JP4001014B2 - 携帯電話機 - Google Patents
携帯電話機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4001014B2 JP4001014B2 JP2002375609A JP2002375609A JP4001014B2 JP 4001014 B2 JP4001014 B2 JP 4001014B2 JP 2002375609 A JP2002375609 A JP 2002375609A JP 2002375609 A JP2002375609 A JP 2002375609A JP 4001014 B2 JP4001014 B2 JP 4001014B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- dielectric
- mobile phone
- phone according
- casing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
- H01Q15/08—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism formed of solid dielectric material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
- H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/40—Radiating elements coated with or embedded in protective material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
- Telephone Set Structure (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話機に関し、特にアンテナに基づく通信性能を改善させる携帯電話機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話機は、その小型化に伴い、アンテナの小型化や内蔵化が望まれている。この携帯電話機用のアンテナは、従来からよく使われているものとして、モノポールアンテナやヘリカルアンテナ、あるいは逆Ｌ字型アンテナなどの線状アンテナがある。
【０００３】
図１４（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の一例を示す折り畳み型携帯電話機の正面図および側面図である。図１４（ａ），（ｂ）に示すように、かかる従来の携帯電話機６０は、携帯電話機本体を形成する上部筐体１１および下部筐体１２と、この携帯電話機本体を折り畳んだり、あるいは開くために、上部筐体１１，下部筐体１２を結合したヒンジ１３と、上部筐体１１に設けられた送受信のためのアンテナ１６とを備えている。また、上部筐体１１は、内蔵回路の他に、スピーカ１４と表示画面１５を備え、下部筐体１２は、内蔵回路の他に、キーボード１８とマイクロホン１９を備えている。なお、アンテナ１６は、一般的には上部筐体１１の上端に設けられるが、下端に設けることも可能である。また、このアンテナ１６は、長さを固定されているが、長さを変えることも可能である。
【０００４】
さらに、筐体内には、プリント回路基板（図示省略）を配設しており、その基板上には、送信電力を供給する発信部や、その電力をアンテナへ伝える電力伝送部およびその電力を増幅する電力増幅部などを搭載している。通常、送信電力は、電力増幅部の出力端より給電部を介してアンテナ１６へ供給される。
【０００５】
図１５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ線状アンテナの具体例を示す図である。図１５（ａ）〜（ｃ）に示すとおり、各種の線状アンテナ１６ａ〜１６ｃは、上から順にモノポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、逆Ｌ字型アンテナである。特に、図１５（ａ），（ｂ）に示すモノポールアンテナ１６ａやヘリカルアンテナ１６ｂが携帯電話機筐体の上部に突出する形で装着されているのに対し、図１５ （ｃ）に示す逆Ｌ字型アンテナ１６ｃは、筐体の上部または下部に沿うように実装されるため、アンテナの内蔵化に適した構造である。
【０００６】
図１６（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の他の例を示す折り畳み型携帯電話機の正面図および側面図である。図１６（ａ），（ｂ）に示すように、この携帯電話機７０は、アンテナ内蔵化構造の携帯電話機であり、プリント回路基板２４を備えた上部筐体２１とプリント回路基板２４を備えた下部筐体２２とをヒンジ２３で結合している。この携帯電話機７０は、逆Ｌ字型アンテナ２６を下部筐体２２に内蔵した例である。
【０００７】
昨今では、携帯電話機用アンテナの小型化や内蔵化が進行するに伴い、携帯電話機の寸法が小さくなり、通話者の頭部や手との相対的な距離が小さくなるため、通話時にアンテナから放射される電力の一部が通話者の頭部や手に吸収されてしまい、その結果電話機の通信性能が低下する傾向がある。
【０００８】
この課題を克服するために、従来の携帯電話機技術では、誘電体装着による波長短縮作用でアンテナを小型化した上で、携帯電話機筐体から棒状体を介して高い位置にアンテナを設け、アンテナと人体との距離を離す構造にすることにより、通信性能の低下を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
しかし、このような構造および方法では、形状としては通常のダイポールアンテナの上に小型アンテナを設けているのと同等であるため、アンテナを含めた携帯電話機の小型化および内蔵化に適した構造ではない。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−９４３２３号公報（第３頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の携帯電話機は、一層の小型化や内蔵化を図ろうとすると、携帯電話機としての通信性能を維持するのが困難であるという課題がある。
【００１２】
本発明の目的は、かかる問題を克服するためになされたものであり、その第１の目的は、小型化とアンテナの内蔵化に適した構造を保持した携帯電話機を提供することにあり、第２の目的は、このような構造を保持した上で通話時の通信性能を向上させる携帯電話機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話機は、スピーカおよび表示画面を備えた上部筐体とキーボードを配置した下部筐体を有し、前記上部筐体の上端もしくは前記下部筐体の下端の少なくとも一方にアンテナを取り付けた携帯電話機において、前記上部筐体の上端のアンテナに対しては前記表示画面と反対側である後側に、また前記下部筐体の下端のアンテナに対しては前記キーボードと同じ側である前側に、アンテナから放射される電磁波を集中させる、所定の誘電率を持った損失の少ない誘電体を装着することを特徴としている。すなわち、本発明の携帯電話機は、アンテナに対して、通話者の頭部もしくは手の平で覆う部分とは逆側に、比較的誘電率が高く且つ損失のきわめて少ない誘電体を装着し、送受信電波による電磁界を誘電体の部分に集中させ、場合によっては誘電体の表面に曲率を設けて電磁波を透過させ人体とは逆側に指向性を持たせることができる。
【００１４】
［作用］
本発明によれば、携帯電話機のアンテナ近傍で、通話者の頭部や持ち手の平担部で覆う箇所とは逆側に、比誘電率が比較的高く、損失が極めて少ない誘電体を装着し、近傍界の電磁界を誘電体部に集中させ、場合によっては誘電体の表面に曲率を設け電磁波を外部に透過させ人体とは逆側に指向性を持たせることにより、る従来のものと比較して、より優れたアンテナ利得を確保した携帯電話機が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態を示す携帯電話機の正面図および側面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態における携帯電話機１０は、携帯電話機本体を形成する上部筐体１１および下部筐体１２と、この携帯電話機本体を折り畳んだり、あるいは開くために、上部筐体１１，下部筐体１２を結合したヒンジ１３と、上部筐体１１に設けられた送受信のためのアンテナ１６と、このアンテナ１６の後側に設けた誘電体１７とを備えている。この誘電体１７は、通話者の頭部による電力損失を軽減し、通信性能を向上させるものである。また、上部筐体１１は、前述した従来例（図１４）と同様に、内蔵回路の他に、スピーカ１４と表示画面１５を備え、下部筐体１２も、内蔵回路の他に、キーボード１８とマイクロホン１９を備えている。なお、アンテナ１６は、一般的には上部筐体１１の上端に設けられるが、下端に設けることも可能である。また、このアンテナ１６は、長さを固定されているが、長さを変えることも可能である。
