JP3955041B2 - 携帯電話機 - Google Patents

Description

本発明は、放送受信機能を有する携帯電話機に係り、特に放送受信用アンテナを備えた携帯電話機に関する。

近年広く利用されている携帯電話機では、電話として通話する機能や電子メールやテレビ電話、さらにはインターネットを利用する機能に加えて、地上波テレビジョン放送やラジオ放送などを視聴する機能の搭載が検討されている。

このテレビジョン放送の受信機能が搭載された携帯電話機では、テレビジョン受信用アンテナが別途必要となっている。このような要請に対応する従来の携帯電話機として、例えば特許文献１には、ロッドアンテナが携帯電話機の外側に配置され、携帯端末に内蔵されている電池とによってダイポールアンテナを構成している技術が開示されている。また、特許文献２には、３つの周波数帯に共振する径が８ｍｍのヘリカルアンテナが３段で構成され、その総合的な長さが１０ｃｍ程度のヘリカルアンテナが携帯端末に搭載される構造が開示されている。また、特許文献３には、２つのヘリカルアンテナが携帯電話機に内蔵され、その２つのヘリカルアンテナが直交して配置される構造が開示されている。
特開２００１−２５１１３１号公報 特開２００１−２２３５１８号公報 特開２０００−３１７２１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に示されている従来のアンテナでは、テレビジョン受信用に長さが１６ｃｍ程度のロッドアンテナが携帯端末の外部に必要となり、伸長して１６ｃｍになるようにしても突起部分があるのでポケットなどの収納された場所からの取り出す際突起部分が引っかかりとなるため、スムーズな取り出し性に欠け、小型化や携帯性を損ない、さらに様々なデザインが要求される携帯電話機において、デザインの柔軟性が損なわれてしまうという課題がある。

また、特許文献２に示されている従来のアンテナでは、ヘリカル構成とすることでアンテナの長さを１０ｃｍ程度に短縮しているが、携帯端末からの外部にヘリカルアンテナの突起部分があるために、前記特許文献１と同様の課題が存在することになる。

また、特許文献３に示されている従来のアンテナでは、ヘリカルアンテナが携帯電話機に内蔵されるためにヘリカル径が小さくなるので、帯域幅が狭くなりテレビジョンの受信用ヘリカルアンテナには不向きであるという課題が生ずる。更に、構造上ヘリカルアンテナの軸方向が携帯電話機の回路基板と近接するために、放射効率が低下するという課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部への突起部分を無くし、ヘリカル径を大きくし、アンテナ軸方向を回路基板に近接させないようにして、広帯域にわたって高い受信感度を確保できる放送用受信機付き携帯電話機を提供することにある。

本発明の携帯電話機は、放送用受信機能を有する携帯電話機において、筐体の周面を廻る環状アンテナ素子を備え、前記環状アンテナ素子は、前記筐体の周囲をヘリカル径とするヘリカルアンテナ素子であり、前記ヘリカルアンテナの軸方向を前記携帯電話機の長手方向と一致させて配置させる構成を採る。

このような構成によれば、ヘリカル径及びループ開口面積を携帯電話機の大きさで最大限に確保することができ、広帯域にわたって高い受信性能を実現できる効果及び、携帯電話機を手で保持し、テレビジョン放送を視聴する場合において、手の影響を受けずに高いアンテナ利得を得ることができる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子は、放送受信用アンテナ素子である構成を採る。

このような構成によれば、広帯域にわたって高いアンテナ放射効率を実現できて放送受信機能を有する携帯電話機のアンテナ素子として好適なアンテナを得ることができる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子は、前記筐体の外側表面に貼り付けられ又は蒸着され又は印刷形成された導電性材料による構成を採る。

このような構成によれば、携帯電話機のデザイン性を損ねることがない範囲で種々の導電性材料の筐体外側表面の被着にてヘリカル径又はループ径を最大限に確保することができ、広帯域にわたって高い受信感度を実現できる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子は、前記筐体の内部に埋設された導電性材料による構成を採る。

このような構成によれば、携帯電話機のデザイン性を損ねることがない範囲で導電性材料を筐体と一体化することでヘリカル径及びループ径を最大限に確保することができ、簡単な構造で広帯域にわたって高い受信感度を実現できる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子は、前記筐体の内側表面に貼り付けられ又は蒸着され又は印刷形成された導電性材料による構成を採る。

このような構成によれば、携帯電話機のデザイン性を損ねることがない範囲で種々の導電性材料の筐体内側表面の被着にてヘリカル径又はループ径を最大限に確保することができ、広帯域にわたって高い受信感度を実現できる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子は、前記筐体の先端部の周囲に沿って配置する構成を採る。

このような構成によれば、筐体先端部というアンテナ配置位置にて携帯電話機のデザイン性を損ねることがなく、アンテナの径を最大限に確保することができ、簡単な構造で広帯域にわたって高い受信感度を実現できる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子のうち二つのヘリカルアンテナ素子を平衡給電しダイポールモードで動作させる構成を採る。

このような構成によれば、ヘリカル径を最大限に確保してダイポールモードにて動作することができ、広帯域にわたって高い受信感度を実現でき、また携帯電話機の送信波の漏れ込みによる放送受信の感度劣化を低減できる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子のうち前記ヘリカルアンテナ素子と、前記筐体の周囲をループ径とするループアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子のいずれか一方を選択して受信信号を放送受信回路に入力するアンテナ切替手段と、を備えた構成を採る。

