JP4043837B2 - 携帯無線端末 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筐体を折り畳むことが可能な携帯電話機などの携帯無線端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は例えば特開平６−３１４９２０号公報に示された従来の携帯無線端末を示す構成図であり、図において、１は携帯無線端末の主金属筐体、２は携帯無線端末の副金属筐体、３は主金属筐体１の上部に設置されたモノポールアンテナ、４は主金属筐体１と副金属筐体２を相互に接続する受動素子部である。
【０００３】
次に動作について説明する。
モノポールアンテナ３が励振すると、主金属筐体１及び副金属筐体２上に電流が誘起されるが、受動素子部４の状態を変化させることによって主金属筐体１及び副金属筐体２の電位を制御すると、主金属筐体１及び副金属筐体２上に流れる電流分布が変化するので、アンテナの放射パターンを所望の形状に変化させることができる。
【０００４】
なお、下側の副金属筐体２には電池、ＲＦ回路やディジタル回路などが配置され、上側の主金属筐体１にはディスプレイなどが配置されることがあるが、ディスプレイの表示信号を伝達する線路は数十本（約４０本〜８０本）程度必要である。したがって、受動素子部４の状態を変化させることによってアンテナの放射パターンを変化させるには、受動素子部４を数十本の線路にそれぞれ配置する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の携帯無線端末は以上のように構成されているので、複数の筐体間に多数の線路が配線される場合、受動素子部４を多数の線路にそれぞれ配置すれば、受動素子部４の状態を変化させることによってアンテナの放射パターンを変化させることができる。しかし、小形の携帯無線端末に多数の受動素子部４を搭載することは困難であり、外形寸法の大型化を招くなどの課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の筐体間に多数の線路が配線される場合でも、外形寸法の大型化を招くことなく、アンテナの放射パターンを変化させることができる携帯無線端末を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る携帯無線端末は、第１の線状導体のインピーダンスを高める高インピーダンス化素子を設けるとともに、複数の地導体を相互に接続する第２の線状導体を第１の線状導体と並列に配置して、第２の線状導体と直列に負荷を接続するようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る携帯無線端末は、ループ状に曲折された状態で複数の地導体を相互に接続する複数の第１の線状導体と並列に第２の線状導体を配置して、第２の線状導体と直列に負荷を接続するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る携帯無線端末は、何れかの地導体上で曲折された状態で複数の地導体を相互に接続する複数の第１の線状導体と並列に第２の線状導体を配置して、第２の線状導体と直列に負荷を接続するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る携帯無線端末は、第１の線状導体における曲折部分が１０分の１波長以上の電気長を有するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る携帯無線端末は、負荷がインピーダンスの変更を受け付ける機能を備えるようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る携帯無線端末は、負荷が容量値の変更を受け付ける機能を備えるようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る携帯無線端末は、第２の線状導体が設置されていない場合より帯域幅が広がるように負荷のインピーダンスを変更するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による携帯無線端末を示す構成図であり、図において、１１は例えばスピーカーやディスプレイなどが配置される地導体（第１の地導体）、１２は例えばＲＦ回路，電池，ディジタル回路，マイク及びキーボードなどが配置される地導体（第２の地導体）である。なお、地導体１１と地導体１２は、開閉可能な機構によって接続され、例えば不使用時などには２つに折り畳むことができる。
【００１５】
