JP3841291B2 - 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、携帯無線装置に関し、詳細には簡単な構成で且つ広帯域特性が得られるアンテナを備えた携帯無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば折り畳み式の携帯電話機にアンテナを組み込むためには、携帯電話機の小型化の要求や携帯電話機に内蔵される各回路部からの影響を受けないように、アンテナ特性の向上を図るための多くの工夫がこれまでになされている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の折り畳み式移動電話機は、移動電話機に必要な部品を二つからなる筐体のうち一方の筐体内に全て収納し、もう一方の筐体には窓を設けた導電性膜を形成してある。そして、この折り畳み式移動電話機では、前記導電性膜をアンテナエレメントとし、部品を収納した筐体内の基板を地導体とすることで、電話機を開いたときにはモノポールアンテナを構成し、電話機を折り畳んだときにはパッチアンテナとして動作させるように構成してある。
【０００４】
特許文献２に記載の携帯無線機は、筐体の屈曲部分にアンテナを取り付けた携帯無線機であり、二つの筐体を跨ぐ接続ケーブルの中間に抵抗やインダクタを設けることにより、筐体内に設けた上下の回路を高周波的に遮断した構成としている。
【０００５】
特許文献３に記載の携帯電話機は、一方の筐体内にアンテナとして動作する板状のエレメントを内蔵すると共に、他方の筐体に内蔵した送受信回路を前記エレメントに給電線を介して接続させている。そして、この携帯電話機では、板状のエレメントに部品埋め込み用の穴を複数形成することによって、回路基板上の部品などからの影響を遮断し、携帯電話機を開いたときには前記板状のエレメントをモノポールアンテナとして動作させるように構成したものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２１６６１１号公報（第３頁、第１図〜第３図）
【特許文献２】
特開平９−２７０７２８号公報（第２頁、第３図及び第４図）
【特許文献３】
特開２００１−１５６８９８号公報（第４頁及び第５頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の折り畳み式移動電話機では、モノポールアンテナとして動作を行わせるためには、導電性膜と、部品を収納した筐体内部の基板とが高周波において遮断されていることが必要である。
【０００８】
しかしながら、上下の基板がプリント配線基板で接続されている場合、これら導電性膜と前記プリント配線基板は同電位になっている。このため、この折り畳み式移動電話機では、アンテナ特性の向上を望むことが難しい。
【０００９】
この問題を解決する手段の一つとして、先の特許文献２に記載の携帯無線機が挙げられる。しかしながら、この携帯無線機は、抵抗やインダクタの部品などによっては、遮断できる周波数帯が限定されるため、広帯域な周波数帯を利用するシステムにおいては全周波数帯域で遮断が困難となる。また、この携帯無線機では、接続ケーブルで伝送される制御信号などの伝送特性（パルス信号の時定数）に遅延を生じさせる問題がある。
【００１０】
そして、さらにこれらの問題を解決する手段の一つとして、先の特許文献３に記載の携帯電話機が挙げられる。しかし、この携帯電話機では、前記部品の中には接続ケーブルを介して両基板のグランド面が短絡されている部品がある場合、板状アンテナとの距離を充分にとらないとアンテナ特性が劣化する場合がある。
【００１１】
また、この携帯電話機では、導電性膜に形成した穴を波長に対して大きくとってしまうと、この穴によって異なる電流のモードが発生し（つまり、前記穴がスロットアンテナ又はノッチアンテナとして動作する）アンテナ特性に影響を与えてしまう。また、この携帯電話機では、使用する周波数帯によっては接続ケーブル中の信号線と板状アンテナが容量によって結合または短絡され、板状アンテナに誘起される高周波電流が信号線を伝わって無線回路に悪影響を及ぼす懸念がある。さらに、この携帯電話機では、信号線の終端の負荷によっては高周波電流が熱損になり、アンテナ特性を著しく劣化させることも考えられる。
【００１２】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、例えば携帯電話機などに内蔵される回路基板や部品の実装条件によらず、簡単な構成で広帯域なアンテナ特性を備えた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】
本発明の携帯無線装置は、第１，第２の二つの地導体と、これら第１の地導体及び第２の地導体上にそれぞれ設けられた所定の回路同士を電気的に接続する信号線と、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に高周波信号を供給するための導体線とを絶縁体を介して一体的に形成し、第１の地導体と第２の地導体とを電気的に接続する接続手段と、導体線に一端が接続され、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に設けられた給電点に他端が接続されて給電を行う給電線とを備えてアンテナを構成していることにより、上述した課題を解決する。
また、本発明の携帯無線装置は、第１，第２の地導体と、これら第１の地導体及び第２の地導体上にそれぞれ設けられた回路同士を電気的に接続する信号線と、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に高周波信号を供給するための導体線とを絶縁体を介して一体的に形成し、第１の地導体と第２の地導体とを電気的に接続する接続手段と、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方の地導体の一部に一端が接続され、他方の地導体に設けられた給電点に他端が接続されて給電を行う給電線とを備えてアンテナを構成していることにより、上述した課題を解決する。
【００１４】
本発明の携帯無線装置によれば、絶縁体を介して信号線と一体化された導体線がアンテナの一部として動作することになる。また、本発明の携帯無線装置によれば、前記絶縁体が信号線と導体線との間を電気的に遮蔽するため、前記導体線が前記信号線に影響を及ぼすことがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係る携帯無線装置を携帯電話機に適用した例である。
【００１６】
「第１の実施の形態」
第１の実施の形態の携帯電話機１は、図１に示すように、第１の筐体２と第２の筐体３を有し、これら第１の筐体２と第２の筐体３をヒンジ部４を介して二つ折りに重ねた状態と開いた状態に開閉可能とする、いわゆる折り畳み式の携帯電話機である。
【００１７】
第１の筐体２には、マイク５、各種操作ボタン６、ジョグダイアル７などの他に携帯電話機として必要なＲＦ回路や送受信回路などの各種回路部が設けられている。同様に、第２の筐体３には、レシーバ８、画像表示部９などの他にディスプレイ駆動回路などの各種回路部が設けられている。また、これら第１の筐体２と第２の筐体３には、携帯無線装置を構成するアンテナが内蔵されている。
【００１８】
アンテナ１０は、図２及び図３に示すように、第１の地導体１１と、第２の地導体１２と、これら第１の地導体１１と第２の地導体１２を接続し且つアンテナの一部として動作する接続手段であるフレキシブルプリント配線基板１３と、このフレキシブルプリント配線基板１３の一部に接続して給電を行う給電線１４とを有している。
【００１９】
第１の地導体１１は、各種操作ボタン６などが設けられた第１の筐体２に内蔵されている。この第１の地導体１１は、図２に示すように、平面略長方形状をなす矩形体として形成されている。そして、この第１の地導体１１の上には、例えばＲＦ回路部や送受信回路部などから構成される無線回路部１５やその他の各種回路部が設けられている。
【００２０】
第２の地導体１２は、画像表示部９などが設けられた第２の筐体３に内蔵されている。この第２の地導体１２も第１の地導体１１と同様に、図２に示すように、平面略長方形状をなす矩形体として形成されている。そして、この第２の地導体１２の上には、例えば液晶ディスプレイなどの画像表示部９を駆動制御するディスプレイ駆動回路部１６やその他の各種回路部が設けられている。
【００２１】
フレキシブルプリント配線基板１３は、図２及び図３に示すように、所定間隔を置いて配置された第１の地導体１１と第２の地導体１２を連結するように接続されている。かかるフレキシブルプリント配線基板１３の一端部１３ａは、第２の地導体１２と相対向する側の前記第１の地導体１１の一端縁１１ａ近傍部に設けられた第１コネクタ１７に接続されている。一方、フレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂは、第１の地導体１１と相対向する側の前記第２の地導体１２の一端縁１２ａ近傍部に設けられた第２コネクタ１８に接続されている。そして、このフレキシブルプリント配線基板１３のほぼ中央部分１３ｃは、ヒンジ部４を構成する回動軸１９の周りにある程度のたるみを持って巻き付けられるべくループ状に丸められている。
【００２２】
前記フレキシブルプリント配線基板１３は、図４に示す示すように、第１の地導体１１上に設けられた無線回路部１５やその他の各種回路部と、第２の地導体１２上に設けられたディスプレイ駆動回路部１６やその他の各種回路部とを電気的に接続する信号線２０を絶縁体２１で覆うようにして形成された、可撓性を有したフラットケーブルである。