このような構成によれば、偏波ダイバーシチ効果により、高い受信感度を実現でき、さらに携帯電話機を閉じた場合においても、高い受信感度を実現できる。

本発明の携帯電話機は、前記環状アンテナ素子の前記ヘリカルアンテナ素子と、イヤホンケーブルを用いるアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子のいずれか一方を選択して受信信号を放送受信回路に入力するアンテナ切替手段と、を備えた構成を採る。

このような構成によれば、空間ダイバーシチ効果により、高い受信感度を実現でき、さらに携帯電話機を閉じた場合においても、高い受信感度を実現できる。

本発明の携帯電話機は、前記複数のアンテナ素子の受信信号を合成して放送受信回路に入力するアンテナ合成手段を備えた構成を採る。

このような構成によれば、受信合成ダイバーシチ効果により、高い受信感度を実現できる。

本発明によれば、携帯電話機の樹脂製筐体面に沿って、その周囲に放送受信用のアンテナを配置することで、外部への突起部分を無くし、ヘリカル径を大きくし、アンテナ軸方向を回路基板に近接させないようにしたヘリカルアンテナを得ることができ、このため突起部分が引っかかりとなってスムーズな取り出し性や小型化や携帯性を損なうことが無い。また、携帯電話機のデザイン性を損ねることなく、ヘリカルアンテナ素子又はループアンテナ素子のループ開口部が大きくすることができ、またヘリカルアンテナの軸方向を回路基板に近接させないようにできるので、テレビジョン放送を含め広帯域にわたって高い受信感度を確保できるという効果を有する。

本発明の骨子は、携帯電話機の筐体面に沿って環状アンテナ素子すなわちヘリカルアンテナ素子又はループアンテナ素子を備えることである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の携帯電話機について図１から図４を用いて説明する。図１及び図２は、実施の形態１における放送用受信機付き携帯電話機の基本構成を示している。図１に示すように、本実施の形態の放送用受信機付き携帯電話機は、上部筐体１及び下部筐体２がヒンジ部３によって回動可能なように支持されて重ねられる構造の折畳式携帯電話機を基本としている。

上部筐体１及び下部筐体２は絶縁体である樹脂材料による成形品で構成されている。上部筐体１の先端部分には、その周囲に環状アンテナ素子、ここではヘリカルアンテナ素子が備えられる。ヘリカルアンテナ素子４はテレビジョン受信用アンテナとして動作するものであり、上部筐体１の先端（上端）において導電性の素子を筐体ケースの外側表面に沿って、所定の素子間隔（例えば、１ｍｍ程度のピッチ）を保って数回周囲に巻き付けるように形成される。ここで、導電性の素子は、主に携帯電話機の幅方向すなわち図１及び２に示すＹ軸方向に向かって巻かれ、かつヘリカルの軸は携帯電話機の長手方向（図１及び２に示すＺ方向）に向かうように巻かれる。

ヘリカルアンテナ素子４は整合回路５に接続され、この整合回路５ではテレビジョン放送周波数である４７０ＭＨｚから７００ＭＨｚ程度の範囲においてインピーダンス整合が取られる。また、整合回路５は放送受信回路６に接続され、この放送受信回路６は受信信号であるテレビジョン放送波の受信を行う受信回路である。放送受信回路６は、画像処理部９に接続され、この画像処理部９では映像信号の画像処理が行われる。また、画像処理部９は、表示部８に接続される。この表示部８は、上部筐体１の表面すなわち座標軸からすれば−Ｘ側の面に配置された液晶表示装置である。放送受信回路６から出力された映像信号が画像処理部９に入力された後、画像処理部９が表示部８を制御する。また、整合回路５、放送受信回路６及び画像処理部９は、回路基板７上に配置される。

次に、図２を用いてヘリカルアンテナ素子４について説明する。ヘリカルアンテナ素子４は、例えば、ヘリカル径（本例では矩形であるが）を有する幅方向の長さＬ１が３５ｍｍ及びヘリカルの折り返しの高さ（奥行き）Ｌ２が５ｍｍであり、導電性の素子幅Ｌ３が４ｍｍ、導電性の素子の板厚が１ｍｍからなる導体板すなわち金属製の板状素子で構成される。また、ヘリカルアンテナ素子４のピッチである素子間隔Ｇは１ｍｍと設定されている。また、ヘリカルアンテナ素子４と回路基板７との間隔は３ｍｍ（０．００５波長程度）に設定されている。

このような構成のヘリカルアンテナを得ることにより、ヘリカルアンテナ素子４の全長は１５０ｍｍとなり、素子長が４分の１波長のノーマルモードヘリカルアンテナとして動作する。また、ヘリカルアンテナ素子４は、例えば、フレキシブル性を有した導電性の板状素子に粘着テープを貼り付けたものであり、携帯電話機の上部筐体１の先端にて筐体表面に沿って貼ることにより、２回巻きのヘリカル構造を容易に形成することができる。

また、このように構成されたヘリカルアンテナ素子４の軸方向は、携帯電話機の長手方向、すなわちＺ方向に平行となる。また、回路基板７には一般にグラウンドパターンが全面に配置されているため、ヘリカルアンテナ素子４の軸方向は、携帯電話機のグラウンドパターンすなわち接地導体の幅方向に対して直交することになる。