１３は地導体１２上に設置され、地導体１２上に設置されているＲＦ回路から給電線路を介して給電される放射素子、１４は地導体１１と地導体１２を相互に接続する線状導体（第１の線状導体）であり、線状導体１４は地導体１１上に設置されているスピーカーやディスプレイを動作させるための配線であって、通常、４０から８０本程度配線される（図１では、図面の簡略化のため３本だけ配線されている）。１５はコネクタ、１６は放射素子１３と結合することにより生じる線状導体１４の線上の高周波電流が地導体１１，１２上の回路（図示せず）に流れ込むのを防止する容量素子である。すなわち、容量素子１６が接地されることにより、線状導体１４が高周波的に、コネクタ１５の部分で地導体１１，１２と短絡状態となる。
【００１６】
１７は線状導体１４のインピーダンスを高める高インピーダンス化素子（高インピーダンス化手段）であり、高インピーダンス化素子１７としては、例えば、線状導体１４を覆うことが可能なフェライトなどの強磁性体が考えられる。１８は線状導体１４と並列に配置され、地導体１１と地導体１２を相互に接続する線状導体（第２の線状導体）、１９は線状導体１８と直列に接続され、インピーダンス又は容量値の変更を受け付ける機能を備えている負荷である。なお、負荷１９としては、例えば、複数のインダクタンスとコンデンサから構成され、外部からの制御信号にしたがって実際に使用されるインダクタンスとコンデンサが選択されるものなどが考えられる。
【００１７】
次に動作について説明する。
最初に、負荷１９のインピーダンスとアンテナの放射パターンとの相関関係について説明する。図３は負荷１９のインピーダンスの変化を示し、図４は携帯無線端末が図２の構成であるとき、図３のように負荷１９のインピーダンスを変化させた場合の放射パターンの相関係数を示している。なお、周波数は９００ＭＨｚ帯であるとする。
【００１８】
負荷１９の値は、図３の規格化インピーダンスが５０［Ω］のスミスチャート上の偏角Ａｒｇと対応しており、例えば、Ａｒｇ＝０［ｄｅｇ］はＺ’＝∞［Ω］、Ａｒｇ＝１８０［ｄｅｇ］はＺ’＝０［Ω］、Ａｒｇ＝９０［ｄｅｇ］はＺ’＝＋ｊ５０［Ω］、Ａｒｇ＝２７０［ｄｅｇ］はＺ’＝−ｊ５０［Ω］に対応する。また、放射パターンの相関係数は、Ａｒｇ＝０［ｄｅｇ］の場合の放射パターンを基準とするときの値と定義する。
【００１９】
放射パターンの相関係数が低い状態は、Ａｒｇ＝０［ｄｅｇ］の場合と比べて、放射パターンが大きく変形していることに相当する。図４の例では、Ａｒｇ＝２７０［ｄｅｇ］近辺で相関係数が０．３程度まで低下している。つまり、Ａｒｇ＝０［ｄｅｇ］の放射パターンとＡｒｇ＝２７０［ｄｅｇ］の放射パターンの差異は大きく、放射素子１３は共通でありながら、異なるアンテナとして動作することを示している。
【００２０】
したがって、２つの放射パターンを切り替えることにより、ダイバーシチアンテナとして動作させることが可能になる。なお、従来のダイバーシチアンテナは携帯無線端末上に２つのアンテナ素子を設け、それらを切り替えることで実現しているが、このように２つの放射パターンを切り替えるようにすれば、１つの放射素子１３を設置すれば足りるので、携帯無線端末の小型化を図ることが可能になる。
【００２１】
次に、実際の携帯無線端末の構成を考えてみる。
実際の携帯無線端末は、図１のように、地導体１１と地導体１２が線状導体１４により短絡されている。つまり、地導体１１と地導体１２の間のインピーダンスがほぼ０［Ω］となっている。
この状態では、並列に負荷１９を配置しても、地導体１１と地導体１２の間のインピーダンスは短絡状態のままであり、地導体１１と地導体１２の間のインピーダンスを変化させることは困難である。
【００２２】
したがって、この状態では、複数の線状導体１４に対して直列に負荷１９をそれぞれ配置すればよいが、数十個の負荷１９を配置することは現実的ではないので、線状導体１４のインピーダンスを高める高インピーダンス化素子１７を設置する。
即ち、線状導体１４と並列に配置した負荷１９によって、地導体１１と地導体１２の間のインピーダンスを変化させることができるようにするには、線状導体１４のインピーダンスを高めればよいので、線状導体１４のインピーダンスを高める高インピーダンス化素子１７を設置する。なお、線状導体１４のインピーダンスは、理想的には∞［Ω］が好ましい。
このように、線状導体１４のインピーダンスを高める高インピーダンス化素子１７を設置して、負荷１９のインピーダンス又は容量値を変更すれば、アンテナの放射パターンを変化させることができる。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、線状導体１４のインピーダンスを高める高インピーダンス化素子１７を設けるとともに、地導体１１と地導体１２を相互に接続する線状導体１８を線状導体１４と並列に配置して、線状導体１８と直列に負荷１９を接続するように構成したので、地導体１１と地導体１２間に多数の線路が配線される場合でも、外形寸法の大型化を招くことなく、アンテナの放射パターンを変化させることができる効果を奏する。
