の小型化が図れないという課題があった。
一方、一般的に、内蔵アンテナ１０６が配置されている地板１０５部分の反対側には、ディスプレイ１０２やスピーカ等といった部品が配置される。このため、携帯電話端末の厚みを薄くさせるためには、内蔵アンテナ１０６の低背化（高さｈ0 の小寸法化）が必須事項となる。しかし、この場合、アンテナエレメント１０６ａと地板１０５との容量性結合が増加して整合が取りづらくなり、アンテナ特性が劣化するという課題があった。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、筐体の小型化を図りつつ、内蔵アンテナの高さを十分に確保してアンテナ特性を向上させることが可能な移動体無線装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置であって、筐体の内部において、移動体無線装置の正面側に設けたディスプレイと、移動体無線装置の正面側から順に、互いに同一平面にないように離間して配置され、かつ電気的に接続された地板及び内蔵アンテナを有し、地板は、内蔵アンテナと対向して配置され、内蔵アンテナのアンテナ特性に関与する内蔵アンテナ収納部と、内蔵アンテナ収納部と同一平面でなく、移動体無線装置の背面側よりに配置された回路収納部とを備え、内蔵アンテナと内蔵アンテナ収納部の間に、回路収納部を存在させない領域を設け、領域における内蔵アンテナと内蔵アンテナ収納部との間の距離をアンテナ高さとし、回路収納部の正面側に対向する領域にディスプレイを配置し、内蔵アンテナ収納部の正面側に対向する領域にはディスプレイを配置しない構成としたことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置であって、筐体の内部において、移動体無線装置の正面側に設けたディスプレイと、移動体無線装置の正面側から順に、互いに同一平面にないように離間して配置され、かつ電気的に接続されたアンテナ収納用地板、回路部用地板及び内蔵アンテナを有し、アンテナ収納用地板は、回路部用地板とは別の地板から構成され、内蔵アンテナと対向して配置されるとともに、内蔵アンテナのアンテナ特性に関与する部分を有し、内蔵アンテナとアンテナ収納用地板の間に、回路部用地板を存在させない領域を設け、領域における内蔵アンテナとアンテナ収納用地板との間の距離をアンテナ高さとし、回路部用地板の正面側に対向する領域にディスプレイを配置し、アンテナ収納用地板の正面側に対向する領域にはディスプレイを配置しない構成としたことを特徴とする。
【００２２】
上記のように、第１及び第２の発明によれば、地板をアンテナ収納用地板と回路部用地板とから構成し、回路部用地板を他のデバイスが収納可能なようにアンテナ収納用地板平面と異なる平面に配置させる。これにより、移動体無線装置の厚みを増やすことなく内蔵アンテナの高さを確保することが可能となり、特性の向上が期待できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す正面図及び側面断面図である。
図１において、第１の実施形態に係る移動体無線装置は、筐体であるケース１１と、液晶画面等のディスプレイ１２と、テンキー等のキー部１３と、電池１４と、内蔵アンテナ１６と、これらを電気的に接続する地板１５とを備える。内蔵アンテナ１６は、平面状のアンテナエレメント１６ａと、２つの金属線１６ｂ及び１６ｃとで構成される。アンテナエレメント１６ａには、金属線１６ｂを介して、地板１５上の給電点１７から給電される。また、アンテナエレメント１６ａは、金属線１６ｃを介して、地板１５上のグランド（ＧＮＤ）レベルに接続されている。なお、回路基板のＧＮＤパターンを地板として動作させることが可能なことは、言うまでもない。また、導体からなるケースやシャーシを地板として使用可能であることは、当然のことである。さらに、導体でないケースやシャーシに導電性材料を塗布することにより地板として使用可能であることは、当然のことである。
【００３４】
このとき、アンテナエレメント１６ａから地板１５に下ろした垂線の長さをアンテナの高さと定義し、アンテナ上端での高さをｈ1 と、アンテナ下端での高さをｈ2 とする。この場合、ｈ1 ＞ｈ2 となるように、地板１５に対してアンテナエレメント１６ａが傾いて配置されている。また、金属線１６ｂ及び１６ｃは、その長さが下端高さｈ2 より長くなるように、内蔵アンテナ１６の（すなわち、筐体の）上側部に配置されていることが重要である。