【００１７】
さらに、筐体内には、プリント回路基板（図示省略）を配設しており、その基板上には、送信電力を供給する発信部や、その電力をアンテナへ伝える電力伝送部およびその電力を増幅する電力増幅部などを搭載している。通常、送信電力は、電力増幅部の出力端より給電部を介してアンテナ１６へ供給される。
【００１８】
要するに、本実施の形態における携帯電話機のアンテナ部分は、前述した従来の携帯電話機（図１４）のアンテナと比較して、アンテナ１６に比誘電率が比較的高く損失が極めて少ない誘電体１７を装着しているのが特徴である。この図１では、アンテナ１６と誘電体１７を上部筐体１１の上端に設けているが、下部筐体１２の下端に構成することも可能である。
【００１９】
図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態を示す携帯電話機の正面図および側面図である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態は、手の平による影響を少なくするために、アンテナ１６と誘電体１７を下部筐体１２の下端に設けた例である。その場合は、図２のとおり、誘電体１７は携帯電話機１０の前側からアンテナ部に装着するものとする。
【００２０】
このように、第１および第２の実施の形態では、アンテナ部１６が筐体１１，１２の外側に突出した構造となっているが、筐体内に構成し、内蔵化した構造としてもよい。また、図１と図２では、アンテナ１６はモノポールアンテナ構造として説明したが、逆Ｌ字型アンテナ構造としてもよい。さらに、誘電体１７は半球構造としているが、矩形誘電体，半円柱誘電体，もしくはそれ以外の曲率を有する構造としてもよい。
【００２１】
図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第３の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態における携帯電話機１０は、アンテナ１６Ａと誘電体１７Ａを上部筐体に、もしくはアンテナ１６Ｂと誘電体１７Ｂを下部筐体に装備した場合の通話者の頭部Ｘおよび持ち手の平Ｙの位置関係を示している。この場合、アンテナ１６Ａと誘電体１７Ａは、取り外すことにより、アンテナ１６Ｂと誘電体１７Ｂに付け代えるだけでよい。
【００２２】
図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第４の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態における携帯電話機２０は、上部筐体２１と下部筐体２２をヒンジ２３により折り畳める構造としながら、アンテナ２６Ａ，２６Ｂおよび誘電体２７Ａ，２７Ｂを内蔵化した例である。この場合、上部筐体２１は、プリント回路基板２４を備え、その上端にアンテナ２６Ａおよび誘電体２７Ａを取り付けたものである。同様に、下部筐体２２は、プリント回路基板２４を備え、その下端にアンテナ２６Ｂおよび誘電体２７Ｂを取り付けることも可能である。かかる実施の携帯においては、携帯電話機２０の厚さを極力抑えるために、上部筐体２１にあってはプリント回路基板２４の前面側、すなわち通話者の頭部Ｘに近ずけて、アンテナ２６Ａおよび誘電体２７Ａを配置し、下部筐体２２にあってはプリント回路基板２４の後面側、すなわち通話者の持ち手の平Ｙに近ずけて、アンテナ２６Ｂおよび誘電体２７Ｂを配置するだけでよい。
【００２３】
図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１乃至図４において用いられる各種誘電体の構造を表わす図である。図５（ａ）は、アンテナ１６に対し、矩形誘電体２８を用いた例を示す。なお、２９は、携帯電話機機の筐体もしくは内蔵基板との接合部であり、携帯電話機本体からアンテナ１６供給される電力の給電部である。
【００２４】
同様に、図５（ｂ）は、アンテナ１６に対し、半球誘電体３０を用いた例を示し、図５（ｃ）は、半円柱誘電体３１を用いた例を示す。
【００２５】
ここでは、アンテナ１６は、モノポールアンテナを例として示しているが、逆Ｌ字型アンテナを用いる場合も同様に実装が可能である。
【００２６】
以下、本実施の形態によるアンテナ部に誘電体を用いたときの動作原理について、図６〜図１３を参照して説明する。
【００２７】
図６は本発明の原理を説明するための線状アンテナモデルの３次元直交座標説明図である。図６に示すように、一般に、アンテナ１６を半無限大の誘電体空間上に、ここでは誘電体（誘電率：ε１）３２上に装着すると、長さがＬのアンテナ１６から放射される電磁波の大部分は誘電体３２に集中する。なお、ε０は、真空中の誘電率である。
【００２８】
まず、３次元直交座標系において、下半球（ｚ＜０）が比誘電率εｒ＝（ε１／ε０）〔＞１〕の半無限空間（誘電率：ε１）、上半球（ｚ＞０）が真空の半無限空間( 誘電率：ε０）である。なお、透磁率は全空間でμ０とする。アンテナ１６は原点にあり、ｘ軸に平行な長さＬの線状アンテナである。このアンテナ１６上を角周波数ωの高周波電流ｉが流れているとする。
【００２９】
かかる状態で、上半球に放射される電磁波３３と、下半球に放射される電磁波３４との双方について検討する。このとき、ｚ＞０もしくはｚ＜０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）における電界と磁界のｚ成分、つまりＥｚ，Ｈｚは、それぞれ平面波分解（Ｃｈｅｗ：Ｗａｖｅｓ ａｎｄ Ｆｉｅｌｄｓ ｉｎ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｍｅｄｉａ，ＩＥＥＥ，ＩＳＢＮ ０−７８０３−４７４９−８参照）することにより、つぎの（１）式のように表わされる。
【００３０】
ここで、（１）式の被積分項の成分は、ｚ＞０の場合、波数ベクトル（ｋｘ，ｋｙ，ｋ０ｚ）の方向に、ｚ＜０の場合、波数ベクトル（ｋｘ，ｋｙ，ｋ１ｚ）の方向に進む平面波をそれぞれ表わしている。また、ＲTMとＲTEは、ｚ＝０における平面波のＴＭ成分とＴＥ成分の反射係数をそれぞれ表わし、ＴTMとＴTEは、透過成分をそれぞれ表わしている。さらに、各平面波成分のｘ，ｙ成分の電界および磁界Ｅｘ，Ｅｙ，Ｈｘ，Ｈｙは、以下の（２）式により、それぞれ求めることができる。
【００３１】
図７は図６における比誘電率に基づく電磁波エネルギー量の特性図である。図７に示すように、上半球（ｚ＞０）へ向かう電磁波のエネルギー量Ｐ ｕｐｐｅｒと、下半球（ｚ＜０）に向かう電磁波のエネルギー量Ｐ ｌｏｗｅｒは、それぞれ以下の（３）式のように表わされる。
【００３２】
すなわち、図７はこの（３）式の値を定量的に示したものであり、横軸は比誘電率εｒ、縦軸は全空間が真空である場合に放射される電磁波の全エネルギー量で規格化された電磁波のエネルギー量を表わし、、３６は上半球に放射される電磁波のエネルギー量を表わす折れ線特性、３５は下半球に放射される電磁波のエネルギー量を表わす折れ線特性である。
【００３３】
かかる図７において、比誘電率が高くなればなるほど、上半球に放射される電磁波のエネルギー（Ｐ ｕｐｐｅｒ）に対する、下半球に放射される電磁波のエネルギー量（Ｐ ｌｏｗｅｒ）の比が大きくなるのがわかる。したがって、アンテナ１６の近辺に人体頭部Ｘや手の平Ｙなどの損失性物質がある場合、人体位置とは逆側を比誘電率が１以上の誘電体で満たし、アンテナ１６に装着させた場合の方が、誘電体がない場合よりも、アンテナ１６から放射される電磁波を人体とは逆側に集中させることができるので、結果として人体部で損失する電磁波のエネルギー量を相対的に低下させることができる。
【００３４】
しかし、上述した動作原理を携帯電話機に応用する場合、無限の厚みを有する誘電体をアンテナ１６に装着することは不可能であるため、有限の厚みにより生じる付加的な現象も考慮にいれなくてはならない。例えば、付加的に考えられる主な現象として、表面波がある。この表面波は、前述した（１）式で示されるｚ＜０の平面波成分のうち、誘電体部と真空部との入射角が以下の（４）式の関係を満たす臨界角（θｃ）を超えた場合に発生する。
【００３５】
図８は図６におけるアンテナから有限の厚さの誘電体に放射された電磁波の臨界角近辺での屈折現象を説明する誘電体拡大図である。図８に示すように、ここでは、アンテナ１６から発生する電磁波が有限の厚さの誘電体３２中を伝搬する臨界角（θｃ）近辺の様子を示している。この図８において、３７は入射角が臨界角となる平面波成分であり、３８は入射角が臨界角以内で且つ真空中に放射していく平面波成分である。また、３９は入射角が臨界角以上で且つ表面波となる平面波成分である。この表面波は電磁波のエネルギーをｚ＜０の方向には運ばず、ｘｙ平面を伝わっていく。しかるに、アンテナ１６に装着する誘電体３２は、ｘｙ平面に関しても有限の面積であるため、発生した表面波はその端部で散乱もしくは反射する。