【００２４】
なお、上記実施の形態１では、周波数が９００ＭＨｚ帯であるものについて示したが、その他の周波数帯においても同様な動作が可能である。その場合、各周波数帯において相関係数が低下する負荷１９のインピーダンスが異なる。放射素子１３を複数の帯域で切り替えて使用する場合、負荷１９のインピーダンスを各使用帯域に対応して変化させて、相関係数が低下するように選定することにより、複数の周波数に対応したダイバーシチアンテナを実現することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による携帯無線端末を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
２１はループ状に曲折されている薄型誘電体、２２は薄型誘電体２１上に配置され、地導体１１と地導体１２を相互に接続する線状導体（第１の線状導体）である。
【００２６】
上記実施の形態１では、高インピーダンス化素子１７を設置することにより、線状導体１４のインピーダンスを高めるものについて示したが、線状導体２２をループ状に曲折することにより、高インピーダンス化素子１７を省略するようにしてもよい。
即ち、線状導体２２をループ状に曲折すると、線状導体２２は誘導素子として動作するので、地導体１１と地導体１２の間のインピーダンスを高めることができる。
これにより、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、高インピーダンス化素子１７を省略することができる。
【００２７】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による携帯無線端末を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
２３は地導体１１上で曲折されている薄型誘電体、２４は薄型誘電体２３上に配置され、地導体１１と地導体１２を相互に接続する線状導体（第１の線状導体）であり、線状導体２４の曲折部分はλ／１０（１０分の１波長）以上の電気長を有している。
【００２８】
上記実施の形態１では、高インピーダンス化素子１７を設置することにより、線状導体１４のインピーダンスを高めるものについて示したが、地導体１１上で線状導体２４を曲折することにより、高インピーダンス化素子１７を省略するようにしてもよい。
【００２９】
即ち、線状導体２４は、高周波ではコネクタ１５の部分で、容量素子１６により地導体１１に短絡されている。そのため、コネクタ１５の部分からλ／４離れた点では、線状導体２４と地導体１１は開放状態となる。つまり、線状導体２４の曲折部分の長さがλ／４の電気長を有することで、地導体１１と地導体１２の間のインピーダンスを理想的な∞［Ω］とすることができる。
なお、線状導体２４の曲折部分の長さは、λ／４の電気長が理想であるが、λ／１０以上あれば実用可能である。
また、この実施の形態３では、地導体１１上で線状導体２４を曲折するものについて示したが、地導体１２上で線状導体２４を曲折するようにしても同様な効果が得られる。
【００３０】
実施の形態４．
図７は図５の携帯無線端末の構成において、負荷１９のインピーダンスを変化させた場合の帯域幅Ｂ．Ｗ．を示したものである。周波数は９００ＭＨｚ帯とし、帯域幅Ｂ．Ｗ．はＶＳＷＲ＜３にて定義する。
図７より、Ａｒｇ＝３１５［ｄｅｇ］の場合に帯域幅Ｂ．Ｗ．が１５０［ＭＨｚ］程度得られることが確認できる。これは線状導体１８及び負荷１９がない場合に相当するＡｒｇ＝０［ｄｅｇ］の場合と比べて帯域幅Ｂ．Ｗ．が２倍以上である。つまり、携帯無線端末に線状導体１８及び負荷１９を装着し、負荷１９のインピーダンスを適切に選定することで、線状導体１８及び負荷１９がない場合よりも、帯域幅を広くすることができる。
なお、負荷１９のインピーダンスを切り替える手段を併用することで、相関係数の低い状態や帯域幅の広い状態などを自由に選定することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第１の線状導体のインピーダンスを高める高インピーダンス化素子を設けるとともに、複数の地導体を相互に接続する第２の線状導体を第１の線状導体と並列に配置して、第２の線状導体と直列に負荷を接続するように構成したので、複数の地導体間に多数の線路が配線される場合でも、外形寸法の大型化を招くことなく、アンテナの放射パターンを変化させることができる効果がある。
【００３２】