【００２３】
信号線２０は、第１コネクタ１７と第２コネクタ１８をそれぞれ介して第１の地導体１１と第２の地導体１２上にそれぞれ設けられた回路部同士を電気的に接続する。例えば、ある信号線２０は、第１の地導体１１上に設けられた電源回路部からの駆動制御信号を、第２の地導体１２上に設けられたディスプレイ駆動回路部１６に転送する。
【００２４】
また、このフレキシブルプリント配線基板１３には、第２の地導体１２に高周波信号を供給してアンテナの一部として動作させるための導体線２２（図２中斜線で表示されている部分）が形成されている。この導体線２２は、信号線２０に対して影響を与えることのないように、充分な厚みとされた絶縁体２１上に導電性金属材料をメッキすることによって細長い帯状パターン（メッキ層）として形成されている。そして、この導体線２２は、第１コネクタ１７及び第２コネクタ１８を介して第１の地導体１１と第２の地導体１２に接続（接地）されている。この実施の形態では、導体線２２は、信号線２０を挟んで絶縁体２１の上下面２１ａ、２１ｂにそれぞれ形成されている。
【００２５】
なお、この導体線２２は、フレキシブルプリント配線基板１３の有する可撓性を失わない程度の厚みにすることが好ましい。また、この導体線２２の上には、当該導体線２２を保護すべく必要に応じて絶縁性を有した保護膜層を形成することが望ましい。
【００２６】
給電線１４は、図２及び図３に示すように、第１の地導体１１とフレキシブルプリント配線基板１３との間に跨って設けられている。給電点２３は、第２の地導体１２と相対向する側の前記第１の地導体１１の一端縁１１ａ近傍部に設けられている。この例では、第１コネクタ１７が設けられた一方のコーナー部とは反対側の他方のコーナー部近傍に給電点２３を設けている。
【００２７】
そして、この給電線１４の一端部１４ａは、前記フレキシブルプリント配線基板１３の一部に電気的に接続されている。すなわち、給電線１４の一端部１４ａは、信号線２０と一体的に形成されたフレキシブルプリント配線基板１３の導体線２２に接続されている。このため、無線回路部１５からアンテナ１０に供給される高周波信号（ＲＦ信号）は、給電線１４から導体線２２を介して第２の地導体１２に供給されるようになっている。このように、第１の実施の形態の携帯無線装置では、信号線２０とは全く別のラインとして高周波信号を供給するための導体線２２が、同一のフレキシブルプリント配線基板１３上に設けられた構造となっている。
【００２８】
以上のように構成されたアンテナ１０は、図５に示すように、例えば逆Ｆアンテナとして動作する。図５には、前記アンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、逆Ｆアンテナの該当部分に当てはめてある。第１の実施の形態のアンテナ１０においては、グランドとして機能する第１の地導体１１上に設けられた無線回路部１５から供給された高周波信号は、給電点２３を介して給電線１４を通りフレキシブルプリント配線基板１３に形成された導体線２２へと供給される。そして、この高周波信号は、導体線２２を通り第２コネクタ１８を介して前記第２の地導体１２に供給される。つまり、第１の実施の形態のアンテナ１０は、第１の地導体１１がグランド（アース）として動作し、第２の地導体１２と導体線２２の一部がアンテナエレメントとして動作する、いわば逆Ｆアンテナとして機能する。
【００２９】
図６は、第１の実施の形態のアンテナ１０について電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを示している。なお、計算に際しては、フレキシブルプリント配線基板１３、第１の地導体１１及び第２の地導体１２は理想的なシールドがなされており、導体抵抗が無い完全導体を想定して計算している。また、ここでは、周波数帯のねらいを４７０〜７７０ＭＨｚとしている。
【００３０】
このスミスチャートによれば、広帯域特性となるα型の軌跡が明らかにこのチャートに示されていることが判る。これは、図７に示す電流のモードの合成で説明することができる。つまり、図７に示すように、アンテナ１０の給電点２３からフレキシブルプリント配線基板１３に形成された導体線２２を介して第２の地導体１２に流れる電流のモードＩ１と、アンテナ１０の給電点２３からフレキシブルプリント配線基板１３に形成された導体線２２を介して第１の地導体１１を通り給電点２３に帰還する電流のモードＩ２が組み合わせられることによって、広帯域特性が実現できることが理解される。
【００３１】
なお、第１の実施の形態のアンテナ１０と比較するために、前述した従来技術に挙げた特許文献１（特開２０００−２１６６１１号公報）に開示されている折り畳み式移動電話機に設けられたアンテナについて、電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを図８に示す。この図８のスミスチャートによれば、直列共振の単共振の等価回路で近似できるインピーダンス特性を有しているため、α型の軌跡が見られず広帯域特性にはなっていないことが判る。
【００３２】
また、前記したシミュレーション結果では、例えば２５０Ωの特性インピーダンスにおいて広帯域特性を有しているが、携帯電話機などのシステムにおいて多く使用されている５０Ω系で整合を図る必要があるときには、フレキシブルプリント配線基板１３の長さを最適化したり、整合回路を付加することによって広帯域特性を維持したままインピーダンスをステップダウンすることができる。
【００３３】
例えば、これを実現するには、図９に示すように、アンテナ２４と交流電源２５との間に直列配置させた２つのコンデンサ２６、２７間に、一端を接地させた抵抗２８を接続してなるＴ型の位相器を使用する。図１０には、この位相器を、第１の実施の形態のアンテナ１０の給電点２３と給電線１４との間に設けて、電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを示す。この結果、比帯域幅４０％以上の帯域において、リターンロス約５ｄＢ以内で整合が図れていることが確認できる。
【００３４】
以上のようにして構成されたアンテナ１０を備えた携帯無線装置では、第１の地導体１１と第２の地導体１２上にそれぞれ設けられた回路同士を電気的に接続する信号線２０が形成されたフレキシブルプリント配線基板１３に、この信号線２０に影響を与えることなく高周波信号を第２の地導体１２に供給するための導体線２２を一体化させているため、極めて簡単な構造で広帯域特性を実現することができる。
【００３５】
「第２の実施の形態」
第２の実施の形態は、フレキシブルプリント配線基板１３に形成した導体線２２に給電を行うのではなく、第２の地導体１２に直接給電を行った例である。この第２の実施の形態のアンテナ１０においては、第１の実施の形態と同一構成部品には同一の符号を付するものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００３６】
すなわち、第２の実施の形態のアンテナ１０は、図１１及び図１２に示すように、給電線１４の一端部１４ａを、第２の地導体１２に接続させることによって接地させている。この第２の実施の形態のアンテナ１０は、やはり第１の実施の形態のアンテナ１０と同様、いわば逆Ｆアンテナとして動作する。
【００３７】
図１３には、第２の実施の形態のアンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、逆Ｆアンテナの該当部分に当てはめてある。このアンテナ１０では、給電線１４の接続位置が異なるだけで基本的には第１の実施の形態のアンテナ１０と同じく逆Ｆアンテナとして動作する。このように、第２の地導体１２に直接給電を行う構成としたアンテナ１０では、図１４に示すように、給電点２３から給電線１４を介して第２の地導体１２に流れる電流のモードＩ３と、給電点２３から第２の地導体１２を通りフレキシブルプリント配線基板１３の導体線２２を介して第１の地導体１１を通り給電点２３に帰還する電流のモードＩ４とが組み合わされることによって、広帯域特性を実現する。
【００３８】
「第３の実施の形態」
第３の実施の形態は、第２の実施の形態のアンテナ１０に対してフレキシブルプリント配線基板１３の長さを延長し、そのフレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第１の地導体１１から離れた第２の地導体１２の上端側における他端縁１２ｂ近傍部に接続した例である。この第３の実施の形態のアンテナ１０においては、第２の実施の形態と同一の構成部品には同一の符号を付するものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００３９】
すなわち、フレキシブルプリント配線基板１３は、図１５及び図１６に示すように、第２の地導体１２に接続する他端部１３ｂを、第１の地導体１１から離れた第２の地導体１２の上端である他端縁１２ｂ近傍部に設けた第２コネクタ１８に接続させている。このように、第３の実施の形態のアンテナ１０においては、第２の地導体１２に接続させるフレキシブルプリント配線基板１３の接続位置を、第１の地導体１１から離れた上端側の他端縁１２ｂ近傍位置に設けることによって、当該フレキシブルプリント配線基板１３の長さを長くしている。
【００４０】