【００３５】
このように、金属線１６ｂがアンテナエレメント１６ａと接続する部分（給電部）及び金属線１６ｃがアンテナエレメント１６ａと接続する部分（短絡部）におけるアンテナの高さを、下端高さｈ2 よりも高くすることで、インピーダンス整合を取り易くすることが可能となり、アンテナ特性の向上が期待できる。また、アンテナの下端高さｈ2 を低くして地板１５に近づけることで、アンテナエレメント１６ａと地板１５との容量性結合が増加し、アンテナの共振周波数を低下させることが可能となる。従って、これによりアンテナの小型化が期待できる。
【００３６】
内蔵アンテナ１６をこのような構造で配置した場合には、移動体無線装置のケース１１の背面部を、図１に示すようなアンテナエレメント１６ａの傾きに合わせたこう配を持つ形状にする。ケース１１をこう配を持つ形状にすることにより、内蔵アンテナ１６（の下端高さｈ2 部分）の低背化に加えて、さらに移動体無線装置のケース１１の背面部をなめらかに形成することが可能となる。よって、移動体無線装置のデザイン性が向上すると共に、移動体無線装置が手で保持される際に、指でアンテナ部分が覆われないようにする効果が期待できる。
【００３７】
ここで、図１に示した内蔵アンテナ１６を、地板１５側に固着させずに、こう配を持つ形状を有するケース１１側に一体化させる構造によって、上述した移動体無線装置を構成することが可能である。この場合における移動体無線装置の構造例を、図２に示す。なお、図２において図１と同じ構成部分には、同一の参照符号を付している。
図２に示す移動体無線装置の筐体は、ケース２１及び内蔵アンテナ２６を含む内蔵アンテナ一体ケース２２で構成される。内蔵アンテナ２６は、アンテナエレメント２６ａと、金属線である給電ピン２６ｂ及び短絡ピン２６ｃとで構成される。内蔵アンテナ一体ケース２２の内側には、アンテナエレメント２６ａが貼り付け等によって固着されており、アンテナエレメント２６ａには、給電ピン２６ｂ及び短絡ピン２６ｃが電気的に接続されている。そして、この構造の内蔵アンテナ一体ケース２２がケース２１側に装着されると、給電ピン２６ｂが給電点１７に電気的に接続され、短絡ピン２６ｃが地板１５上のグランド面に電気的に接続される。
【００３８】
このように、内蔵アンテナをケースと一体化することにより、アンテナエレメント２６ａと内蔵アンテナ一体ケース２２との空隙を、精度よく調整することが可能となる。
一般的に、移動体無線装置のケースは誘電体材料で構成されているため、アンテナ近傍にケースを近づけるとアンテナの共振周波数が低下する。この共振周波数の低下量は、ケースとアンテナとの距離で変化するため、内蔵アンテナをケースに精度よく固定させて低下量を一定にすることで、アンテナ特性が安定しかつ帯域特性のマージンを少なくさせることが可能となる。
【００３９】
また、図１に示した内蔵アンテナ１６と地板１５との間に、シールドケースを配置することが考えられる。この場合における移動体無線装置の構造例を、図３に示す。なお、図３において図１と同じ構成部分には、同一の参照符号を付している。
図３に示す移動体無線装置は、シールドケース１８及びアンテナ支持台１９をさらに備える。アンテナエレメント１６ａは、アンテナ支持台１９によって地板１５上に配置されたシールドケース１８と固定されている。このとき、シールドケース１８の内側には、無線回路部が配置されているものとする。本来、シールドケース１８は、アンテナにおける放射電波のかぶり等の影響から無線回路部を保護する目的で使用されるが、この場合は、シールドケース１８の高さ又はシールドケース１８とアンテナエレメント１６ａとの距離を調整することにより、容量性結合を制御することが可能となるため、アンテナのインピーダンス整合を取り易くすることが期待できる。また、アンテナ支持台１９により内蔵アンテナ１６を固定することで、内蔵アンテナ１６の特性を安定に保つことが可能となる。また、アンテナ支持台１９を誘電体材料で構成することにより、アンテナの共振周波数を低下させることが可能となり、アンテナの小型化が期待できることは言うまでもない。
【００４０】