上述のように構成された放送用受信機付き携帯電話機のヘリカルアンテナ素子４の動作を図２、図３及び図４を用いて説明する。

ヘリカルアンテナ素子４の径は、放送用周波数の波長（例えば、６０ｃｍ）より十分小さいためにノーマルモードヘリカルアンテナとして動作する。ただし、携帯電話機の筐体ケースに沿ってヘリカルアンテナ素子４を配置することで、携帯電話機筐体で許容される最大限のヘリカル径が確保できる。そのため、ヘリカルの高さＬ４を低く、すなわちヘリカルの軸方向長さを短く設定した場合でも４分の１波長の電気長を確保することが容易となる。これにより、ヘリカルのＺ方向の寸法を短縮することができるため、携帯電話機の上部筐体１の先端の僅かなスペースでヘリカルアンテナ素子４を配置することができる。

例えば、ヘリカルアンテナ素子４の全長を０．２５波長程度とした場合、従来の技術において一般的なヘリカル素子である、例えば、ヘリカル径が０．０１３波長程度（ヘリカルを円形と想定した場合の径）の場合は、ヘリカル軸方向の高さが０．０８３波長程度必要であるのに対し、本実施の形態のヘリカルアンテナ素子４では例えばヘリカル径が０．０５波長程度（ヘリカルを円形と仮定した場合の径）となり、この場合ヘリカル軸方向の高さを０．０１８波長程度まで低くすることができる。すなわち、従来の技術での一般的なヘリカル素子に対して本実施の形態でのヘリカルアンテナ素子４では軸方向の高さを４分の１程度にできる。すなわち、従来に比してヘリカル径を大きくヘリカル軸方向高さを小さくすることができる。

また、ヘリカルアンテナ素子４の径を大きくできることにより、ヘリカルアンテナ素子４の実効体積が大きくなるため、放射抵抗が高くなることにより、広帯域化が可能となりアンテナ放射効率も高くすることができる。

上記の一般的なヘリカル素子の場合の比帯域は９％程度であるが、本実施の形態のヘリカルアンテナ素子４では、ヘリカル径を約４倍の０．０５波長程度とすることにより、１６％程度の比帯域が得られ、大幅な広帯域化が可能となる。すなわち、本実施の形態のヘリカルアンテナ素子４は広い帯域幅が要求されるテレビジョン放送受信用のアンテナに適していると言え、広帯域にわたって高い受信感度を確保できる。

次に、本実施の形態のヘリカルアンテナ素子４の放射パターンを図３に示す。図３は、図１に示す座標系のＸＹ平面（水平面）とＸＺ平面（垂直面）の垂直偏波成分（Ｅθ）を示している。ヘリカルアンテナ素子４は、ノーマルモードヘリカルアンテナとして動作するために、主偏波方向はヘリカルアンテナ素子４の軸方向、すなわちＺ方向となり、主偏波成分は垂直偏波成分となる。また、ＸＹ平面で無指向性となり、ＸＺ平面では８の字指向性となる。

また、ヘリカルアンテナ素子４は、使用者が携帯電話機を耳に当てて通話する場合には、ヘリカルアンテナ素子４が人体頭部に近接するために、受信性能が劣化する。しかしながら、図４に示すように使用者１０がテレビジョン放送を聴視している状態において、携帯電話機の上部筐体１の先端に配置されているヘリカルアンテナ素子４は、使用者１０の人体や手からの距離が比較的離れる位置となるために、手や使用者１０の影響を受けにくく、高い受信感度を得ることが可能となる。また、使用者１０が反射体として動作するために高い受信感度を確保できる。

以上の説明のように、本実施の形態における放送用受信機付き携帯電話機の特徴は、携帯電話機の上部筐体１の先端にケースに沿って放送用のヘリカルアンテナ素子４を形成するという簡単な構成により、携帯電話機筐体で許容される最大限のヘリカル径が確保でき、携帯電話機の携帯性やデザイン性を損ねることなく、広帯域にわたって高い受信感度を確保できる点である。

なお、本実施の形態においては、上部筐体１の先端に配置したアンテナをヘリカル素子として説明したが、これに限らず、例えばトップロード型素子を筐体ケースの先端の面を覆うように配置し、アンテナの電界方向を接地導体の幅方向に対して垂直に配置することにより、上述のヘリカル素子と同様な効果が得られる。すなわち、電界モードで動作するアンテナ素子を、その実効体積が最大限に確保できるように筐体ケースの先端部において配置することで同様な効果が得られる。

また、本実施の形態では、ヘリカルアンテナを板状の導体で形成したが、これに限らず、細い線状の導体素子を筐体ケースに沿って巻いたヘリカル構成とする場合でも帯域幅はやや狭くなるがある程度の効果が得られる。

また、上述のヘリカルアンテナは、筐体の外側表面に貼り付けられた導体として説明したが、筐体の外装側表面に蒸着された導電性材料で構成してもよいし、又は筐体の外側表面に印刷形成された導電性材料によって構成してもよい。

また、本実施の形態では、ヘリカルアンテナを筐体外部の周囲に沿って配置したが、筐体ケースの内部の内壁面（内側表面）に沿ってヘリカルアンテナを配置してもほぼ同様な効果が得られる。