以上のようにして構成された第３の実施の形態のアンテナ１０は、図１７に示すように、例えば折返しアンテナとして動作する。図１７には、前記アンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、折返しアンテナの該当部分に当てはめてある。この第３の実施の形態のアンテナ１０は、給電線１４と第２の地導体１２が一方のモノポールアンテナのエレメントとして機能すると共に、フレキシブルプリント配線基板１３（具体的には導体線２２）が他方のモノポールアンテナのエレメントとして機能し、さらに第２コネクタ１８がこれら両エレメントの先端同士を短絡することによって、いわば折返しアンテナを構成している。
【００４１】
この折返しアンテナとして動作する第３の実施の形態のアンテナ１０は、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントと、フレキシブルプリント配線基板１３（具体的には導体線２２）からなるエレメントには、同一方向に電流がそれぞれ流れる。また、このアンテナ１０では、図１７に示すように、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントで発生する放射モードＡ１と、フレキシブルプリント配線基板１３からなるエレメントで発生する放射モードＡ１は、同一の向きになる。また、このアンテナ１０では、給電線１４及び第２の地導体１２からからなるエレメントから第２コネクタ１８を介してフレキシブルプリント配線基板１３を通り給電点２３へと帰還するループのモードＢ１が発生する。これら放射モードＡ１とループのモードＢ１を合わせることによって、この第３の実施の形態のアンテナ１０では、広帯域特性が得られる。
【００４２】
図１８は、第３の実施の形態のアンテナ１０について電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを示す。なお、計算に際しては、第１の実施の形態と同様に、フレキシブルプリント配線基板１３、第１の地導体１１及び第２の地導体１２は理想的なシールドがなされており、導体抵抗が無い完全導体を想定して計算している。また、同様に周波数帯のねらいを４７０〜７７０ＭＨｚとしている。
【００４３】
このスミスチャートから判るように、第１の実施の形態のアンテナ１０と同様にスミスチャート上でねらいとしている周波数帯において、広帯域特性となるα型の軌跡が得られていることが判る。これは、図１９に示す電流のモードの合成で説明することができる。図１９には、給電点２３から給電線１４を介して第２の地導体１２に流れるモノポールアンテナの電流モードＩ５と、第１の地導体１１からフレキシブルプリント配線基板１３を流れるモノポールアンテナの同相の電流モードＩ６と、フレキシブルプリント配線基板１３から第１の地導体１１に流れるモノポールアンテナの逆相の電流モードＩ７とが発生している。
【００４４】
このため、この第３の実施の形態のアンテナ１０では、それぞれのエレメントに流れる電流が同相の電流モードＩ５，Ｉ６と逆相の電流モードＩ７を有することにより、広帯域化を図ることができると共にインピーダンスのステップアップを実現することもできる。例えば、このアンテナ１０では、両エレメント（主として第２の地導体１２と、フレキシブルプリント配線基板１３）の対向距離と、エレメントの横幅の比を適宜変化させることによって、特性インピーダンスが調整できるため、インピーダンス特性の調整が可能となる。したがって、本発明では、携帯無線装置で使用する利用帯域に合わせたアンテナ１０を簡単に作成することができる。
【００４５】
「第４の実施の形態」
第４の実施の形態は、第３の実施の形態のアンテナ１０に対して、フレキシブルプリント配線基板１３の長さをほぼ半分程度の長さにして、その他端部１３ｂを第２の地導体１２のほぼ中間位置に設けた第２コネクタ１８に接続し、さらにその第２コネクタ１８に新たに用意した別のフレキシブルプリント配線基板を接続した構成としている。この第４の実施の形態のアンテナ１０においては、第３の実施の形態と同一の構成部品には同一の符号を付すものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００４６】
すなわち、第３の実施の形態のアンテナ１０では、図２０及び図２１に示すように、第１の地導体１１と第２の地導体１２を連結するフレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第２の地導体１２の長手方向におけるほぼ中央位置に設けた第２コネクタ１８に接続させている。そしてさらに、前記フレキシブルプリント配線基板１３とは別に新たに用意した延長用の第２フレキシブルプリント配線基板２９を、この第２コネクタ１８に接続している。第２フレキシブルプリント配線基板２９は、前記したフレキシブルプリント配線基板１３と同様、信号線２０と導体線２２を絶縁体２１を介して一体化して形成したものであり、その一端部２９ａのみを第２コネクタ１８に接続させて他端部２９ｂは第２の地導体１２には接続させていない。
【００４７】
なお、この第２フレキシブルプリント配線基板２９と前記したフレキシブルプリント配線基板１３は、第２コネクタ１８を介してそれぞれの導体線２２同士を接続させている。なお、この第２フレキシブルプリント配線基板２９は、アンテナ１０の一部としてのみ使用するため、絶縁体２１上に導体線２２のみを形成して信号線２０を形成しない構造としても構わない。
【００４８】
このように構成された第４の実施の形態のアンテナ１０は、図２２に示すように、いわば折返しアンテナとして動作する。図２２には、前記アンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、折返しアンテナの該当部分に当てはめてある。このアンテナ１０は、第３の実施の形態のアンテナ１０の両エレメントの先端にさらにエレメントを設けることにより、エレメント全体の長さを延長した構造とされている。具体的には、このアンテナ１０は、給電線１４と第２の地導体１２が一方のモノポールアンテナのエレメントとして機能すると共に、フレキシブルプリント配線基板１３とこれに延長して設けられた第２フレキシブルプリント配線基板２９（具体的には導体線２２）が他方のモノポールアンテナのエレメントとして機能し、さらに第２コネクタ１８がこれらエレメント同士をその途中で短絡することによって、いわば折返しアンテナを構成している。
【００４９】
この第４の実施の形態のアンテナ１０は、第３の実施の形態のアンテナ１０と同様に、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントと、フレキシブルプリント配線基板１３及びこれに延長される第２フレキシブルプリント配線基板２９からなるエレメントには、同一方向に電流がそれぞれ流れる。また、このアンテナ１０では、図２２に示すように、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントで発生する放射モードＡ２と、フレキシブルプリント配線基板１３及びこれに延長される第２フレキシブルプリント配線基板２９からなるエレメントで発生される放射モードＡ２は、同一の向きになる。また、このアンテナ１０では、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントから第２コネクタ１８を介してフレキシブルプリント配線基板１３を通り給電点２３へと帰還するループのモードＢ２が発生する。これら放射モードＡ２とループのモードＢ２を合わせることによって、この第４の実施の形態のアンテナ１０では、第３の実施の形態のアンテナ１０と同様に、広帯域特性が得られる。
【００５０】
また、この第４の実施の形態のアンテナ１０では、第３の実施の形態のアンテナ１０と同様、図２３に示すように、給電点２３から給電線１４を介して第２の地導体１２に流れるモノポールアンテナの電流モードＩ８と、第１の地導体１１からフレキシブルプリント配線基板１３及びこれに接続される第２フレキシブルプリント配線基板２９を流れるモノポールアンテナの同相の電流モードＩ９と、第２フレキシブルプリント配線基板２９及びこれに接続されるフレキシブルプリント配線基板１３から第１の地導体１１に流れるモノポールアンテナの逆相の電流モードＩ１０とが発生している。
【００５１】
このため、この第４の実施の形態のアンテナ１０では、やはり第３の実施の形態のアンテナ１０と同様、それぞれのエレメントに流れる電流が同相の電流モードＩ８，Ｉ９と逆相の電流モードＩ１０を有することによって、広帯域化を図ることができると共にインピーダンスのステップアップを実現することもできる。このアンテナ１０によれば、第２コネクタ１８に接続した第２フレキシブルプリント配線基板２９の長さを調整することによって、携帯無線装置で使用する利用帯域に合わせてアンテナ特性を微調整することが可能となる。
【００５２】
なお、この第４の実施の形態のアンテナ１０を別の角度からみると、２つのエレメント（主として第２の地導体１２と、フレキシブルプリント配線基板１３及びこれに接続される第２フレキシブルプリント配線基板２９）間の短絡位置を変化させることにより、２つのエレメントにおいて逆相で流れる電気長を変化させてインピーダンス特性を調整することができる。
【００５３】
「第５の実施の形態」
第５の実施の形態は、第１の実施の形態のアンテナ１０の第１の地導体１１と第２の地導体１２を縦長方向に配置するのではなく、横長方向に配置したものである。この第５の実施の形態のアンテナ１０においては、第１の実施の形態と同一の構成部品には同一の符号を付すものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００５４】