なお、本実施形態では、内蔵アンテナ１６の上側部（筐体上部）ほど地板１５との間隔（高さ）が大きくなる移動体無線装置の構造例を示した。しかし、この構造以外にも、例えばデザイン性向上のために筐体上端に丸みを付けることや、地板１５との容量性結合を増加させるためにアンテナエレメント１６ａに導体壁を設けること等が考えられ、これらの場合にも同様の効果が期待できることは当然のことである。
【００４１】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置は、内蔵アンテナの高さを確保するため、地板と内蔵アンテナとの間隔が上側部ほど大きくなるようなこう配形状を持たせ、給電部を上側部に配置した構成にする。これにより、給電部の高さを高くして特性の向上を図ることが可能になると共に、アンテナ下側部と地板との距離を近づけることで容量性を増加させ、アンテナの共振周波数を低下させることが期待できる。また、使用時には移動体無線装置の下側部分を手で保持させることが期待できる上、デザイン性も向上する。
【００４２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す正面図及び側面断面図である。
図４において、第２の実施形態に係る移動体無線装置は、筐体であるケース３１と、液晶画面等のディスプレイ３２と、テンキー等のキー部３３と、電池３４と、内蔵アンテナ３６と、これらを電気的に接続する地板３５とを備える。内蔵アンテナ３６は、平面状のアンテナエレメント３６ａと、２つの金属線３６ｂ及び３６ｃとで構成される。アンテナエレメント３６ａには、金属線３６ｂを介して、地板３５上の給電点３７から給電される。また、アンテナエレメント３６ａは、金属線３６ｃを介して、地板３５上のグランド（ＧＮＤ）レベルに接続されている。
【００４３】
このとき、地板３５を、内蔵アンテナ３６の金属線３６ｂがアンテナエレメント３６ａと接続する部分（給電部）及び金属線３６ｃがアンテナエレメント３６ａと接続する部分（短絡部）等のアンテナ特性に関与する部分（内蔵アンテナ収納部）と、それ以外の部分（回路収納部）とに分けて構成する。そして、内蔵アンテナ収納部は、所望のアンテナ特性に応じて、内蔵アンテナ３６の高さ（地板３５とアンテナエレメント３６ａとの間隔）を十分に確保できるように配置される。回路収納部は、ディスプレイ３２やキー部３３の収納スペースを確保できるように、内蔵アンテナ収納部に対して筐体正面から奥まった位置に配置される。このような構造にすれば、内蔵アンテナ３６の高さｈ3 を確保した状態でディスプレイ３２やキー部３３の収納スペースを確保することができ、ケース３１の厚みを薄くすることが可能となる。
【００４４】
ここで、地板３５を、例えばアンテナ収納用地板と回路部用地板という具合に複数の地板で構成することが考えられる。この場合における地板の構造例を、図５に示す。なお、図５において図４と同じ構成部分には、同一の参照符号を付している。
図５において、地板は、アンテナ収納用地板３８と、回路部用地板３９とからなる。アンテナ収納用地板３８は、地板３８ａ、側壁３８ｂ及び接合部３８ｃとで構成される。地板３８ａは、側壁３８ｂを介して接合部３８ｃと接続されている。内蔵アンテナ３６は、地板３８ａ上に配置される。この場合、最初に内蔵アンテナ３６をアンテナ収納用地板３８上に配置させた後、そのアンテナ収納用地板３８を接合部３８ｃを介して回路部用地板３９に接続させる製造手法を用いることができるので、アンテナ部分（アンテナ収納用地板３８＋内蔵アンテナ３６）を独立で製作することが可能となり、生産性の向上が期待できる。
【００４５】
本第２の実施形態においては、アンテナ収納用地板３８と回路部用地板３９とを、その表面が同一平面上に存在しないように別々に形成／配置されていることが特徴である。なお、側壁３８ｂとアンテナエレメント３６ａとの間隔を制御することで、容量性結合を制御しかつインピーダンス整合を容易に取ることが可能となる。また、接合部３８ｃと回路部用地板３９との接続は、電気的に接続されていれば接触させるだけであってもよい。
【００４６】