また、本実施の形態においては、上部筐体１の先端において、筐体ケースに沿ってヘリカルアンテナ素子４を形成し、ヘリカルアンテナ素子４の軸方向を回路基板７の幅方向に対して垂直に配置する構造を示したが、上部筐体１の側面において筐体ケースに沿ってヘリカルアンテナを形成し、ヘリカルアンテナの軸方向を回路基板の長手方向に対して垂直に配置する構造とした場合では、主偏波成分は本実施の形態のヘリカル素子と直交する偏波成分（水平偏波）となるが、広帯域にわたって高い受信感度を確保できる効果は同様である。

また、本実施の形態においては、折畳式携帯電話機における構造を示したが、上部筐体と下部筐体に分割されていないストレート型携帯電話機においても、ヘリカル素子を適切に配置すれば、同様な効果が得られる。

また、本実施の形態においては、ヘリカルアンテナを受信用として示したが、双方向の通信を行う際の送信用のアンテナとして用いてもよい。または送受信兼用のアンテナであっても高い性能が得られると言う効果は同様である。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の携帯電話機について図５から図７を用いて説明する。図５、図６及び図７は、実施の形態２における放送用受信機付き携帯電話機のアンテナの構成を示している。なお、図１及び図２と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、同様な動作を行うものである。

まず、アンテナを構成について説明する。図５（ａ）は正面図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ破線での断面図を示している。図５（ｂ）に示すように、樹脂で形成された表示部８側の表ケース１２及び樹脂で形成された回路基板７側の裏ケース１１にヘリカルアンテナ素子４の金属製の導体板の厚み分に当たる例えば１ｍｍ程度の溝を設ける。

ヘリカルアンテナ素子４は例えばフレキシブル性を有した導体板に粘着性テープを貼り付けたものであり、これを表ケース１２及び裏ケース１１に形成された幅方向長さ及び折り返し高さに対応する溝に沿って樹脂筐体に貼付することでヘリカルアンテナが構成される。表ケース１２及び裏ケース１１の表面には、ヘリカルアンテナ素子４を保護するためシートである化粧シート１３を貼る。化粧シート１３は絶縁体で構成されており、アンテナ動作に影響を及ぼさないようになっている。

給電部構造は、表ケース１２側に例えば幅が１ｍｍで長さが２ｍｍ程度のスリットを設け、表ケース１２の外側表面に沿って配置されるヘリカルアンテナ素子４の先端をスリットに挿入して、上部筐体１の内部回路基板７上の整合回路５に接続される構成を有する。

以上のように構成されたヘリカルアンテナ素子４は、携帯電話機の限られた筐体寸法条件の範囲内で許容される最大限のヘリカル径が確保され、広帯域化が実現でき、広い帯域幅が要求されるテレビジョン放送受信用のアンテナに適する。

次に、他のアンテナ構成例について説明する。図６（ａ）は正面図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＢ破線の断面図を示し、図６（ｃ）は図６（ａ）におけるＡ破線の断面図を示している。図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、ヘリカルアンテナ素子４を形成する金属製の導体板は、樹脂で形成された表ケース１４及び裏ケース１５の樹脂の中に埋め込まれ、それぞれ一体成形される。ヘリカル構造を形成するために、ヘリカルアンテナ素子４の構成素子（導体板）が埋設されている表ケース１４と裏ケース１５との接続手段として、例えば裏ケース１５側には、裏ケース１５側のヘリカル素子の導体板に接続する金属製のネジ受け１７を設け、表ケース１４側から表ケース１４側のヘリカル素子に接続するネジ１６を挿入する。したがって、ネジ１６とネジ受け１７とを接続することで、表ケース１４と裏ケース１５のヘリカル素子が接続し、２回巻きのヘリカルアンテナ素子４が形成される。また、例えば、ネジ１６とネジ受け１７は、表ケース１４と裏ケース１５とを結合する固定部材の役目も有する。

給電構造は、図６（ａ）に示すように、表ケース側１４の樹脂の中に埋め込まれたヘリカルアンテナ素子４から先端部を上部筐体１の内部に突出させておいて、上部筐体１内の内部回路基板７上に配置された整合回路５に接続させる構成を有する。

また、使用者が携帯電話機を耳に当てて通話する際に使用するスピーカ１８は、ヘリカルアンテナ素子４から５ｍｍ程度離して配置される。スピーカ１８は、ヘリカルアンテナ素子４の特性に影響を与えることが小さいセラミック素材によって構成されることが望ましい。

また、例えばスピーカ１８の位置が上部筐体１の先端部にある場合は、図７（ａ）の正面図及び図７（ｂ）の断面図に示すように、ヘリカルアンテナ素子４がスピーカ１８の音孔１９部分をよけるように、ヘリカルアンテナ素子４の間隔（巻きピッチ）を広げる。このように、ヘリカルアンテナ素子４を構成することで、携帯電話機の通話用スピーカ１８の音孔１９を塞ぐことなく、ヘリカルアンテナ素子４を構成できる。

このように構成されたヘリカルアンテナは、限られた大きさの筐体の中で最大限のヘリカル径を得ることができるために広帯域化が実現でき、広い帯域幅が要求されるテレビジョン放送受信用のアンテナに適する。

以上の説明のように、本実施の形態における放送用受信機付き携帯電話機の特徴は、放送用のヘリカルアンテナ素子４を携帯電話機の上部筐体１の上端にケース表面の凹部に張り付ける、または樹脂ケース内部に埋設して形成するという簡単な構成により、携帯電話機筐体で許容される最大限のヘリカル径が確保され、携帯電話機の携帯性やデザイン性を損ねることなく、広帯域にわたり高い受信感度を確保できる点である。