【００３６】
図９は図８において、誘電体の内部を進行する表面波成分が誘電体端部で起こす反射・屈折現象を説明する誘電体拡大図である。図９に示すように、表面波成分４０は、誘電体３２をから屈折して散乱される表面波４１と、誘電体３２の内部へ反射される表面波４２とに分けられる。かかる誘電体３２において、これら表面波４１，４２の発生が、ｚ＜０の方向へ電磁波を放射させるという目的である方向性アンテナとしての機能を低下させる可能性がある。これら表面波４１，４２の発生を防ぐ方法として、誘電体３２の表面に曲率を設ける方法が考えられる。
【００３７】
図１０は図６において、誘電体の表面に曲率を設けた場合の電磁波の進行方向を説明する誘電体拡大図である。図１０に示すように、前述した図９で誘電体３２の表面に曲率を設けた半球の誘電体１７は、その外に透過する平面波成分４４と、曲率を設けない場合の矩形誘電体３２に対する臨界角（θｃ）以上の入射角θ（θ＞θｃ）で全反射する平面波成分４３とが考えられる。また、４５は接線である。すなわち、平面波成分４４は、誘電体３２に曲率を設けることにより、入射角θが臨界角（θｃ）以下（θ＜θｃ）となり、真空部に透過する。なお、ここでは、曲率を有する誘電体として半球形状を用いたが、半円柱形状としても、同様の効果を期待できる。さらに、誘電体を上記以外の曲率を有する形状としても、同様の効果を期待できる。
【００３８】
さらに、誘電体３２の有限の厚さに起因する他の付加的効果として、臨界角（θｃ）以内で誘電体表面で一度反射した後、アンテナ１６を含む平面（ｚ＝０）で透過し、上半球（ｚ＞０）に放射される成分も考えられる。この場合の成分は、誘電体の厚みや寸法に依存する量であり、理論的に定量化するのは困難であるため、装着する誘電体の誘電率や構造の具体的な最適化を行なう際には、数値シミュレーションを用いる。
【００３９】
図１１（ａ），（ｂ）はそれぞれ図３および図４において、逆Ｌ型アンテナを用いたときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の正面図および側面図である。図１１（ａ），（ｂ）に示すように、このシミュレーションモデルは、本実施の形態の有効性を示すために、時間領域差分法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ：ＦＤＴＤを用いて検証した簡易モデルである。この図１１において、５０は携帯電話機、５１は筐体上部に装着した逆Ｌ字型アンテナ、５２は筐体下部に装着した逆Ｌ字型アンテナ、５３は半球誘電体、５４は筐体下部に装着したアンテナ給電部、Ｘは通話者の頭部を模擬した半径ｒ（＝１０ｃｍ）の球、Ｙは通話者の持ち手を模擬した直方体であり、具体的な数値は、ｍ１＝１５ｃｍ、ｍ２＝４ｃｍ、ｍ３＝０．６ｃｍ、ｍ４＝０．９ｃｍ、ｍ５＝２．８ｃｍ、ｍ６＝ｍ７＝１ｃｍ、ｍ８＝１０ｃｍ、ｍ９＝２ｃｍ、ｍ１０＝５ｃｍである。
【００４０】
本解析の携帯電話機５０の筐体構造は厚み０の長方形とし、筐体の上部と下部に逆Ｌ字型アンテナ５１，５２を装備した構造としている。
【００４１】
かかる携帯電話機５０において、持ち手を模擬した直方体Ｙについてのより具体的なモデルを次に説明する。
【００４２】
図１２は図１１における通話者の手の平および指を模擬したときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の斜視図である。図１２に示すように、前述した図１１の携帯電話機５０および持ち手を模擬した直方体Ｙは、実際にはコの字形状にモデル化できる。前述した直方体Ｙは、指の部分を模した直方体Ｙ１，Ｙ２と、手の平を模した直方体Ｙ３とからなり、具体的な数値は、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝２ｃｍ、ｎ４＝４．０ｃｍ、ｎ５＝ｎ６＝ｎ７＝１ｃｍである。また、ｍ１〜ｍ５は、図１１で述べたとおりである。尚、本図では、筐体下部に装着する逆Ｌ字型アンテナ５２は、持ち手の平Ｙ３により隠されている。
【００４３】
図１３は図１１および図１２におけるシミュレーションモデルの解析結果を説明するための比誘電率と電磁波放射効率との関係を表わす特性図である。図１３に示すように、この半球誘電体を用いたシミュレーションモデルは、頭部の比誘電率を４３．２，導電率を１．２５（Ｓ／ｍ）、持ち手の比誘電率を３６．１，導電率を１．０（Ｓ／ｍ）、筐体およびアンテナを完全導体とするとともに、アンテナに装着する誘電体の比誘電率を１，１７，２０、導電率を０とし、筐体下部に装着するアンテナにのみ１Ｖの交流電圧を２ＧＨｚの周波数で給電した場合のアンテナの放射効率を解析した結果である。尚、誘電体の比誘電率を１とした場合は、誘電体をアンテナに装着しないのと同等であり、図１３では比誘電率１の場合の放射効率を基準値（０ｄＢ）とした場合の放射効率の増加量をデシベル表示してある。これからも明らかなように、本モデルのアンテナの放射効率（ｄＢ）は、誘電体の比誘電率に大きく依存していることが理解される。
【００４４】
例えば、この半球誘電体モデルにおいては、誘電体の比誘電率を１７（約２．２ｄＢ）、もしくは２０（約２．７ｄＢ）とすることより、アンテナに誘電体を装着しない場合、すなわち比誘電率を１とした場合（０ｄＢ）に比べ、アンテナの放射効率を２ｄＢ程度以上向上させていることがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の携帯電話機は、通話者の頭部、もしくは手で覆う部分とは逆側に比誘電率が比較的高く損失が極めて小さい誘電体を装着することにより、場合によっては誘電体の表面に曲率を設けることにより、人体による電力損失を少なくした送信アンテナを実現できるので、通話時において、より優れたアンテナ利得を得られ、携帯電話機としての通話特性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す携帯電話機の正面および側面を表わす図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す携帯電話機の正面および側面を表わす図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。
【図５】図１乃至図４において用いられる各種誘電体の構造を表わす図である。
【図６】本発明の原理を説明するための線状アンテナモデルの３次元直交座標説明図である。
【図７】図６における比誘電率に基づく電磁波エネルギー量の特性図である。
【図８】図６におけるアンテナから有限の厚さの誘電体に放射された電磁波の臨界角近辺での屈折現象を説明する誘電体拡大図である。
【図９】図８において、誘電体の内部を進行する表面波成分が誘電体端部で起こす反射・屈折現象を説明する誘電体拡大図である。
【図１０】図６において、誘電体の表面に曲率を設けた場合の電磁波の進行方向を説明する誘電体拡大図である。
【図１１】図３および図４において、逆Ｌ型アンテナを用いたときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の正面および側面を表わす図である。
【図１２】図１１における通話者の手の平および指を模擬したときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の斜視図である。
【図１３】図１１および図１２におけるシミュレーションモデルの解析結果を説明するための比誘電率と電磁波放射効率との関係を表わす特性図である。
【図１４】従来の一例を示す折り畳み型携帯電話機の正面と側面を表わす図である。
【図１５】一般的な線状アンテナの具体例を示す図である。
【図１６】従来の他の例を示す折り畳み型携帯電話機の正面と側面を表わす図である。
【符号の説明】
１０，２０ 携帯電話機
１１，２１ 上部筐体
１２，２２ 下部筐体
１３，２３ ヒンジ
１４ スピーカ
１５ 表示画面
１６，１６Ａ，１６Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ，５１，５２ アンテナ
１７，１７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，３２ 誘電体
１８ キーボード
１９ マイクロホン
２４ プリント回路基板
２８ 矩形誘電体
２９，５４ アンテナ給電部
３０，５３ 半球誘電体
３１ 半円柱誘電体
３２ 仮想誘電体
３３ 上半球放射電磁波
３４ 下半球放射電磁波
３５ 下半球放射エネルギー特性
３６ 上半球放射エネルギー特性
３７〜３９，４３，４４ 平面波成分
４０〜４２ 表面波成分
５０ 筐体
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話機に関し、特にアンテナに基づく通信性能を改善させる携帯電話機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話機は、その小型化に伴い、アンテナの小型化や内蔵化が望まれている。この携帯電話機用のアンテナは、従来からよく使われているものとして、モノポールアンテナやヘリカルアンテナ、あるいは逆Ｌ字型アンテナなどの線状アンテナがある。