なお、図６に示すように、アンテナ収納用地板３８の接合部３８ｃ及び回路部用地板３９上の導体パターン３９ａの形状を変更することで、アンテナ収納用地板３８と回路部用地板３９とを接続させる部分にスリット４０を設けることが考えられる。このとき、スリット４０の長さｗを１／４λ（波長）とすることで、回路部用地板３９を見込んだインピーダンスが最大となる。従って、回路部用地板３９と無関係に内蔵アンテナ３６の設計を行うことが可能となり、汎用性の向上が期待でき、大量生産向きの構造となる。なお、図６では、スリット４０の長さｗ及び幅ｄの調整を、接合部３８ｃ及び導体パターン３９ａの形状を変更することで行う例を説明したが、それ以外のパラメータを用いてスリットを調整しても構わない。
また、図６では、アンテナ収納用地板３８と回路部用地板３９との間にスリット４０を設ける例を示したが、これに限定されるものではない。側壁３８ｂがない状態、すなわち上記第１の実施形態で説明した地板１５の場合でも、スリットを設けることが可能であることは言うまでもない。
【００４７】
さらに、スリットによる経路長を調整して、内蔵アンテナの特性を最適化することが考えられる。この場合、スリットは１つに限定されない。例えば、複数個のスリットを設けることで、地板のサイズを等価的に大きくさせることが可能となる。また、地板上の電流分布が大きい部分に対して電流の経路を横切るようにスリットを設けることで、地板のサイズを等価的により大きくさせることが可能となることは言うまでもない。
【００４８】
なお、本第２の実施形態で示した構成と第１の実施形態で示した構成とを組み合わせた構造が可能なことは言うまでもない。このような構造の場合には、アンテナの高さをより高くして特性の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置は、地板を内蔵アンテナ収納部と回路収納部とから構成し、回路収納部を他のデバイスが収納可能なように内蔵アンテナ収納部平面と異なる平面に配置させる。これにより、移動体無線装置の厚みを増やすことなく内蔵アンテナの高さを確保することが可能となり、特性の向上が期待できる。
【００５０】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、内蔵アンテナが板状逆Ｆアンテナである場合の構成例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の実施形態については、内蔵アンテナの電流分布が最大となる部分、すなわちアンテナの高さを決定する部分を他の部分に比べて高くなるようにこう配形状を設ける構造にすることで、同様の効果が期待できることは当然のことである。また、こう配形状ではなく階段状にすることでアンテナの高さの高い部分と低い部分とを形成しても、同様の効果が得られる。また、第２の実施形態については、内蔵アンテナの電流分布が最大となる部分、すなわちアンテナの高さを決定する部分だけを他の部分に比べて高くなる構造にすることで、同様の効果が期待できることは当然のことである。
【００５１】
また、上記第１及び第２の実施形態では、移動体無線装置のアンテナが１つである場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の内蔵アンテナを収納タイプのホイップアンテナと併用させることや、内蔵アンテナを複数個併用させることが考えられるのは当然のことであり、この場合についても同じ効果が期待できる。
なお、本移動体無線装置が複数の周波数帯をカバーできることは当然のことである。例えば、アンテナを複数併用する場合には、各共振周波数帯域が異なるように構成させることが可能である。また、複数の周波数帯をカバーできるアンテナを用いる場合には、例えば、第１の共振周波数帯域用の短絡部（又は給電部）と第２の共振周波数帯域用の短絡部（又は給電部）との２つを、アンテナエレメント上に設け、短絡部の導通（又は給電部の給電）を選択的に制御することによって、第１又は第２のいずれかの共振周波数帯域をカバーすることが可能となる。また、アンテナエレメントにスロットを設け、本来のアンテナエレメントで第１の共振周波数帯域を、スロット部分によって第２の共振周波数帯域をという具合に、同時に２つの共振周波数帯域をカバーすることが可能となる。
【００５２】
さらに、内蔵アンテナと地板との間の一部又は全てに誘電体材料を充填することでアンテナの小型化が図れ、かつ内蔵アンテナを地板上に安定して固定することが可能となることは言うまでもない。
【００５３】
最後に、上記第１及び第２の実施形態に係る移動体無線装置に指掛け部を設けた筐体形状の一例を、図７に示す。