なお、本実施の形態においては、樹脂中に埋め込まれた表ケース１２のヘリカル素子と裏ケース１１のヘリカル素子との接続方法としてネジを用いたが、これに限らず、例えば、表ケース１２の側面に配置された樹脂に埋め込まれた導体板が裏ケース１１との結合部分にバネを備え、そのバネと裏ケースの側面に配置された樹脂に埋め込まれた導体板とが接続するような構造としてもよい。

また、本実施の形態においては、ヘリカル素子を導体板で形成したが、これに限らず、樹脂製の筐体上に金属製の粉末を蒸着してヘリカルアンテナを形成しても、同様な効果が得られる。

また、化粧シートに導電性材料を印刷することによりヘリカル素子を形成し、この化粧シートを樹脂筐体に貼り付けるように構成しても、同様な効果が得られる。

また、樹脂製の筐体上に導電性材料を印刷することによりヘリカルアンテナを形成しても同様な効果が得られる。

また、ヘリカルアンテナ素子を携帯電話機の樹脂筐体内部の表面に沿って貼り付けた構造としても同様な効果が得られる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の携帯電話機について図８を用いて説明する。なお、図１と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、同様な動作を行うものとする。

二つのヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１は、上部筐体１の先端において導電性の素子を携帯電話機の幅方向の長さに沿いすなわちＹ軸方向に向かって筐体ケースの外側表面に沿って、ある程度の素子間隔を保って複数周回することにより形成される。

ヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ２１素子は平衡不平衡変換回路（バラン）２２に接続される。平衡不平衡変換回路２２に接続されたヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１は、整合回路５によってテレビジョン放送周波数である４７０ＭＨｚから７００ＭＨｚ程度の範囲においてインピーダンス整合が取られる。したがって、ヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１は平衡給電されたダイポールアンテナとして動作する。

また、下部筐体２のヒンジ部３近傍に配置されている通信アンテナ２３は、例えばヘリカルアンテナ素子で構成される携帯電話機の無線通信用アンテナである。通信アンテナ２３は給電線２４によって送受信回路２５から給電されており、送受信回路２５は携帯電話機の無線通信電波の送受信を行う。

上記のように構成されたテレビジョン受信用アンテナとして動作するヘリカルアンテナについて説明する。

ヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ２１素子は例えば直径１ｍｍ程度の金属製の導体線で形成され、携帯電話機の筐体の周囲に沿ってヘリカルを形成する。ヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１の径は０．０５波長程度となり、放送用周波数の波長より十分小さいためにノーマルモードヘリカルアンテナとして動作する。ヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１の軸方向は、携帯電話機の長手方向、すなわちＺ方向に平行となる。また、回路基板７には一般にグラウンドパターンが全面に配置されているため、ヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１の軸方向は、携帯電話機のグラウンドパターンすなわち接地導体の幅方向に対して直交することになる。

また、ヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１は平衡給電されたダイポールモードで動作し、回路基板上７にはアンテナ電流が流れることはない。

ここで、携帯電話機でテレビジョン放送を視聴している際に、携帯電話機に着信が入る、すなわち携帯電話機で通信が行われた場合、携帯電話機の通信用アンテナ２３は近接する回路基板７を励振することになり、回路基板７に携帯電話機の送信波が漏洩する。

ここで例えば仮に、テレビジョン放送用のヘリカルアンテナが不平衡給電されている場合を考える。ヘリカル全長が４分の１波長であり、不平衡給電された場合では、回路基板上７にアンテナ電流が発生し、回路基板７がテレビジョン放送用のアンテナの一部として動作する。そのために、回路基板７を介して、携帯電話機の送信波がテレビジョンの放送受信回路６に漏れ込み、テレビジョン放送の受信感度を劣化させてしまうという問題が発生する。

しかしながら、本実施の形態のヘリカルアンテナ素子２０及びヘリカルアンテナ素子２１を平衡給電しダイポールモードで動作させた場合では、回路基板上７をアンテナとして動作させないので、携帯電話機の送信波の漏れ込みを低減することができ、テレビジョン放送の高い受信感度を確保できる。

以上の説明のように、本実施の形態における放送用受信機付き携帯電話機の特徴は、携帯電話機の上部筐体１の上端に筐体ケースに沿って二つのヘリカル素子を形成して平衡給電することにより、携帯電話機の送信波の漏れ込みによるテレビジョン放送の受信感度劣化を抑えることができ、広帯域にわたり高い受信感度を確保することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の携帯電話機について図９を用いて説明する。なお、図１と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、同様な動作を行うものとする。

ループアンテナ２６はテレビジョン受信用アンテナとして動作するものであり、上部筐体１の先端において導電性の素子を携帯電話機の幅方向の長さに沿いすなわちＹ軸方向に向かって筐体ケースの外側表面に沿って、周回することにより形成される。ループアンテナ２６は整合回路２７によってテレビジョン放送周波数である４７０ＭＨｚから７００ＭＨｚ程度の範囲においてインピーダンス整合が取られる。