【０００３】
図１４（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の一例を示す折り畳み型携帯電話機の正面図および側面図である。図１４（ａ），（ｂ）に示すように、かかる従来の携帯電話機６０は、携帯電話機本体を形成する上部筐体１１および下部筐体１２と、この携帯電話機本体を折り畳んだり、あるいは開くために、上部筐体１１，下部筐体１２を結合したヒンジ１３と、上部筐体１１に設けられた送受信のためのアンテナ１６とを備えている。また、上部筐体１１は、内蔵回路の他に、スピーカ１４と表示画面１５を備え、下部筐体１２は、内蔵回路の他に、キーボード１８とマイクロホン１９を備えている。なお、アンテナ１６は、一般的には上部筐体１１の上端に設けられるが、下端に設けることも可能である。また、このアンテナ１６は、長さを固定されているが、長さを変えることも可能である。
【０００４】
さらに、筐体内には、プリント回路基板（図示省略）を配設しており、その基板上には、送信電力を供給する発信部や、その電力をアンテナへ伝える電力伝送部およびその電力を増幅する電力増幅部などを搭載している。通常、送信電力は、電力増幅部の出力端より給電部を介してアンテナ１６へ供給される。
【０００５】
図１５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ線状アンテナの具体例を示す図である。図１５（ａ）〜（ｃ）に示すとおり、各種の線状アンテナ１６ａ〜１６ｃは、上から順にモノポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、逆Ｌ字型アンテナである。特に、図１５（ａ），（ｂ）に示すモノポールアンテナ１６ａやヘリカルアンテナ１６ｂが携帯電話機筐体の上部に突出する形で装着されているのに対し、図１５ （ｃ）に示す逆Ｌ字型アンテナ１６ｃは、筐体の上部または下部に沿うように実装されるため、アンテナの内蔵化に適した構造である。
【０００６】
図１６（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の他の例を示す折り畳み型携帯電話機の正面図および側面図である。図１６（ａ），（ｂ）に示すように、この携帯電話機７０は、アンテナ内蔵化構造の携帯電話機であり、プリント回路基板２４を備えた上部筐体２１とプリント回路基板２４を備えた下部筐体２２とをヒンジ２３で結合している。この携帯電話機７０は、逆Ｌ字型アンテナ２６を下部筐体２２に内蔵した例である。
【０００７】
昨今では、携帯電話機用アンテナの小型化や内蔵化が進行するに伴い、携帯電話機の寸法が小さくなり、通話者の頭部や手との相対的な距離が小さくなるため、通話時にアンテナから放射される電力の一部が通話者の頭部や手に吸収されてしまい、その結果電話機の通信性能が低下する傾向がある。
【０００８】
この課題を克服するために、従来の携帯電話機技術では、誘電体装着による波長短縮作用でアンテナを小型化した上で、携帯電話機筐体から棒状体を介して高い位置にアンテナを設け、アンテナと人体との距離を離す構造にすることにより、通信性能の低下を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
しかし、このような構造および方法では、形状としては通常のダイポールアンテナの上に小型アンテナを設けているのと同等であるため、アンテナを含めた携帯電話機の小型化および内蔵化に適した構造ではない。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−９４３２３号公報（第３頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の携帯電話機は、一層の小型化や内蔵化を図ろうとすると、携帯電話機としての通信性能を維持するのが困難であるという課題がある。
【００１２】
本発明の目的は、かかる問題を克服するためになされたものであり、その第１の目的は、小型化とアンテナの内蔵化に適した構造を保持した携帯電話機を提供することにあり、第２の目的は、このような構造を保持した上で通話時の通信性能を向上させる携帯電話機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話機は、スピーカおよび表示画面を備えた上部筐体とキーボードを配置した下部筐体を有し、前記上部筐体の上端もしくは前記下部筐体の下端の少なくとも一方にアンテナを取り付けた携帯電話機において、前記上部筐体の上端のアンテナに対しては前記表示画面と反対側である後側に、また前記下部筐体の下端のアンテナに対しては前記キーボードと同じ側である前側に、アンテナから放射される電磁波を集中させる、所定の誘電率を持った損失の少ない誘電体を装着することを特徴としている。すなわち、本発明の携帯電話機は、アンテナに対して、通話者の頭部もしくは手の平で覆う部分とは逆側に、比較的誘電率が高く且つ損失のきわめて少ない誘電体を装着し、送受信電波による電磁界を誘電体の部分に集中させ、場合によっては誘電体の表面に曲率を設けて電磁波を透過させ人体とは逆側に指向性を持たせることができる。
【００１４】
［作用］
本発明によれば、携帯電話機のアンテナ近傍で、通話者の頭部や持ち手の平担部で覆う箇所とは逆側に、比誘電率が比較的高く、損失が極めて少ない誘電体を装着し、近傍界の電磁界を誘電体部に集中させ、場合によっては誘電体の表面に曲率を設け電磁波を外部に透過させ人体とは逆側に指向性を持たせることにより、る従来のものと比較して、より優れたアンテナ利得を確保した携帯電話機が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態を示す携帯電話機の正面図および側面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態における携帯電話機１０は、携帯電話機本体を形成する上部筐体１１および下部筐体１２と、この携帯電話機本体を折り畳んだり、あるいは開くために、上部筐体１１，下部筐体１２を結合したヒンジ１３と、上部筐体１１に設けられた送受信のためのアンテナ１６と、このアンテナ１６の後側に設けた誘電体１７とを備えている。この誘電体１７は、通話者の頭部による電力損失を軽減し、通信性能を向上させるものである。また、上部筐体１１は、前述した従来例（図１４）と同様に、内蔵回路の他に、スピーカ１４と表示画面１５を備え、下部筐体１２も、内蔵回路の他に、キーボード１８とマイクロホン１９を備えている。なお、アンテナ１６は、一般的には上部筐体１１の上端に設けられるが、下端に設けることも可能である。また、このアンテナ１６は、長さを固定されているが、長さを変えることも可能である。
【００１７】
さらに、筐体内には、プリント回路基板（図示省略）を配設しており、その基板上には、送信電力を供給する発信部や、その電力をアンテナへ伝える電力伝送部およびその電力を増幅する電力増幅部などを搭載している。通常、送信電力は、電力増幅部の出力端より給電部を介してアンテナ１６へ供給される。
【００１８】
要するに、本実施の形態における携帯電話機のアンテナ部分は、前述した従来の携帯電話機（図１４）のアンテナと比較して、アンテナ１６に比誘電率が比較的高く損失が極めて少ない誘電体１７を装着しているのが特徴である。この図１では、アンテナ１６と誘電体１７を上部筐体１１の上端に設けているが、下部筐体１２の下端に構成することも可能である。
【００１９】
図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態を示す携帯電話機の正面図および側面図である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態は、手の平による影響を少なくするために、アンテナ１６と誘電体１７を下部筐体１２の下端に設けた例である。その場合は、図２のとおり、誘電体１７は携帯電話機１０の前側からアンテナ部に装着するものとする。
【００２０】
このように、第１および第２の実施の形態では、アンテナ部１６が筐体１１，１２の外側に突出した構造となっているが、筐体内に構成し、内蔵化した構造としてもよい。また、図１と図２では、アンテナ１６はモノポールアンテナ構造として説明したが、逆Ｌ字型アンテナ構造としてもよい。さらに、誘電体１７は半球構造としているが、矩形誘電体，半円柱誘電体，もしくはそれ以外の曲率を有する構造としてもよい。
【００２１】
図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第３の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態における携帯電話機１０は、アンテナ１６Ａと誘電体１７Ａを上部筐体に、もしくはアンテナ１６Ｂと誘電体１７Ｂを下部筐体に装備した場合の通話者の頭部Ｘおよび持ち手の平Ｙの位置関係を示している。この場合、アンテナ１６Ａと誘電体１７Ａは、取り外すことにより、アンテナ１６Ｂと誘電体１７Ｂに付け代えるだけでよい。