すなわち、第５の実施の形態のアンテナ１０では、図２４に示すように、長手方向を横（水平方向）に向けて第１の地導体１１と第２の地導体１２を配置し、それぞれの第１の地導体１１と第２の地導体１２の相対向する長手方向における一端縁１１ｃ、１２ｃ近傍部にフレキシブルプリント配線基板１３を接続した構成としている。
【００５５】
この第５の実施の形態のアンテナ１０は、例えば携帯電話機１に限らずノート型のパーソナルコンピュータやハンドヘルドＰＣ或いは通信機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末装置にも内蔵することができる。
【００５６】
［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００５７】
上述の第１〜第５の実施の形態では、絶縁体２１で覆った信号線２０の上下面２１ａ、２１ｂに導体線２２を積層させて、フレキシブルプリント配線基板１３に信号線２０と導体線２２を一体化させたが、図２５に示すように、フレキシブルプリント配線基板１３の両側縁に幅広の導体線２２をその長手方向に沿ってそれぞれ形成するようにしてもよい。
【００５８】
このように、フレキシブルプリント配線基板１３の幅方向に導体線２２をケーブル長手方向に沿って形成すれば、既存のフレキシブルプリント配線基板に簡単に後加工するだけでこのフレキシブルプリント配線基板１３を作成することができる。
【００５９】
また、第３の実施の形態では、フレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第２の地導体１２の上端側の他端縁１２ｂ近傍に接続させたが、利用帯域に合わせてアンテナ特性の微調整を行うことができるように、このフレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第２の地導体１２の一端縁１２ａと他端縁１２ｂとの任意の位置に接続させるようにしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、回路基板や部品の実装条件に拘わらず、簡単な構成で広帯域なアンテナ特性を有した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】本発明にかかる携帯無線装置を折り畳み式の携帯電話機に適用した例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図３】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図４】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナに使用するフレキシブルプリント配線基板の要部拡大断面図である。
【図５】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが逆Ｆアンテナとして動作することを示す図である。
【図６】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図７】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図８】特許文献１の折り畳み式移動電話機に設けられたアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図９】第１の実施の形態の携帯無線装置に対して広帯域特性を維持したままインピーダンスをステップダウンさせることを実現させるために給電点と給電線の間に介在させる位相器の一例を示す図である。
【図１０】図９に示す位相器を第１の実施の形態の携帯無線装置に設けられたアンテナの給電点と給電線との間に設けたアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図１１】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図１２】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図１３】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが逆Ｆアンテナとして動作することを示す図である。
【図１４】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図１５】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図１６】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図１７】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが折返しアンテナとして動作することを示す図である。
【図１８】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図１９】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図２０】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図２１】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図２２】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが折返しアンテナとして動作することを示す図である。
【図２３】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図２４】第５の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図２５】フレキシブルプリント配線基板の両側縁に幅広の導体線をその長手方向に沿って設けたフレキシブルプリント配線基板の他の例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１…携帯電話機
２…第１の筐体
３…第２の筐体
４…ヒンジ部
１０…アンテナ
１１…第１の地導体
１２…第２の地導体
１３…フレキシブルプリント配線基板
１４…給電線
１５…無線回路部
１６…ディスプレイ駆動回路部
１７…第１コネクタ
１８…第２コネクタ
２０…信号線
２１…絶縁体
２２…導体線
２３…給電点
２９…第２フレキシブルプリント配線基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線装置に関し、詳細には簡単な構成で且つ広帯域特性が得られるアンテナを備えた携帯無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば折り畳み式の携帯電話機にアンテナを組み込むためには、携帯電話機の小型化の要求や携帯電話機に内蔵される各回路部からの影響を受けないように、アンテナ特性の向上を図るための多くの工夫がこれまでになされている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の折り畳み式移動電話機は、移動電話機に必要な部品を二つからなる筐体のうち一方の筐体内に全て収納し、もう一方の筐体には窓を設けた導電性膜を形成してある。そして、この折り畳み式移動電話機では、前記導電性膜をアンテナエレメントとし、部品を収納した筐体内の基板を地導体とすることで、電話機を開いたときにはモノポールアンテナを構成し、電話機を折り畳んだときにはパッチアンテナとして動作させるように構成してある。
【０００４】
特許文献２に記載の携帯無線機は、筐体の屈曲部分にアンテナを取り付けた携帯無線機であり、二つの筐体を跨ぐ接続ケーブルの中間に抵抗やインダクタを設けることにより、筐体内に設けた上下の回路を高周波的に遮断した構成としている。
【０００５】
特許文献３に記載の携帯電話機は、一方の筐体内にアンテナとして動作する板状のエレメントを内蔵すると共に、他方の筐体に内蔵した送受信回路を前記エレメントに給電線を介して接続させている。そして、この携帯電話機では、板状のエレメントに部品埋め込み用の穴を複数形成することによって、回路基板上の部品などからの影響を遮断し、携帯電話機を開いたときには前記板状のエレメントをモノポールアンテナとして動作させるように構成したものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２１６６１１号公報（第３頁、第１図〜第３図）
【特許文献２】
特開平９−２７０７２８号公報（第２頁、第３図及び第４図）
【特許文献３】
特開２００１−１５６８９８号公報（第４頁及び第５頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の折り畳み式移動電話機では、モノポールアンテナとして動作を行わせるためには、導電性膜と、部品を収納した筐体内部の基板とが高周波において遮断されていることが必要である。
【０００８】
しかしながら、上下の基板がプリント配線基板で接続されている場合、これら導電性膜と前記プリント配線基板は同電位になっている。このため、この折り畳み式移動電話機では、アンテナ特性の向上を望むことが難しい。
【０００９】