ここで、ループアンテナ２６は、例えば、幅方向長さが４０ｍｍ、素子高さが１０ｍｍ、素子幅が１０ｍｍで折り返された板厚１ｍｍ程度の導体板で構成される。ループアンテナ２６の給電部の間隔は５ｍｍ程度に設定される。このループアンテナ２６は、例えば、フレキシブル性を有した導電性の板状素子に粘着性テープを貼り付けたものであり、携帯電話機の上部筐体１の先端に筐体表面に沿って貼ることにより、ループ構造を容易に形成することができる。

このように構成されたループアンテナ２６のループ開口面は、携帯電話機の面すなわち、回路基板７の面に対して直交することになる。回路基板７には一般にグラウンドパターンが全面に配置されており、したがって、ループアンテナ２６のループ開口面が携帯電話機の回路基板７のグランドパターンすなわち接地面に対して直交することになる。

また、ループアンテナ２６のループ開口面は携帯電話機の長手方向に対して直交する方向、すなわち携帯電話機の幅方向に平行（図９においてＹ軸方向）に配置される。このように構成されることで、ループアンテナ２６の放射特性として、携帯電話機の幅方向に平行、すなわち図９に示す配置において水平方向（Ｙ軸方向）の偏波特性が得られる。

このように、ループアンテナを構成することで、限られた筐体寸法条件の範囲において許容される最大限のループ開口面が確保でき、広帯域化が実現できるため、このような構成は広い帯域幅が要求されるテレビジョン放送受信用のアンテナに適している。

上記のように構成された放送用受信機付き携帯電話機のアンテナ動作を説明する。図４は、使用者１０が放送用受信機付き携帯電話機を顔の正面において手で保持し、表示部８を顔に向けてテレビジョン放送を視聴している状態を示している。この状態においては、ループアンテナ２６は人体の正面、すなわち＋Ｘ方向側に配置されており、人体の正面方向において水平偏波の高いアンテナ利得が得られる。

また、磁界モードアンテナとして動作するループアンテナ２６は、人体との間隔が約０．２波長程度以下となる範囲においては、人体が反射体として動作するとともに人体との電磁的相互作用によって放射抵抗が高くなるため放射効率が改善する。このために、人体近傍において利得が向上するという人体効果が発生する。

以上の説明のように、本実施の形態における放送用受信機付き携帯電話機の特徴は、携帯電話機の上部筐体１の上端にケースに沿ってループアンテナを形成することにより、限られた携帯電話機の筐体ケースにおいて最大限のループ開口面を実現することができ、携帯電話機の携帯性やデザイン性を損ねることなく、広帯域にわたって高い受信感度を確保することができる。

なお、本実施の形態では、ループアンテナは上部筐体１の上端に配置されているが、これに限らず、使用者がテレビジョン放送を視聴している手の触れない位置にあれば、高い受信感度を確保できる。

また、本実施の形態では、ループ素子を板状として示したが、例えば直径が１ｍｍ程度の線状素子であっても同様な効果が得られる。

また、本実施の形態では、１回巻きのループ構造として示したが、これに限らず、例えば、筐体表面に複数周回させたループアンテナとした場合であっても、同様な効果が得られる。

また、ループアンテナを筐体ケースの外側表面に貼り付けられた導体として説明したが、筐体の外装側表面に蒸着された導電性材料で構成してもよいし、又は筐体の外側表面に印刷形成された導電性材料によって構成されてもよい。

また、本実施の形態においては、ループ素子を導体板で形成したが、これに限らず、樹脂製の筐体ケース上に金属製の粉末を蒸着してループ素子を形成すれば、同様な効果が得られる。

また、化粧シートに導電性材料を印刷することによりループ素子を形成し、この化粧シートを樹脂筐体に貼り付けるように構成しても、同様な効果が得られる。

また、樹脂製の筐体ケース上に導電性材料を印刷することによりループ素子を形成しても同様な効果が得られる。

また、ループ素子を携帯電話機の樹脂筐体内部の表面に沿って貼り付けた構造としても同様な効果が得られる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の携帯電話機について図１０を用いて説明する。なお、図１及び図９と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、同様な動作を行うものとする。

ループアンテナ２６は、図９と同様な構造で、上部筐体１の基端部に構成される。ループアンテナ２６は整合回路２７を介して、高周波スイッチ２８に接続される。一方、上部筐体１の先端部に備えられるヘリカルアンテナ素子４は整合回路５を介して高周波スイッチ２８に接続される。

高周波スイッチ２８は、例えばＰＩＮダイオードやＦＥＴで構成される高周波切替回路であり、高周波スイッチ２８の出力が放送受信回路６に入力される。

アンテナ切替制御部２９は放送受信回路６における受信信号強度を検出し、その受信信号レベルに応じて高周波スイッチ２８を切り替えるように動作する。

例えば、ヘリカルアンテナ素子４又はループアンテナ２６のいずれかのうち、受信信号レベルが高い方のアンテナを選択するようにアンテナ切替制御部２９を動作させるように構成すれば、常に高い受信感度が得られるアンテナ素子を選択することができる。

上述のように構成された放送用受信機付き携帯電話機のアンテナの動作を説明する。

ヘリカルアンテナ素子４は、ノーマルモードヘリカルアンテナとして動作するために、主偏波方向はヘリカルアンテナ素子４の軸方向、すなわちＺ方向となり、主偏波成分は垂直偏波成分となり、電界モードアンテナとして動作する。