【００２２】
図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第４の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態における携帯電話機２０は、上部筐体２１と下部筐体２２をヒンジ２３により折り畳める構造としながら、アンテナ２６Ａ，２６Ｂおよび誘電体２７Ａ，２７Ｂを内蔵化した例である。この場合、上部筐体２１は、プリント回路基板２４を備え、その上端にアンテナ２６Ａおよび誘電体２７Ａを取り付けたものである。同様に、下部筐体２２は、プリント回路基板２４を備え、その下端にアンテナ２６Ｂおよび誘電体２７Ｂを取り付けることも可能である。かかる実施の携帯においては、携帯電話機２０の厚さを極力抑えるために、上部筐体２１にあってはプリント回路基板２４の前面側、すなわち通話者の頭部Ｘに近ずけて、アンテナ２６Ａおよび誘電体２７Ａを配置し、下部筐体２２にあってはプリント回路基板２４の後面側、すなわち通話者の持ち手の平Ｙに近ずけて、アンテナ２６Ｂおよび誘電体２７Ｂを配置するだけでよい。
【００２３】
図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１乃至図４において用いられる各種誘電体の構造を表わす図である。図５（ａ）は、アンテナ１６に対し、矩形誘電体２８を用いた例を示す。なお、２９は、携帯電話機機の筐体もしくは内蔵基板との接合部であり、携帯電話機本体からアンテナ１６供給される電力の給電部である。
【００２４】
同様に、図５（ｂ）は、アンテナ１６に対し、半球誘電体３０を用いた例を示し、図５（ｃ）は、半円柱誘電体３１を用いた例を示す。
【００２５】
ここでは、アンテナ１６は、モノポールアンテナを例として示しているが、逆Ｌ字型アンテナを用いる場合も同様に実装が可能である。
【００２６】
以下、本実施の形態によるアンテナ部に誘電体を用いたときの動作原理について、図６〜図１３を参照して説明する。
【００２７】
図６は本発明の原理を説明するための線状アンテナモデルの３次元直交座標説明図である。図６に示すように、一般に、アンテナ１６を半無限大の誘電体空間上に、ここでは誘電体（誘電率：ε１）３２上に装着すると、長さがＬのアンテナ１６から放射される電磁波の大部分は誘電体３２に集中する。なお、ε０は、真空中の誘電率である。
【００２８】
まず、３次元直交座標系において、下半球（ｚ＜０）が比誘電率εｒ＝（ε１／ε０）〔＞１〕の半無限空間（誘電率：ε１）、上半球（ｚ＞０）が真空の半無限空間( 誘電率：ε０）である。なお、透磁率は全空間でμ０とする。アンテナ１６は原点にあり、ｘ軸に平行な長さＬの線状アンテナである。このアンテナ１６上を角周波数ωの高周波電流ｉが流れているとする。
【００２９】
かかる状態で、上半球に放射される電磁波３３と、下半球に放射される電磁波３４との双方について検討する。このとき、ｚ＞０もしくはｚ＜０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）における電界と磁界のｚ成分、つまりＥｚ，Ｈｚは、それぞれ平面波分解（Ｃｈｅｗ：Ｗａｖｅｓ ａｎｄ Ｆｉｅｌｄｓ ｉｎ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｍｅｄｉａ，ＩＥＥＥ，ＩＳＢＮ ０−７８０３−４７４９−８参照）することにより、つぎの（１）式のように表わされる。
ここで、（１）式の被積分項の成分は、ｚ＞０の場合、波数ベクトル（ｋｘ，ｋｙ，ｋ０ｚ）の方向に、ｚ＜０の場合、波数ベクトル（ｋｘ，ｋｙ，ｋ１ｚ）の方向に進む平面波をそれぞれ表わしている。また、ＲTMとＲTEは、ｚ＝０における平面波のＴＭ成分とＴＥ成分の反射係数をそれぞれ表わし、ＴTMとＴTEは、透過成分をそれぞれ表わしている。さらに、各平面波成分のｘ，ｙ成分の電界および磁界Ｅｘ，Ｅｙ，Ｈｘ，Ｈｙは、以下の（２）式により、それぞれ求めることができる。
図７は図６における比誘電率に基づく電磁波エネルギー量の特性図である。図７に示すように、上半球（ｚ＞０）へ向かう電磁波のエネルギー量Ｐ ｕｐｐｅｒと、下半球（ｚ＜０）に向かう電磁波のエネルギー量Ｐ ｌｏｗｅｒは、それぞれ以下の（３）式のように表わされる。
すなわち、図７はこの（３）式の値を定量的に示したものであり、横軸は比誘電率εｒ、縦軸は全空間が真空である場合に放射される電磁波の全エネルギー量で規格化された電磁波のエネルギー量を表わし、、３６は上半球に放射される電磁波のエネルギー量を表わす折れ線特性、３５は下半球に放射される電磁波のエネルギー量を表わす折れ線特性である。
【００３３】
かかる図７において、比誘電率が高くなればなるほど、上半球に放射される電磁波のエネルギー（Ｐ ｕｐｐｅｒ）に対する、下半球に放射される電磁波のエネルギー量（Ｐ ｌｏｗｅｒ）の比が大きくなるのがわかる。したがって、アンテナ１６の近辺に人体頭部Ｘや手の平Ｙなどの損失性物質がある場合、人体位置とは逆側を比誘電率が１以上の誘電体で満たし、アンテナ１６に装着させた場合の方が、誘電体がない場合よりも、アンテナ１６から放射される電磁波を人体とは逆側に集中させることができるので、結果として人体部で損失する電磁波のエネルギー量を相対的に低下させることができる。
【００３４】
しかし、上述した動作原理を携帯電話機に応用する場合、無限の厚みを有する誘電体をアンテナ１６に装着することは不可能であるため、有限の厚みにより生じる付加的な現象も考慮にいれなくてはならない。例えば、付加的に考えられる主な現象として、表面波がある。この表面波は、前述した（１）式で示されるｚ＜０の平面波成分のうち、誘電体部と真空部との入射角が以下の（４）式の関係を満たす臨界角（θｃ）を超えた場合に発生する。
図８は図６におけるアンテナから有限の厚さの誘電体に放射された電磁波の臨界角近辺での屈折現象を説明する誘電体拡大図である。図８に示すように、ここでは、アンテナ１６から発生する電磁波が有限の厚さの誘電体３２中を伝搬する臨界角（θｃ）近辺の様子を示している。この図８において、３７は入射角が臨界角となる平面波成分であり、３８は入射角が臨界角以内で且つ真空中に放射していく平面波成分である。また、３９は入射角が臨界角以上で且つ表面波となる平面波成分である。この表面波は電磁波のエネルギーをｚ＜０の方向には運ばず、ｘｙ平面を伝わっていく。しかるに、アンテナ１６に装着する誘電体３２は、ｘｙ平面に関しても有限の面積であるため、発生した表面波はその端部で散乱もしくは反射する。
【００３６】
図９は図８において、誘電体の内部を進行する表面波成分が誘電体端部で起こす反射・屈折現象を説明する誘電体拡大図である。図９に示すように、表面波成分４０は、誘電体３２をから屈折して散乱される表面波４１と、誘電体３２の内部へ反射される表面波４２とに分けられる。かかる誘電体３２において、これら表面波４１，４２の発生が、ｚ＜０の方向へ電磁波を放射させるという目的である方向性アンテナとしての機能を低下させる可能性がある。これら表面波４１，４２の発生を防ぐ方法として、誘電体３２の表面に曲率を設ける方法が考えられる。
【００３７】
図１０は図６において、誘電体の表面に曲率を設けた場合の電磁波の進行方向を説明する誘電体拡大図である。図１０に示すように、前述した図９で誘電体３２の表面に曲率を設けた半球の誘電体１７は、その外に透過する平面波成分４４と、曲率を設けない場合の矩形誘電体３２に対する臨界角（θｃ）以上の入射角θ（θ＞θｃ）で全反射する平面波成分４３とが考えられる。また、４５は接線である。すなわち、平面波成分４４は、誘電体３２に曲率を設けることにより、入射角θが臨界角（θｃ）以下（θ＜θｃ）となり、真空部に透過する。なお、ここでは、曲率を有する誘電体として半球形状を用いたが、半円柱形状としても、同様の効果を期待できる。さらに、誘電体を上記以外の曲率を有する形状としても、同様の効果を期待できる。
【００３８】
さらに、誘電体３２の有限の厚さに起因する他の付加的効果として、臨界角（θｃ）以内で誘電体表面で一度反射した後、アンテナ１６を含む平面（ｚ＝０）で透過し、上半球（ｚ＞０）に放射される成分も考えられる。この場合の成分は、誘電体の厚みや寸法に依存する量であり、理論的に定量化するのは困難であるため、装着する誘電体の誘電率や構造の具体的な最適化を行なう際には、数値シミュレーションを用いる。
【００３９】