この問題を解決する手段の一つとして、先の特許文献２に記載の携帯無線機が挙げられる。しかしながら、この携帯無線機は、抵抗やインダクタの部品などによっては、遮断できる周波数帯が限定されるため、広帯域な周波数帯を利用するシステムにおいては全周波数帯域で遮断が困難となる。また、この携帯無線機では、接続ケーブルで伝送される制御信号などの伝送特性（パルス信号の時定数）に遅延を生じさせる問題がある。
【００１０】
そして、さらにこれらの問題を解決する手段の一つとして、先の特許文献３に記載の携帯電話機が挙げられる。しかし、この携帯電話機では、前記部品の中には接続ケーブルを介して両基板のグランド面が短絡されている部品がある場合、板状アンテナとの距離を充分にとらないとアンテナ特性が劣化する場合がある。
【００１１】
また、この携帯電話機では、導電性膜に形成した穴を波長に対して大きくとってしまうと、この穴によって異なる電流のモードが発生し（つまり、前記穴がスロットアンテナ又はノッチアンテナとして動作する）アンテナ特性に影響を与えてしまう。また、この携帯電話機では、使用する周波数帯によっては接続ケーブル中の信号線と板状アンテナが容量によって結合または短絡され、板状アンテナに誘起される高周波電流が信号線を伝わって無線回路に悪影響を及ぼす懸念がある。さらに、この携帯電話機では、信号線の終端の負荷によっては高周波電流が熱損になり、アンテナ特性を著しく劣化させることも考えられる。
【００１２】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、例えば携帯電話機などに内蔵される回路基板や部品の実装条件によらず、簡単な構成で広帯域なアンテナ特性を備えた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】
本発明の携帯無線装置は、第１，第２の二つの地導体と、これら第１の地導体及び第２の地導体上にそれぞれ設けられた所定の回路同士を電気的に接続する信号線と、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に高周波信号を供給するための導体線とを絶縁体を介して一体的に形成し、第１の地導体と第２の地導体とを電気的に接続する接続手段と、導体線に一端が接続され、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に設けられた給電点に他端が接続されて給電を行う給電線とを備えてアンテナを構成していることにより、上述した課題を解決する。
また、本発明の携帯無線装置は、第１，第２の地導体と、これら第１の地導体及び第２の地導体上にそれぞれ設けられた回路同士を電気的に接続する信号線と、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に高周波信号を供給するための導体線とを絶縁体を介して一体的に形成し、第１の地導体と第２の地導体とを電気的に接続する接続手段と、第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方の地導体の一部に一端が接続され、他方の地導体に設けられた給電点に他端が接続されて給電を行う給電線とを備えてアンテナを構成していることにより、上述した課題を解決する。
【００１４】
本発明の携帯無線装置によれば、絶縁体を介して信号線と一体化された導体線がアンテナの一部として動作することになる。また、本発明の携帯無線装置によれば、前記絶縁体が信号線と導体線との間を電気的に遮蔽するため、前記導体線が前記信号線に影響を及ぼすことがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係る携帯無線装置を携帯電話機に適用した例である。
【００１６】
「第１の実施の形態」
第１の実施の形態の携帯電話機１は、図１に示すように、第１の筐体２と第２の筐体３を有し、これら第１の筐体２と第２の筐体３をヒンジ部４を介して二つ折りに重ねた状態と開いた状態に開閉可能とする、いわゆる折り畳み式の携帯電話機である。
【００１７】
第１の筐体２には、マイク５、各種操作ボタン６、ジョグダイアル７などの他に携帯電話機として必要なＲＦ回路や送受信回路などの各種回路部が設けられている。同様に、第２の筐体３には、レシーバ８、画像表示部９などの他にディスプレイ駆動回路などの各種回路部が設けられている。また、これら第１の筐体２と第２の筐体３には、携帯無線装置を構成するアンテナが内蔵されている。
【００１８】
アンテナ１０は、図２及び図３に示すように、第１の地導体１１と、第２の地導体１２と、これら第１の地導体１１と第２の地導体１２を接続し且つアンテナの一部として動作する接続手段であるフレキシブルプリント配線基板１３と、このフレキシブルプリント配線基板１３の一部に接続して給電を行う給電線１４とを有している。
【００１９】
第１の地導体１１は、各種操作ボタン６などが設けられた第１の筐体２に内蔵されている。この第１の地導体１１は、図２に示すように、平面略長方形状をなす矩形体として形成されている。そして、この第１の地導体１１の上には、例えばＲＦ回路部や送受信回路部などから構成される無線回路部１５やその他の各種回路部が設けられている。
【００２０】
第２の地導体１２は、画像表示部９などが設けられた第２の筐体３に内蔵されている。この第２の地導体１２も第１の地導体１１と同様に、図２に示すように、平面略長方形状をなす矩形体として形成されている。そして、この第２の地導体１２の上には、例えば液晶ディスプレイなどの画像表示部９を駆動制御するディスプレイ駆動回路部１６やその他の各種回路部が設けられている。
【００２１】
フレキシブルプリント配線基板１３は、図２及び図３に示すように、所定間隔を置いて配置された第１の地導体１１と第２の地導体１２を連結するように接続されている。かかるフレキシブルプリント配線基板１３の一端部１３ａは、第２の地導体１２と相対向する側の前記第１の地導体１１の一端縁１１ａ近傍部に設けられた第１コネクタ１７に接続されている。一方、フレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂは、第１の地導体１１と相対向する側の前記第２の地導体１２の一端縁１２ａ近傍部に設けられた第２コネクタ１８に接続されている。そして、このフレキシブルプリント配線基板１３のほぼ中央部分１３ｃは、ヒンジ部４を構成する回動軸１９の周りにある程度のたるみを持って巻き付けられるべくループ状に丸められている。
【００２２】
前記フレキシブルプリント配線基板１３は、図４に示す示すように、第１の地導体１１上に設けられた無線回路部１５やその他の各種回路部と、第２の地導体１２上に設けられたディスプレイ駆動回路部１６やその他の各種回路部とを電気的に接続する信号線２０を絶縁体２１で覆うようにして形成された、可撓性を有したフラットケーブルである。
【００２３】
信号線２０は、第１コネクタ１７と第２コネクタ１８をそれぞれ介して第１の地導体１１と第２の地導体１２上にそれぞれ設けられた回路部同士を電気的に接続する。例えば、ある信号線２０は、第１の地導体１１上に設けられた電源回路部からの駆動制御信号を、第２の地導体１２上に設けられたディスプレイ駆動回路部１６に転送する。
【００２４】
また、このフレキシブルプリント配線基板１３には、第２の地導体１２に高周波信号を供給してアンテナの一部として動作させるための導体線２２（図２中斜線で表示されている部分）が形成されている。この導体線２２は、信号線２０に対して影響を与えることのないように、充分な厚みとされた絶縁体２１上に導電性金属材料をメッキすることによって細長い帯状パターン（メッキ層）として形成されている。そして、この導体線２２は、第１コネクタ１７及び第２コネクタ１８を介して第１の地導体１１と第２の地導体１２に接続（接地）されている。この実施の形態では、導体線２２は、信号線２０を挟んで絶縁体２１の上下面２１ａ、２１ｂにそれぞれ形成されている。
【００２５】
なお、この導体線２２は、フレキシブルプリント配線基板１３の有する可撓性を失わない程度の厚みにすることが好ましい。また、この導体線２２の上には、当該導体線２２を保護すべく必要に応じて絶縁性を有した保護膜層を形成することが望ましい。
【００２６】
給電線１４は、図２及び図３に示すように、第１の地導体１１とフレキシブルプリント配線基板１３との間に跨って設けられている。給電点２３は、第２の地導体１２と相対向する側の前記第１の地導体１１の一端縁１１ａ近傍部に設けられている。この例では、第１コネクタ１７が設けられた一方のコーナー部とは反対側の他方のコーナー部近傍に給電点２３を設けている。
【００２７】
そして、この給電線１４の一端部１４ａは、前記フレキシブルプリント配線基板１３の一部に電気的に接続されている。すなわち、給電線１４の一端部１４ａは、信号線２０と一体的に形成されたフレキシブルプリント配線基板１３の導体線２２に接続されている。このため、無線回路部１５からアンテナ１０に供給される高周波信号（ＲＦ信号）は、給電線１４から導体線２２を介して第２の地導体１２に供給されるようになっている。このように、第１の実施の形態の携帯無線装置では、信号線２０とは全く別のラインとして高周波信号を供給するための導体線２２が、同一のフレキシブルプリント配線基板１３上に設けられた構造となっている。
【００２８】