一方、ループアンテナ２６のループ開口面は携帯電話機の長手方向に対して直交する方向（図９においてＹ軸方向）に配置される。このように構成されることで、ループアンテナ２６の放射特性として、携帯電話機の幅方向に平行、すなわち図１０に示す配置において水平方向（Ｙ軸方向）の偏波特性が得られ、磁界モードアンテナとして動作する。また、図４のように、テレビジョン放送を視聴している状態において、ヘリカルアンテナ素子４とループアンテナ２６は、それぞれ垂直偏波と水平偏波の異なる偏波特性を有するアンテナとして動作することになり、この二つのアンテナを高周波スイッチ２８で選択することにより、偏波ダイバーシチの効果が得られる。

一般に、市街地など反射物が多く存在する多重波伝搬環境においては、上記の偏波ダイバーシチの動作によって約５ｄＢ〜１０ｄＢ程度のダイバーシチ効果が得られる。したがって、テレビジョン放送の受信感度を高くできる。また、折畳式の携帯電話機を閉じた場合には、ヘリカルアンテナ素子４が下部筐体２に近接する。下部筐体２内部に配置された回路基板がヘリカルアンテナ素子４に近接することにより、ヘリカルアンテナ素子４の放射抵抗が低下し、ヘリカルアンテナ素子４の放射効率が劣化する。一方、ループアンテナ２６の場合は、ループの開口面が携帯電話機の回路基板７のグランドパターンすなわち接地面に対して直交しているために、携帯電話機を閉じた場合においても、放射効率の劣化は小さい。

以上の説明のように、本実施の形態における放送用受信機付き携帯電話機の特徴は、携帯電話機の上部筐体１のケースに沿って主偏波成分が異なるヘリカルアンテナとループアンテナを形成することにより、偏波ダイバーシチの効果により、テレビジョン放送の受信感度を高くでき、また、携帯電話機を閉じた場合においても、テレビジョン放送を受信することができる点である。

なお、本実施の形態においては、磁界モードアンテナとしてループアンテナを用いたが、これに限るものではなく、スロット素子など磁界モードで動作するアンテナであればよい。

また、磁界モードアンテナと電界モードアンテナの偏波ダイバーシチの効果について示したが、これに限らず、携帯電話機の筐体周囲に沿って配置する２つのヘリカルアンテナの軸方向がそれぞれ直交するように配置した場合は、電界モードアンテナの偏波ダイバーシチの効果が得られる。

また、磁界モードアンテナと電界モードアンテナを切り替える方法として、受信レベルに応じて切り替える方法に限らず、例えばユーザが携帯電話機の操作によって切り替えるように構成してもよいし、また、筐体の開閉を検出する手段を設け、開閉に応じて、筐体が閉じられた場合にはループアンテナ側に強制的に切り替えるように構成してもよい。

また、アンテナ切替ダイバーシチについて示したが、これに限らず、放送受信回路と復調回路を２系統備えて、復調回路により複数のアンテナの受信信号に対して、所定の重み付け係数により合成する構成としても、高い受信感度を確保できる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の携帯電話機について図１１及び図１２を用いて説明する。なお、図１及び図１０と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、同様な動作を行うものとする。

イヤホン３１は、使用者が耳に差し込みテレビジョンの音声を聴くためのものであり、イヤホンケーブル３０によってイヤホンコネクタ３６に接続される。放送受信回路６から出力された音声信号３２がイヤホンコネクタ３６に入力される。

イヤホンケーブル３０は音声信号３２を伝送するとともにテレビジョン放送波の受信を行う外部アンテナとしても動作する。イヤホンケーブル３０によって受信されたテレビジョン放送電波はイヤホンコネクタ３６を経由して整合回路３３を介して高周波スイッチ２８に入力される。

アンテナ切替制御部２９は放送受信回路６における受信信号強度を検出し、その受信信号レベルに応じて高周波スイッチ２８を切り替えるように動作する。例えば、ヘリカルアンテナ素子４又はイヤホンケーブル３０のいずれかのうち、受信信号レベルが高い方のアンテナを選択するようにアンテナ切替制御部２９を動作させるように構成すれば、常にアンテナ特性が高い方の素子を選択することができる。

図１１において、グランド外導体３４はイヤホンケーブル３０内部において、音声信号線３５をシールドするように覆う、例えば網線状の導線で構成される。グラウンド外導体３４及び音声信号線３２はイヤホンケーブル３０内でイヤホン３１まで接続されている。

次に、図１１を用いてイヤホンケーブル３０のアンテナ動作を説明する。
図１１において、イヤホンケーブル３０の長さは例えば、５０ｃｍから１００ｃｍ程度に設定される。この長さはテレビジョン放送受信帯域において、約０．８波長から２．３波長程度となる。

イヤホンケーブル３０は、イヤホンコネクタ３６に挿入されることで携帯電話機内部の回路に接続される。グランド外導体３４はコイル３５を介して携帯電話機内部のグラウンド、すなわち接地電位に接続されており、これにより音声信号線３２がグラウンド外導体３４によって音声信号帯域である低周波帯域においてシールド遮蔽される。

一方、グラウンド外導体３４は整合回路３３を介して高周波スイッチ２８に接続される。ここでコイル３５の値をテレビジョン放送周波数帯域においてインピーダンスが十分高くなるように設定しておく。このように構成することで、グランド外導体３４はテレビジョン放送電波を受信する外部アンテナとして動作する