図１１（ａ），（ｂ）はそれぞれ図３および図４において、逆Ｌ型アンテナを用いたときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の正面図および側面図である。図１１（ａ），（ｂ）に示すように、このシミュレーションモデルは、本実施の形態の有効性を示すために、時間領域差分法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ：ＦＤＴＤを用いて検証した簡易モデルである。この図１１において、５０は携帯電話機、５１は筐体上部に装着した逆Ｌ字型アンテナ、５２は筐体下部に装着した逆Ｌ字型アンテナ、５３は半球誘電体、５４は筐体下部に装着したアンテナ給電部、Ｘは通話者の頭部を模擬した半径ｒ（＝１０ｃｍ）の球、Ｙは通話者の持ち手を模擬した直方体であり、具体的な数値は、ｍ１＝１５ｃｍ、ｍ２＝４ｃｍ、ｍ３＝０．６ｃｍ、ｍ４＝０．９ｃｍ、ｍ５＝２．８ｃｍ、ｍ６＝ｍ７＝１ｃｍ、ｍ８＝１０ｃｍ、ｍ９＝２ｃｍ、ｍ１０＝５ｃｍである。
【００４０】
本解析の携帯電話機５０の筐体構造は厚み０の長方形とし、筐体の上部と下部に逆Ｌ字型アンテナ５１，５２を装備した構造としている。
【００４１】
かかる携帯電話機５０において、持ち手を模擬した直方体Ｙについてのより具体的なモデルを次に説明する。
【００４２】
図１２は図１１における通話者の手の平および指を模擬したときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の斜視図である。図１２に示すように、前述した図１１の携帯電話機５０および持ち手を模擬した直方体Ｙは、実際にはコの字形状にモデル化できる。前述した直方体Ｙは、指の部分を模した直方体Ｙ１，Ｙ２と、手の平を模した直方体Ｙ３とからなり、具体的な数値は、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝２ｃｍ、ｎ４＝４．０ｃｍ、ｎ５＝ｎ６＝ｎ７＝１ｃｍである。また、ｍ１〜ｍ５は、図１１で述べたとおりである。尚、本図では、筐体下部に装着する逆Ｌ字型アンテナ５２は、持ち手の平Ｙ３により隠されている。
【００４３】
図１３は図１１および図１２におけるシミュレーションモデルの解析結果を説明するための比誘電率と電磁波放射効率との関係を表わす特性図である。図１３に示すように、この半球誘電体を用いたシミュレーションモデルは、頭部の比誘電率を４３．２，導電率を１．２５（Ｓ／ｍ）、持ち手の比誘電率を３６．１，導電率を１．０（Ｓ／ｍ）、筐体およびアンテナを完全導体とするとともに、アンテナに装着する誘電体の比誘電率を１，１７，２０、導電率を０とし、筐体下部に装着するアンテナにのみ１Ｖの交流電圧を２ＧＨｚの周波数で給電した場合のアンテナの放射効率を解析した結果である。尚、誘電体の比誘電率を１とした場合は、誘電体をアンテナに装着しないのと同等であり、図１３では比誘電率１の場合の放射効率を基準値（０ｄＢ）とした場合の放射効率の増加量をデシベル表示してある。これからも明らかなように、本モデルのアンテナの放射効率（ｄＢ）は、誘電体の比誘電率に大きく依存していることが理解される。
【００４４】
例えば、この半球誘電体モデルにおいては、誘電体の比誘電率を１７（約２．２ｄＢ）、もしくは２０（約２．７ｄＢ）とすることより、アンテナに誘電体を装着しない場合、すなわち比誘電率を１とした場合（０ｄＢ）に比べ、アンテナの放射効率を２ｄＢ程度以上向上させていることがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の携帯電話機は、通話者の頭部、もしくは手で覆う部分とは逆側に比誘電率が比較的高く損失が極めて小さい誘電体を装着することにより、場合によっては誘電体の表面に曲率を設けることにより、人体による電力損失を少なくした送信アンテナを実現できるので、通話時において、より優れたアンテナ利得を得られ、携帯電話機としての通話特性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す携帯電話機の正面および側面を表わす図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す携帯電話機の正面および側面を表わす図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す携帯電話機の側面図である。
【図５】図１乃至図４において用いられる各種誘電体の構造を表わす図である。
【図６】本発明の原理を説明するための線状アンテナモデルの３次元直交座標説明図である。
【図７】図６における比誘電率に基づく電磁波エネルギー量の特性図である。
【図８】図６におけるアンテナから有限の厚さの誘電体に放射された電磁波の臨界角近辺での屈折現象を説明する誘電体拡大図である。
【図９】図８において、誘電体の内部を進行する表面波成分が誘電体端部で起こす反射・屈折現象を説明する誘電体拡大図である。
【図１０】図６において、誘電体の表面に曲率を設けた場合の電磁波の進行方向を説明する誘電体拡大図である。
【図１１】図３および図４において、逆Ｌ型アンテナを用いたときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の正面および側面を表わす図である。
【図１２】図１１における通話者の手の平および指を模擬したときのシミュレーションモデルを説明するための携帯電話機の斜視図である。
【図１３】図１１および図１２におけるシミュレーションモデルの解析結果を説明するための比誘電率と電磁波放射効率との関係を表わす特性図である。
【図１４】従来の一例を示す折り畳み型携帯電話機の正面と側面を表わす図である。
【図１５】一般的な線状アンテナの具体例を示す図である。
【図１６】従来の他の例を示す折り畳み型携帯電話機の正面と側面を表わす図である。
【符号の説明】
１０，２０ 携帯電話機
１１，２１ 上部筐体
１２，２２ 下部筐体
１３，２３ ヒンジ
１４ スピーカ
１５ 表示画面
１６，１６Ａ，１６Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ，５１，５２ アンテナ
１７，１７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，３２ 誘電体
１８ キーボード
１９ マイクロホン
２４ プリント回路基板
２８ 矩形誘電体
２９，５４ アンテナ給電部
３０，５３ 半球誘電体
３１ 半円柱誘電体
３２ 仮想誘電体
３３ 上半球放射電磁波
３４ 下半球放射電磁波
３５ 下半球放射エネルギー特性
３６ 上半球放射エネルギー特性
３７〜３９，４３，４４ 平面波成分
４０〜４２ 表面波成分
５０ 筐体
Claims (10)
- スピーカおよび表示画面を備えた上部筐体とキーボードを配置した下部筐体を有し、前記上部筐体の上端もしくは前記下部筐体の下端の少なくとも一方にアンテナを取り付けた携帯電話機において、前記上部筐体の上端のアンテナに対しては前記表示画面と反対側である後側に、また前記下部筐体の下端のアンテナに対しては前記キーボードと同じ側である前側に、アンテナから放射される電磁波を集中させる、所定の誘電率を持った損失の少ない誘電体を装着することを特徴とする携帯電話機。
- 前記誘電体は、半球誘電体を用いることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記誘電体は、半円柱誘電体を用いることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記誘電体は、矩形誘電体を用いることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記誘電体は、装着される前記アンテナの反対側の形状に曲率を設けることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記アンテナは、前記上部筐体もしくは前記下部筐体に内蔵される内蔵アンテナとすることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記アンテナは、ダイポールアンテナを用いることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記アンテナは、逆Ｌ字型アンテナを用いることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記アンテナは、モノポールアンテナを用いることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
- 前記アンテナは、ミアンダアンテナを用いることを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002375609A JP4001014B2 (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | 携帯電話機 |
| PCT/JP2003/016717 WO2004062034A1 (ja) | 2002-12-25 | 2003-12-25 | 携帯電話機 |
| CN200380107234.6A CN1729594A (zh) | 2002-12-25 | 2003-12-25 | 便携电话 |