以上のように構成されたアンテナ１０は、図５に示すように、例えば逆Ｆアンテナとして動作する。図５には、前記アンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、逆Ｆアンテナの該当部分に当てはめてある。第１の実施の形態のアンテナ１０においては、グランドとして機能する第１の地導体１１上に設けられた無線回路部１５から供給された高周波信号は、給電点２３を介して給電線１４を通りフレキシブルプリント配線基板１３に形成された導体線２２へと供給される。そして、この高周波信号は、導体線２２を通り第２コネクタ１８を介して前記第２の地導体１２に供給される。つまり、第１の実施の形態のアンテナ１０は、第１の地導体１１がグランド（アース）として動作し、第２の地導体１２と導体線２２の一部がアンテナエレメントとして動作する、いわば逆Ｆアンテナとして機能する。
【００２９】
図６は、第１の実施の形態のアンテナ１０について電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを示している。なお、計算に際しては、フレキシブルプリント配線基板１３、第１の地導体１１及び第２の地導体１２は理想的なシールドがなされており、導体抵抗が無い完全導体を想定して計算している。また、ここでは、周波数帯のねらいを４７０〜７７０ＭＨｚとしている。
【００３０】
このスミスチャートによれば、広帯域特性となるα型の軌跡が明らかにこのチャートに示されていることが判る。これは、図７に示す電流のモードの合成で説明することができる。つまり、図７に示すように、アンテナ１０の給電点２３からフレキシブルプリント配線基板１３に形成された導体線２２を介して第２の地導体１２に流れる電流のモードＩ１と、アンテナ１０の給電点２３からフレキシブルプリント配線基板１３に形成された導体線２２を介して第１の地導体１１を通り給電点２３に帰還する電流のモードＩ２が組み合わせられることによって、広帯域特性が実現できることが理解される。
【００３１】
なお、第１の実施の形態のアンテナ１０と比較するために、前述した従来技術に挙げた特許文献１（特開２０００−２１６６１１号公報）に開示されている折り畳み式移動電話機に設けられたアンテナについて、電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを図８に示す。この図８のスミスチャートによれば、直列共振の単共振の等価回路で近似できるインピーダンス特性を有しているため、α型の軌跡が見られず広帯域特性にはなっていないことが判る。
【００３２】
また、前記したシミュレーション結果では、例えば２５０Ωの特性インピーダンスにおいて広帯域特性を有しているが、携帯電話機などのシステムにおいて多く使用されている５０Ω系で整合を図る必要があるときには、フレキシブルプリント配線基板１３の長さを最適化したり、整合回路を付加することによって広帯域特性を維持したままインピーダンスをステップダウンすることができる。
【００３３】
例えば、これを実現するには、図９に示すように、アンテナ２４と交流電源２５との間に直列配置させた２つのコンデンサ２６、２７間に、一端を接地させた抵抗２８を接続してなるＴ型の位相器を使用する。図１０には、この位相器を、第１の実施の形態のアンテナ１０の給電点２３と給電線１４との間に設けて、電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを示す。この結果、比帯域幅４０％以上の帯域において、リターンロス約５ｄＢ以内で整合が図れていることが確認できる。
【００３４】
以上のようにして構成されたアンテナ１０を備えた携帯無線装置では、第１の地導体１１と第２の地導体１２上にそれぞれ設けられた回路同士を電気的に接続する信号線２０が形成されたフレキシブルプリント配線基板１３に、この信号線２０に影響を与えることなく高周波信号を第２の地導体１２に供給するための導体線２２を一体化させているため、極めて簡単な構造で広帯域特性を実現することができる。
【００３５】
「第２の実施の形態」
第２の実施の形態は、フレキシブルプリント配線基板１３に形成した導体線２２に給電を行うのではなく、第２の地導体１２に直接給電を行った例である。この第２の実施の形態のアンテナ１０においては、第１の実施の形態と同一構成部品には同一の符号を付するものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００３６】
すなわち、第２の実施の形態のアンテナ１０は、図１１及び図１２に示すように、給電線１４の一端部１４ａを、第２の地導体１２に接続させることによって接地させている。この第２の実施の形態のアンテナ１０は、やはり第１の実施の形態のアンテナ１０と同様、いわば逆Ｆアンテナとして動作する。
【００３７】
図１３には、第２の実施の形態のアンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、逆Ｆアンテナの該当部分に当てはめてある。このアンテナ１０では、給電線１４の接続位置が異なるだけで基本的には第１の実施の形態のアンテナ１０と同じく逆Ｆアンテナとして動作する。このように、第２の地導体１２に直接給電を行う構成としたアンテナ１０では、図１４に示すように、給電点２３から給電線１４を介して第２の地導体１２に流れる電流のモードＩ３と、給電点２３から第２の地導体１２を通りフレキシブルプリント配線基板１３の導体線２２を介して第１の地導体１１を通り給電点２３に帰還する電流のモードＩ４とが組み合わされることによって、広帯域特性を実現する。
【００３８】
「第３の実施の形態」
第３の実施の形態は、第２の実施の形態のアンテナ１０に対してフレキシブルプリント配線基板１３の長さを延長し、そのフレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第１の地導体１１から離れた第２の地導体１２の上端側における他端縁１２ｂ近傍部に接続した例である。この第３の実施の形態のアンテナ１０においては、第２の実施の形態と同一の構成部品には同一の符号を付するものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００３９】
すなわち、フレキシブルプリント配線基板１３は、図１５及び図１６に示すように、第２の地導体１２に接続する他端部１３ｂを、第１の地導体１１から離れた第２の地導体１２の上端である他端縁１２ｂ近傍部に設けた第２コネクタ１８に接続させている。このように、第３の実施の形態のアンテナ１０においては、第２の地導体１２に接続させるフレキシブルプリント配線基板１３の接続位置を、第１の地導体１１から離れた上端側の他端縁１２ｂ近傍位置に設けることによって、当該フレキシブルプリント配線基板１３の長さを長くしている。
【００４０】
以上のようにして構成された第３の実施の形態のアンテナ１０は、図１７に示すように、例えば折返しアンテナとして動作する。図１７には、前記アンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、折返しアンテナの該当部分に当てはめてある。この第３の実施の形態のアンテナ１０は、給電線１４と第２の地導体１２が一方のモノポールアンテナのエレメントとして機能すると共に、フレキシブルプリント配線基板１３（具体的には導体線２２）が他方のモノポールアンテナのエレメントとして機能し、さらに第２コネクタ１８がこれら両エレメントの先端同士を短絡することによって、いわば折返しアンテナを構成している。
【００４１】
この折返しアンテナとして動作する第３の実施の形態のアンテナ１０は、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントと、フレキシブルプリント配線基板１３（具体的には導体線２２）からなるエレメントには、同一方向に電流がそれぞれ流れる。また、このアンテナ１０では、図１７に示すように、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントで発生する放射モードＡ１と、フレキシブルプリント配線基板１３からなるエレメントで発生する放射モードＡ１は、同一の向きになる。また、このアンテナ１０では、給電線１４及び第２の地導体１２からからなるエレメントから第２コネクタ１８を介してフレキシブルプリント配線基板１３を通り給電点２３へと帰還するループのモードＢ１が発生する。これら放射モードＡ１とループのモードＢ１を合わせることによって、この第３の実施の形態のアンテナ１０では、広帯域特性が得られる。
【００４２】
図１８は、第３の実施の形態のアンテナ１０について電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートを示す。なお、計算に際しては、第１の実施の形態と同様に、フレキシブルプリント配線基板１３、第１の地導体１１及び第２の地導体１２は理想的なシールドがなされており、導体抵抗が無い完全導体を想定して計算している。また、同様に周波数帯のねらいを４７０〜７７０ＭＨｚとしている。
【００４３】
このスミスチャートから判るように、第１の実施の形態のアンテナ１０と同様にスミスチャート上でねらいとしている周波数帯において、広帯域特性となるα型の軌跡が得られていることが判る。これは、図１９に示す電流のモードの合成で説明することができる。図１９には、給電点２３から給電線１４を介して第２の地導体１２に流れるモノポールアンテナの電流モードＩ５と、第１の地導体１１からフレキシブルプリント配線基板１３を流れるモノポールアンテナの同相の電流モードＩ６と、フレキシブルプリント配線基板１３から第１の地導体１１に流れるモノポールアンテナの逆相の電流モードＩ７とが発生している。
【００４４】