図１２は、使用者１０が放送用受信機付き携帯電話機を顔の正面において手で保持し、表示部８を顔に向けてテレビジョン放送を視聴している状態を示している。イヤホン３１は使用者１０の耳に挿入されており、イヤホンケーブル３０は耳から放送用受信機付き携帯電話機まで垂らされている。

イヤホンケーブル３０はほぼ垂直方向、すなわちＺ軸方向に垂らされるため、イヤホンケーブル３０内のグラウンド外導体３４はほぼ垂直偏波特性のアンテナとして動作する。

また、ヘリカルアンテナ素子４は、ノーマルモードヘリカルアンテナとして動作するために、主偏波方向はヘリカルアンテナ素子４の軸方向、すなわちＺ方向となり、主偏波成分は垂直偏波成分となり、電界モードアンテナとして動作する。

このように、テレビジョン放送を視聴している状態において、ヘリカルアンテナ素子４及びイヤホンケーブル３０は約０．５波長程度の距離を保った垂直偏波アンテナとして動作することになり、この二つのアンテナを高周波スイッチ２８で選択することにより、空間ダイバーシチの効果が得られる。

また、折畳式の携帯電話機を閉じた場合には、ヘリカルアンテナ素子４が下部筐体２に近接する。下部筐体２内部に配置された回路基板がヘリカルアンテナ素子４に近接することにより、ヘリカルアンテナ素子４の放射抵抗が低下し、ヘリカルアンテナ素子４の放射効率が劣化する。一方、イヤホンケーブル３０を利用したアンテナの場合は、アンテナが外部に存在するために携帯電話機を閉じた場合においても、放射効率の劣化は小さい。

以上の説明のように、本実施の形態における放送用受信機付き携帯電話機の特徴は、携帯電話機の筐体ケースに沿って搭載したヘリカルアンテナとイヤホンケーブルを利用したアンテナとの空間ダイバーシチ効果により、テレビジョン放送の受信感度を高くでき、また、携帯電話機を閉じた場合においても、テレビジョン放送を受信することができる点である。

なお、本実施の形態においては、ヘリカルアンテナとイヤホンケーブルを利用したアンテナのダイバーシチとしたが、これに限るものではなく、ループアンテナとイヤホンアンテナを利用した場合には、偏波ダイバーシチの効果も期待できる。

本発明にかかる放送用受信機付き携帯電話機は、携帯電話機の携帯性やデザイン性を損ねることなく、広帯域にわたって高い受信感度を確保できるため、放送用受信機付き携帯電話機の高性能化に有用である。

本発明の実施の形態１の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態１の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態１の携帯電話機における放射特性を示す図 テレビジョン放送を視聴する状態を示す図 本発明の実施の形態２の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態２の変形例の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態２の他の変形例の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態３の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態４の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態５の携帯電話機を示す基本構成図 本発明の実施の形態６の携帯電話機を示す基本構成図 テレビジョン放送を視聴する状態を示す図

符号の説明

１ 上部筐体
２ 下部筐体
４、２０、２１ ヘリカルアンテナ素子
５、２７、３３ 整合回路
６ 放送受信回路
１１、１５ 裏ケース
１２、１４ 表ケース
１６ ネジ
１７ ネジ受け
１８ スピーカ
１９ 音孔
２２ 平衡不平衡変換回路
２５ 送受信回路
２６ ループアンテナ
２８ 高周波スイッチ（アンテナ合成手段）
２９ アンテナ切替制御部
３０ イヤホンケーブル
３１ イヤホン

Claims (10)

1. 放送用受信機能を有する携帯電話機において、筐体の周面を廻る環状アンテナ素子を備え、
   前記環状アンテナ素子は、前記筐体の周囲をヘリカル径とするヘリカルアンテナ素子であり、
   前記ヘリカルアンテナの軸方向を前記携帯電話機の長手方向と一致させて配置させることを特徴とする携帯電話機。
2. 前記環状アンテナ素子は、放送受信用アンテナ素子であることを特徴とする請求項１に記載の携帯電話機。
3. 前記環状アンテナ素子は、前記筐体の外側表面に貼り付けられ又は蒸着され又は印刷形成された導電性材料によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯電話機。
4. 前記環状アンテナ素子は、前記筐体の内部に埋設された導電性材料によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯電話機。
5. 前記環状アンテナ素子は、前記筐体の内側表面に貼り付けられ又は蒸着され又は印刷形成された導電性材料によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯電話機。
6. 前記環状アンテナ素子は、前記筐体の先端部の周囲に沿って配置することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の携帯電話機。
7. 前記環状アンテナ素子のうち二つのヘリカルアンテナ素子を平衡給電しダイポールモードで動作させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の携帯電話機。
8. 前記環状アンテナ素子のうち前記ヘリカルアンテナ素子と、前記筐体の周囲をループ径とするループアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子のいずれか一方を選択して受信信号を放送受信回路に入力するアンテナ切替手段と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の携帯電話機。
9. 前記環状アンテナ素子の前記ヘリカルアンテナ素子と、イヤホンケーブルを用いるアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子のいずれか一方を選択して受信信号を放送受信回路に入力するアンテナ切替手段と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の携帯電話機。
10. 前記複数のアンテナ素子の受信信号を合成して放送受信回路に入力するアンテナ合成手段を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９記載の携帯電話機。

Images