この発明によれば、ループ状に曲折された状態で複数の地導体を相互に接続する複数の第１の線状導体と並列に第２の線状導体を配置して、第２の線状導体と直列に負荷を接続するように構成したので、複数の地導体間に多数の線路が配線される場合でも、外形寸法の大型化を招くことなく、アンテナの放射パターンを変化させることができる効果がある。
【００３３】
この発明によれば、何れかの地導体上で曲折された状態で複数の地導体を相互に接続する複数の第１の線状導体と並列に第２の線状導体を配置して、第２の線状導体と直列に負荷を接続するように構成したので、複数の地導体間に多数の線路が配線される場合でも、外形寸法の大型化を招くことなく、アンテナの放射パターンを変化させることができる効果がある。
【００３４】
この発明によれば、第１の線状導体における曲折部分が１０分の１波長以上の電気長を有するように構成したので、複数の地導体間のインピーダンスを理想的な∞［Ω］とすることができる効果がある。
【００３５】
この発明によれば、負荷がインピーダンスの変更を受け付ける機能を備えるように構成したので、アンテナの放射パターンを変化させることができる効果がある。
【００３６】
この発明によれば、負荷が容量値の変更を受け付ける機能を備えるように構成したので、アンテナの放射パターンを変化させることができる効果がある。
【００３７】
この発明によれば、第２の線状導体が設置されていない場合より帯域幅が広がるように負荷のインピーダンスを変更する構成にしたので、アンテナの広帯域化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による携帯無線端末を示す構成図である。
【図２】 放射パターンの相関係数の説明に用いる携帯無線端末を示す構成図である。
【図３】 負荷のインピーダンスの変化を示す説明図である。
【図４】 負荷のインピーダンスを変化させた場合の放射パターンの相関係数を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による携帯無線端末を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による携帯無線端末を示す構成図である。
【図７】 負荷のインピーダンスを変化させた場合の帯域幅を示す説明図である。
【図８】 従来の携帯無線端末を示す構成図である。
【符号の説明】
１１ 地導体、１２ 地導体、１３ 放射素子、１４ 線状導体（第１の線状導体）、１５ コネクタ、１６ 容量素子、１７ 高インピーダンス化素子（高インピーダンス化手段）、１８ 線状導体（第２の線状導体）、１９ 負荷、２１ 薄型誘電体、２２ 線状導体（第１の線状導体）、２３ 薄型誘電体、２４線状導体（第１の線状導体）。

Claims (5)

1. 第１の地導体及び第２の地導体のうちの何れかの地導体に設置された放射素子と、上記第１の地導体と上記第２の地導体間を接続する複数本の配線である第１の線状導体と、上記第１の線状導体を覆うように設置され、上記第１の線状導体のインピーダンスを高める強磁性体である高インピーダンス化素子と、上記第１の線状導体と並列に配置され、上記第１の地導体と上記第２の地導体間を接続する第２の線状導体と、上記第２の線状導体と直列に接続され、インピーダンス又は容量値の変更を受け付ける機能を有する負荷とを備えた携帯無線端末。
2. 第１の地導体及び第２の地導体のうちの何れかの地導体に設置された放射素子と、ループ状に曲折された状態で上記第１の地導体と上記第２の地導体間を接続する複数本の配線である第１の線状導体と、上記第１の線状導体と並列に配置され、上記第１の地導体と上記第２の地導体間を接続する第２の線状導体と、上記第２の線状導体と直列に接続され、インピーダンス又は容量値の変更を受け付ける機能を有する負荷とを備えた携帯無線端末。
3. 第１の地導体及び第２の地導体のうちの何れかの地導体に設置された放射素子と、上記第１の地導体又は上記第２の地導体上で曲折された状態で上記第１の地導体と上記第２の地導体間を接続する複数本の配線である第１の線状導体と、上記第１の線状導体と並列に配置され、上記第１の地導体と上記第２の地導体間を接続する第２の線状導体と、上記第２の線状導体と直列に接続され、インピーダンス又は容量値の変更を受け付ける機能を有する負荷とを備えた携帯無線端末。
4. 第１の線状導体における曲折部分が１０分の１波長以上の電気長を有することを特徴とする請求項３記載の携帯無線端末。
5. 第２の線状導体が設置されていない場合より帯域幅が広がるように負荷のインピーダンスを変更することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の携帯無線端末。

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