このため、この第３の実施の形態のアンテナ１０では、それぞれのエレメントに流れる電流が同相の電流モードＩ５，Ｉ６と逆相の電流モードＩ７を有することにより、広帯域化を図ることができると共にインピーダンスのステップアップを実現することもできる。例えば、このアンテナ１０では、両エレメント（主として第２の地導体１２と、フレキシブルプリント配線基板１３）の対向距離と、エレメントの横幅の比を適宜変化させることによって、特性インピーダンスが調整できるため、インピーダンス特性の調整が可能となる。したがって、本発明では、携帯無線装置で使用する利用帯域に合わせたアンテナ１０を簡単に作成することができる。
【００４５】
「第４の実施の形態」
第４の実施の形態は、第３の実施の形態のアンテナ１０に対して、フレキシブルプリント配線基板１３の長さをほぼ半分程度の長さにして、その他端部１３ｂを第２の地導体１２のほぼ中間位置に設けた第２コネクタ１８に接続し、さらにその第２コネクタ１８に新たに用意した別のフレキシブルプリント配線基板を接続した構成としている。この第４の実施の形態のアンテナ１０においては、第３の実施の形態と同一の構成部品には同一の符号を付すものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００４６】
すなわち、第３の実施の形態のアンテナ１０では、図２０及び図２１に示すように、第１の地導体１１と第２の地導体１２を連結するフレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第２の地導体１２の長手方向におけるほぼ中央位置に設けた第２コネクタ１８に接続させている。そしてさらに、前記フレキシブルプリント配線基板１３とは別に新たに用意した延長用の第２フレキシブルプリント配線基板２９を、この第２コネクタ１８に接続している。第２フレキシブルプリント配線基板２９は、前記したフレキシブルプリント配線基板１３と同様、信号線２０と導体線２２を絶縁体２１を介して一体化して形成したものであり、その一端部２９ａのみを第２コネクタ１８に接続させて他端部２９ｂは第２の地導体１２には接続させていない。
【００４７】
なお、この第２フレキシブルプリント配線基板２９と前記したフレキシブルプリント配線基板１３は、第２コネクタ１８を介してそれぞれの導体線２２同士を接続させている。なお、この第２フレキシブルプリント配線基板２９は、アンテナ１０の一部としてのみ使用するため、絶縁体２１上に導体線２２のみを形成して信号線２０を形成しない構造としても構わない。
【００４８】
このように構成された第４の実施の形態のアンテナ１０は、図２２に示すように、いわば折返しアンテナとして動作する。図２２には、前記アンテナ１０を構成する各部材に相当する番号を、折返しアンテナの該当部分に当てはめてある。このアンテナ１０は、第３の実施の形態のアンテナ１０の両エレメントの先端にさらにエレメントを設けることにより、エレメント全体の長さを延長した構造とされている。具体的には、このアンテナ１０は、給電線１４と第２の地導体１２が一方のモノポールアンテナのエレメントとして機能すると共に、フレキシブルプリント配線基板１３とこれに延長して設けられた第２フレキシブルプリント配線基板２９（具体的には導体線２２）が他方のモノポールアンテナのエレメントとして機能し、さらに第２コネクタ１８がこれらエレメント同士をその途中で短絡することによって、いわば折返しアンテナを構成している。
【００４９】
この第４の実施の形態のアンテナ１０は、第３の実施の形態のアンテナ１０と同様に、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントと、フレキシブルプリント配線基板１３及びこれに延長される第２フレキシブルプリント配線基板２９からなるエレメントには、同一方向に電流がそれぞれ流れる。また、このアンテナ１０では、図２２に示すように、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントで発生する放射モードＡ２と、フレキシブルプリント配線基板１３及びこれに延長される第２フレキシブルプリント配線基板２９からなるエレメントで発生される放射モードＡ２は、同一の向きになる。また、このアンテナ１０では、給電線１４及び第２の地導体１２からなるエレメントから第２コネクタ１８を介してフレキシブルプリント配線基板１３を通り給電点２３へと帰還するループのモードＢ２が発生する。これら放射モードＡ２とループのモードＢ２を合わせることによって、この第４の実施の形態のアンテナ１０では、第３の実施の形態のアンテナ１０と同様に、広帯域特性が得られる。
【００５０】
また、この第４の実施の形態のアンテナ１０では、第３の実施の形態のアンテナ１０と同様、図２３に示すように、給電点２３から給電線１４を介して第２の地導体１２に流れるモノポールアンテナの電流モードＩ８と、第１の地導体１１からフレキシブルプリント配線基板１３及びこれに接続される第２フレキシブルプリント配線基板２９を流れるモノポールアンテナの同相の電流モードＩ９と、第２フレキシブルプリント配線基板２９及びこれに接続されるフレキシブルプリント配線基板１３から第１の地導体１１に流れるモノポールアンテナの逆相の電流モードＩ１０とが発生している。
【００５１】
このため、この第４の実施の形態のアンテナ１０では、やはり第３の実施の形態のアンテナ１０と同様、それぞれのエレメントに流れる電流が同相の電流モードＩ８，Ｉ９と逆相の電流モードＩ１０を有することによって、広帯域化を図ることができると共にインピーダンスのステップアップを実現することもできる。このアンテナ１０によれば、第２コネクタ１８に接続した第２フレキシブルプリント配線基板２９の長さを調整することによって、携帯無線装置で使用する利用帯域に合わせてアンテナ特性を微調整することが可能となる。
【００５２】
なお、この第４の実施の形態のアンテナ１０を別の角度からみると、２つのエレメント（主として第２の地導体１２と、フレキシブルプリント配線基板１３及びこれに接続される第２フレキシブルプリント配線基板２９）間の短絡位置を変化させることにより、２つのエレメントにおいて逆相で流れる電気長を変化させてインピーダンス特性を調整することができる。
【００５３】
「第５の実施の形態」
第５の実施の形態は、第１の実施の形態のアンテナ１０の第１の地導体１１と第２の地導体１２を縦長方向に配置するのではなく、横長方向に配置したものである。この第５の実施の形態のアンテナ１０においては、第１の実施の形態と同一の構成部品には同一の符号を付すものとし、重複する部材の説明は省略するものとする。
【００５４】
すなわち、第５の実施の形態のアンテナ１０では、図２４に示すように、長手方向を横（水平方向）に向けて第１の地導体１１と第２の地導体１２を配置し、それぞれの第１の地導体１１と第２の地導体１２の相対向する長手方向における一端縁１１ｃ、１２ｃ近傍部にフレキシブルプリント配線基板１３を接続した構成としている。
【００５５】
この第５の実施の形態のアンテナ１０は、例えば携帯電話機１に限らずノート型のパーソナルコンピュータやハンドヘルドＰＣ或いは通信機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末装置にも内蔵することができる。
【００５６】
［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００５７】
上述の第１〜第５の実施の形態では、絶縁体２１で覆った信号線２０の上下面２１ａ、２１ｂに導体線２２を積層させて、フレキシブルプリント配線基板１３に信号線２０と導体線２２を一体化させたが、図２５に示すように、フレキシブルプリント配線基板１３の両側縁に幅広の導体線２２をその長手方向に沿ってそれぞれ形成するようにしてもよい。
【００５８】
このように、フレキシブルプリント配線基板１３の幅方向に導体線２２をケーブル長手方向に沿って形成すれば、既存のフレキシブルプリント配線基板に簡単に後加工するだけでこのフレキシブルプリント配線基板１３を作成することができる。
【００５９】
また、第３の実施の形態では、フレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第２の地導体１２の上端側の他端縁１２ｂ近傍に接続させたが、利用帯域に合わせてアンテナ特性の微調整を行うことができるように、このフレキシブルプリント配線基板１３の他端部１３ｂを、第２の地導体１２の一端縁１２ａと他端縁１２ｂとの任意の位置に接続させるようにしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、回路基板や部品の実装条件に拘わらず、簡単な構成で広帯域なアンテナ特性を有した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】本発明にかかる携帯無線装置を折り畳み式の携帯電話機に適用した例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図３】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図４】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナに使用するフレキシブルプリント配線基板の要部拡大断面図である。
【図５】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが逆Ｆアンテナとして動作することを示す図である。