| US10/540,573 US20060105799A1 (en) | 2002-12-25 | 2003-12-25 | Portable telephone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002375609A JP4001014B2 (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | 携帯電話機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004208084A JP2004208084A (ja) | 2004-07-22 |
| JP4001014B2 true JP4001014B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=32708270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002375609A Expired - Fee Related JP4001014B2 (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | 携帯電話機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060105799A1 (ja) |
| JP (1) | JP4001014B2 (ja) |
| CN (1) | CN1729594A (ja) |
| WO (1) | WO2004062034A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050282593A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-22 | Spence Michael F | Mechanical layout and component placement for thin clamshell phone |
| US20060246875A1 (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-02 | Won-Moo Song | Mobile Telephone with Connection Indicator |
| JP5003341B2 (ja) * | 2007-08-07 | 2012-08-15 | 株式会社デンソーウェーブ | Ｒｆｉｄタグ読み取り装置 |
| US20090061966A1 (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-05 | Motorola, Inc. | Antenna and speaker assembly |
| JP2010161441A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Panasonic Corp | 携帯無線機 |
| WO2022130877A1 (ja) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 株式会社村田製作所 | アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置 |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60160614U (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-25 | 株式会社日立国際電気 | 小形無線通信機の空中線支持構造 |
| EP0548240A1 (en) * | 1990-09-10 | 1993-06-30 | Lotus Development Corporation | Apparatus and method for reformattable spreadsheet |
| JPH04266204A (ja) * | 1991-02-20 | 1992-09-22 | Fujitsu Ltd | 微小アンテナ |
| US5848187A (en) * | 1991-11-18 | 1998-12-08 | Compaq Computer Corporation | Method and apparatus for entering and manipulating spreadsheet cell data |
| US5371675A (en) * | 1992-06-03 | 1994-12-06 | Lotus Development Corporation | Spreadsheet program which implements alternative range references |
| EP0672277B1 (en) * | 1992-12-01 | 1998-05-13 | Microsoft Corporation | A method and system for in-place interaction with embedded objects |
| WO1994027228A1 (en) * | 1993-05-10 | 1994-11-24 | Apple Computer, Inc. | System for automatically determining the status of contents added to a document |
| US5630126A (en) * | 1994-12-13 | 1997-05-13 | International Business Machines Corp. | Systems and methods for integrating computations into compound documents |
| CA2139682A1 (en) * | 1995-01-05 | 1996-07-06 | Paul Francis Bickert | Radiation reduction apparatus for a portable radio communication device |
| US6157819A (en) * | 1996-05-14 | 2000-12-05 | Lk-Products Oy | Coupling element for realizing electromagnetic coupling and apparatus for coupling a radio telephone to an external antenna |
| JPH09331207A (ja) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体アンテナ |
| DE19624745A1 (de) * | 1996-06-21 | 1998-01-02 | Sican F & E Gmbh Sibet | Richtantenne für Mikrowellenfunktelefone |
| US6088708A (en) * | 1997-01-31 | 2000-07-11 | Microsoft Corporation | System and method for creating an online table from a layout of objects |
| US6225996B1 (en) * | 1998-02-20 | 2001-05-01 | Corel Corporation | System and method for displaying a current value of a cell of a document |
| DE19817766A1 (de) * | 1998-04-21 | 1999-11-11 | Daimler Chrysler Ag | Zentral gespeistes Antennensystem und Verfahren zum Optimieren eines solchen Antennensystems |
| WO1999056342A1 (en) * | 1998-04-24 | 1999-11-04 | Rangestar International Corporation | Director element for radio devices |
| US6590544B1 (en) * | 1998-09-01 | 2003-07-08 | Qualcomm, Inc. | Dielectric lens assembly for a feed antenna |
| US6549878B1 (en) * | 1998-12-31 | 2003-04-15 | Microsoft Corporation | System and method for editing a spreadsheet via an improved editing and cell selection model |