図７における移動体無線装置の筐体は、ケース４１に指掛け部４１ａを設けている。ここで、テーパ形状の指掛け部４１ａは、アンテナ特性に影響する内蔵アンテナ収納部分とその他の部分との間に設けられる。これにより、移動体無線装置が手で保持される際に、筐体の下側部が保持されることを期待できると共に、ケース上側の横幅を広くできるため内蔵アンテナの横幅を広くとることが可能となり、アンテナ特性の向上が期待できる。また、アンテナ近傍に指を掛けることに起因する通話時におけるアンテナ特性の劣化を防ぐことが可能になる。第１の実施形態に係る移動体無線装置では、ディスプレイを大きくすることが可能となり、情報端末としての使い勝手が向上する。
なお、指掛け部を複数個備えることができることは当然のことであり、指のサイズに合わせた指掛け部を複数個並べて配置することで握り易さが向上し、移動体無線装置を保持する位置を限定することが可能となり、アンテナ近傍に指を掛けさせないように導くことが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の構造を概略的に示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る移動体無線装置の他の構造を概略的に示す図である。
【図７】本発明の第１及び第２の実施形態に係る移動体無線装置に適用可能な筐体形状の一例を概略的に示す図である。
【図８】従来の移動体無線装置の構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，１０１…ケース
１２，３２，１０２…ディスプレイ
１３，３３，１０３…キー部
１４，３４，１０４…電池
１５，３５，３８ａ，１０５…地板
１６，２６，３６，１０６…内蔵アンテナ
１６ａ，２６ａ，３６ａ，１０６ａ…アンテナエレメント
１６ｂ，１６ｃ，３６ｂ，３６ｃ，１０６ｂ，１０６ｃ…金属線
１７，３７，１０７…給電点
１８…シールドケース
１９…アンテナ支持台
２２…内蔵アンテナ一体ケース
２６ｂ…給電ピン
２６ｃ…短絡ピン
３８…アンテナ収納用地板
３８ｂ…側壁
３８ｃ…接合部
３９…回路部用地板
３９ａ…導体パターン
４０…スリット
４１ａ…指掛け部
Claims (2)
- 電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置であって、
筐体の内部において、前記移動体無線装置の正面側に設けたディスプレイと、
前記移動体無線装置の正面側から順に、互いに同一平面にないように離間して配置され、かつ電気的に接続された地板及び内蔵アンテナを有し、
前記地板は、前記内蔵アンテナと対向して配置され、前記内蔵アンテナのアンテナ特性に関与する内蔵アンテナ収納部と、前記内蔵アンテナ収納部と同一平面でなく、前記移動体無線装置の背面側よりに配置された回路収納部とを備え、
前記内蔵アンテナと前記内蔵アンテナ収納部の間に、前記回路収納部を存在させない領域を設け、前記領域における前記内蔵アンテナと前記内蔵アンテナ収納部との間の距離をアンテナ高さとし、
前記回路収納部の前記正面側に対向する領域に前記ディスプレイを配置し、前記内蔵アンテナ収納部の前記正面側に対向する領域には前記ディスプレイを配置しない構成とした、移動体無線装置。 - 電波の送受信に使用されるアンテナを内蔵する移動体無線装置であって、
筐体の内部において、前記移動体無線装置の正面側に設けたディスプレイと、
前記移動体無線装置の正面側から順に、互いに同一平面にないように離間して配置され、かつ電気的に接続されたアンテナ収納用地板、回路部用地板及び内蔵アンテナを有し、
前記アンテナ収納用地板は、前記回路部用地板とは別の地板から構成され、前記内蔵アンテナと対向して配置されるとともに、前記内蔵アンテナのアンテナ特性に関与する部分を有し、
前記内蔵アンテナと前記アンテナ収納用地板の間に、前記回路部用地板を存在させない領域を設け、前記領域における前記内蔵アンテナと前記アンテナ収納用地板との間の距離をアンテナ高さとし、
前記回路部用地板の前記正面側に対向する領域に前記ディスプレイを配置し、前記アンテナ収納用地板の前記正面側に対向する領域には前記ディスプレイを配置しない構成とした、移動体無線装置。
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