【図６】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図７】第１の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図８】特許文献１の折り畳み式移動電話機に設けられたアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図９】第１の実施の形態の携帯無線装置に対して広帯域特性を維持したままインピーダンスをステップダウンさせることを実現させるために給電点と給電線の間に介在させる位相器の一例を示す図である。
【図１０】図９に示す位相器を第１の実施の形態の携帯無線装置に設けられたアンテナの給電点と給電線との間に設けたアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図１１】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図１２】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図１３】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが逆Ｆアンテナとして動作することを示す図である。
【図１４】第２の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図１５】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図１６】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図１７】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが折返しアンテナとして動作することを示す図である。
【図１８】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナについて電磁界シミュレーションを行った計算結果に基づき作成したスミスチャートである。
【図１９】第３の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図２０】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図２１】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの側面図である。
【図２２】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナが折返しアンテナとして動作することを示す図である。
【図２３】第４の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの電流モードを示す図である。
【図２４】第５の実施の形態の携帯無線装置を構成するアンテナの平面図である。
【図２５】フレキシブルプリント配線基板の両側縁に幅広の導体線をその長手方向に沿って設けたフレキシブルプリント配線基板の他の例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１…携帯電話機
２…第１の筐体
３…第２の筐体
４…ヒンジ部
１０…アンテナ
１１…第１の地導体
１２…第２の地導体
１３…フレキシブルプリント配線基板
１４…給電線
１５…無線回路部
１６…ディスプレイ駆動回路部
１７…第１コネクタ
１８…第２コネクタ
２０…信号線
２１…絶縁体
２２…導体線
２３…給電点
２９…第２フレキシブルプリント配線基板
Claims (17)
- 第１の地導体と、
第２の地導体と、
前記第１の地導体及び第２の地導体上にそれぞれ設けられた所定の回路同士を電気的に接続する信号線と、前記第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に高周波信号を供給するための導体線とを絶縁体を介して一体的に形成し、前記第１の地導体と第２の地導体とを電気的に接続する接続手段と、
前記導体線に一端が接続され、前記第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に設けられた給電点に他端が接続されて給電を行う給電線と、
を備えることによりアンテナを構成した
ことを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項１記載の携帯無線装置であって、
前記接続手段は、可撓性を有したフレキシブルプリント配線基板であることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項２記載の携帯無線装置であって、
前記導体線は、メッキ層として形成されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項２記載の携帯無線装置であって、
前記導体線は、少なくとも前記フレキシブルプリント配線基板の厚み方向である表面上に形成されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項２記載の携帯無線装置であって、
前記導体線は、少なくとも前記フレキシブルプリント配線基板の長手方向である端縁部に沿って形成されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項２記載の携帯無線装置であって、
前記フレキシブルプリント配線基板の両接続端部は、前記第１の地導体と第２の地導体の相対向する端縁近傍部にそれぞれ接続されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項１記載の携帯無線装置であって、
第１の筐体と、
当該第１の筐体にヒンジ部を介して折り畳み自在に接続された第２の筐体とを有し、
前記第１の地導体は前記第１の筐体に内蔵され、前記第２の地導体は前記第２の筐体に内蔵され、前記接続手段の少なくとも一部は前記ヒンジ部に内蔵されることを特徴とする携帯無線装置。 - 第１の地導体と、
第２の地導体と、
前記第１の地導体及び第２の地導体上にそれぞれ設けられた回路同士を電気的に接続する信号線と、前記第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方に高周波信号を供給するための導体線とを絶縁体を介して一体的に形成し、前記第１の地導体と第２の地導体とを電気的に接続する接続手段と、
前記第１の地導体又は第２の地導体の何れか一方の地導体の一部に一端が接続され、他方の地導体に設けられた給電点に他端が接続されて給電を行う給電線と、
を備えることによりアンテナを構成した
ことを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項８記載の携帯無線装置であって、
前記接続手段は、可撓性を有したフレキシブルプリント配線基板であることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項９記載の携帯無線装置であって、
前記導体線は、メッキ層として形成されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項９記載の携帯無線装置であって、
前記導体線は、少なくとも前記フレキシブルプリント配線基板の厚み方向である表面上に形成されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項９記載の携帯無線装置であって、
前記導体線は、少なくとも前記フレキシブルプリント配線基板の長手方向である端縁部に沿って形成されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項９記載の携帯無線装置であって、
前記フレキシブルプリント配線基板の両接続端部は、前記第１の地導体と第２の地導体の相対向する端縁近傍部にそれぞれ接続されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項９記載の携帯無線装置であって、
前記フレキシブルプリント配線基板の一端部が、前記第１の地導体と第２の地導体の相対向する側の一端縁のうち給電点が設けられた地導体の一端縁近傍部に接続されると共に、前記フレキシブルプリント配線基板の他端部が、他方の地導体の前記一端縁と反対側の他端縁近傍部に接続されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項９記載の携帯無線装置であって、
前記フレキシブルプリント配線基板の一端部が、前記第１の地導体と第２の地導体の相対向する側の一端縁のうち給電点が設けられた地導体の一端縁近傍部に接続されると共に、前記フレキシブルプリント配線基板の他端部が、他方の地導体の前記一端縁と当該一端縁の反対側の他端縁との間の中途部に接続されていることを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項１５記載の携帯無線装置であって、
前記中途部から前記他端縁に向かって前記フレキシブルプリント配線基板と電気的に接続される第２のフレキシブルプリント配線基板を設けたことを特徴とする携帯無線装置。 - 請求項８記載の携帯無線装置であって、
第１の筐体と、
当該第１の筐体にヒンジ部を介して折り畳み自在に接続された第２の筐体とを有し、
前記第１の地導体は前記第１の筐体に内蔵され、前記第２の地導体は前記第２の筐体に内蔵され、前記接続手段の少なくとも一部は前記ヒンジ部に内蔵されることを特徴とする携帯無線装置。
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