| US6615026B1 (en) * | 1999-02-01 | 2003-09-02 | A. W. Technologies, Llc | Portable telephone with directional transmission antenna |
| JP3934341B2 (ja) * | 1999-02-15 | 2007-06-20 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 無線通信装置 |
| US6691281B1 (en) * | 1999-06-15 | 2004-02-10 | Microsoft Corporation | Publishing/republishing data tables in HTML documents while maintaining formatting and functionality for restoring back the data tables |
| JP2001036318A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-02-09 | Nomo Sogo Kagi Yugenkoshi | 携帯電話の電磁輻射防護装置 |
| US6631497B1 (en) * | 1999-07-19 | 2003-10-07 | International Business Machines Corporation | Binding data from data source to cells in a spreadsheet |
| JP3373180B2 (ja) * | 1999-08-31 | 2003-02-04 | 三星電子株式会社 | 携帯電話機 |
| SE523293C2 (sv) * | 1999-11-03 | 2004-04-06 | Ericsson Telefon Ab L M | Multibandantenn |
| JP2001156513A (ja) * | 1999-11-29 | 2001-06-08 | Yokowo Co Ltd | チップ状アンテナ取付構造 |
| JP2001274717A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | 携帯無線機 |
| JP3835128B2 (ja) * | 2000-06-09 | 2006-10-18 | 松下電器産業株式会社 | アンテナ装置 |
| DE10052212C2 (de) * | 2000-10-20 | 2003-01-16 | Fujitsu Siemens Computers Gmbh | Schnurloses Telefon |
| US7031762B2 (en) * | 2000-12-28 | 2006-04-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Mobile terminal including first and second housings and an antenna |
| JP3642029B2 (ja) * | 2001-02-06 | 2005-04-27 | 日本電気株式会社 | 携帯電話機 |
| JP2002290129A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Nec Access Technica Ltd | 携帯無線端末のアンテナ装置 |
-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002375609A patent/JP4001014B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-12-25 US US10/540,573 patent/US20060105799A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-25 CN CN200380107234.6A patent/CN1729594A/zh active Pending
- 2003-12-25 WO PCT/JP2003/016717 patent/WO2004062034A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004208084A (ja) | 2004-07-22 |
| US20060105799A1 (en) | 2006-05-18 |
| WO2004062034A1 (ja) | 2004-07-22 |
| CN1729594A (zh) | 2006-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8665164B2 (en) | Multiband handheld electronic device slot antenna | |
| JP3713476B2 (ja) | 移動通信端末 | |
| KR100782512B1 (ko) | 전자파 흡수율을 개선한 휴대 단말기 | |
| CN113745832B (zh) | 天线和电子设备 | |
| Holopainen et al. | Effect of the user's hands on the operation of lower UHF-band mobile terminal antennas: Focus on digital television receiver | |
| CN115442714B (zh) | 无线耳机 | |
| WO2023116353A1 (zh) | 电子设备 | |
| JP2011517246A (ja) | アンテナ装置 | |
| JP4001014B2 (ja) | 携帯電話機 | |
| JP2004336742A (ja) | 無線用アンテナ装置及びそれを用いた無線通信装置 | |
| CN115377663B (zh) | 无线耳机 | |
| CN112467370B (zh) | 天线组件及电子设备 | |
| JP3480821B2 (ja) | 携帯型電子情報機器 | |
| JP2007043558A (ja) | 携帯通信端末装置 | |
| JPH08265026A (ja) | 携帯無線機 | |
| JP3769196B2 (ja) | プレートアンテナ及びそのアンテナを備える通信放送端末 | |
| CN102469390B (zh) | 具有天线结构的喇叭装置 | |
| WO2022237364A1 (zh) | 蓝牙耳机 | |
| JP2004159172A (ja) | 携帯無線装置 | |
| JP2003198694A (ja) | 携帯端末装置 | |
| JP2002353733A (ja) | 無線端末装置 | |
| JP2012227750A (ja) | 無線装置 | |
| JP2002237762A (ja) | 無線機 | |
| JP2004128604A (ja) | 無線通信装置 | |
| JP2005136521A (ja) | 無線通信装置及びそのアンテナ特性改善方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050218 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050310 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060711 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060908 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20070117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070522 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070606 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070724 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070806 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110824 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110824 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130824 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |