JP4201696B2 - 携帯無線機 - Google Patents

Description

本発明は、携帯無線に搭載されたアンテナの特性改善に関する発明である。

近年、準マイクロ波帯を使用した各種移動体通信が脚光を浴びており、携帯電話にもその使用が普及している。携帯電話のアンテナには、そのグランド層となる回路基板に積極的に電流を流し、回路基板をアンテナの一部として利用する方式が多く採られている。例えば、ホイップアンテナや固定式ヘリカルアンテナ等の外付けアンテナ、逆Ｆアンテナや基板上に形成されるパターンアンテナ等の内蔵アンテナがこれにあたる。

その一方でユーザーの要望より携帯電話の小型化が進んでいる。小型化に伴い実装基板の面積が小さくなり、使用する周波数によっては、アンテナが必要とするグランドパターンの大きさが十分とは言えなくなっている。特に、２００３年に放送が開始される予定である地上波デジタルテレビジョン放送は、その受信機が携帯電話に搭載される可能性が高いが、使用される周波数が携帯電話と比較するとかなり低く、帯域が広いため、小型化された携帯電話にアンテナを実装する場合、筐体の大きさ、つまりグランド層パターンの大きさが波長に較べてかなり小さいため、十分なアンテナの特性を確保することが困難になると予測される。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、十分なアンテナグランドパターンの大きさを確保し、アンテナ特性をより向上させることを目的とする。

本発明は、筐体内に収容した回路基板からアンテナに給電する携帯無線機であって、
上記筐体に配設したアンテナ補助導体と、
上記アンテナ補助導体を上記回路基板のグランドと接続させる接続部とを備え、
上記アンテナ補助導体の接続先を、上記接続部から、上記アンテナに給電する給電部と異なる他の給電部へ切り換えるスイッチを設けたことを特徴とする。

かかる構成によれば、使用する通信方式に応じて、アンテナ補助導体を回路基板のグランドと給電部との間で切り換えることができるので、アンテナ補助導体をアンテナとしても兼用でき、アンテナ設置スペースの削減と部品点数の削減を図ることができる。

筐体内に収容した回路基板からアンテナに給電する携帯無線機であって、上記筐体に配設したアンテナ補助導体と、上記アンテナ補助導体を上記回路基板のグランドと接続させる接続部とを備え、上記アンテナ補助導体と上記回路基板のグランド層との間にフィルタを挿入するとともに、上記アンテナ補助導体を上記アンテナに給電する給電部で扱う周波数とは異なる他の周波数を扱う給電部に接続し、上記フィルタは、上記他の周波数を透過しないように構成したことを特徴とする。

かかる構成によれば、フィルタを通過する周波数では、アンテナ補助導体が回路基板のグランドと接続する一方、フィルタを通過しない周波数では、アンテナ補助導体が回路基板のグランド層から切り離されることとなる。つまり、アンテナ補助導体をアンテナとしても兼用することができので、アンテナ設置スペースと部品点数の削減が可能になる。

筐体内に収容した回路基板からアンテナに給電する携帯無線機であって、上記筐体に配設したアンテナ補助導体と、上記アンテナ補助導体を上記回路基板のグランドと接続させる接続部と、上記アンテナ補助導体の接続先を、上記回路基板のグランドから、給電部へ切り換えるアンテナ補助導体スイッチと、上記アンテナの接続先を、上記回路基板の給電部から、上記回路基板のグランドへ切り換えるアンテナスイッチとを備え、上記アンテナは第１の周波数で共振し、上記アンテナ補助導体は該第１の周波数とは異なる第２の周波数で共振し、該第２の周波数で通信する際は、上記アンテナ補助導体スイッチを上記給電部に、上記アンテナスイッチを上記回路基板のグランドに接続することを特徴とする。

かかる構成によれば、アンテナ補助導体は、使用する周波数帯に応じて、アンテナまたはグランド延長部材としての機能を発揮することなり、アンテナを異なる周波数帯で共用する必要がなくなるため、アンテナの設計が容易になるとともに、各帯域の特性を改善することができる。

以上のように本発明の携帯無線機は、アンテナ補助導体を回路基板のグランドと給電部との間で切り換えるスイッチを設けてある場合、アンテナ補助導体が給電部と接続されていると、アンテナ補助導体は回路基板から給電されるアンテナとして動作する一方、アンテナ補助導体がグランドと接続されていると、アンテナ補助導体がグランドの一部として動作し、アンテナ特性を改善させる。このようにアンテナ特性の改善に加えて、１つの部品が２つの機能を果たすため、部品点数とアンテナ設置スペースの削減が可能となる。

また、スイッチに代わりに、アンテナ補助導体と回路基板のグランドとの間にフィルタを挿入することにより、フィルタを透過する周波数では、アンテナ補助導体がアンテナのグランドの一部として機能するため、アンテナ特性を改善する効果があり、フィルタを透過しない周波数では、アンテナ補助導体を回路基板から給電されるアンテナとして機能することができる。このようにアンテナ特性の改善に加えて、部品点数とアンテナ設置スペースの削減が可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

（実施例１）
図１（ａ）は本発明を実施したストレート型携帯電話を示す斜視図であり、図１（ｂ）は表側の筐体部１１ａを内側から見た図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）の携帯電話から表側の筐体部１１ａを取り外した状態を示す図である。

この携帯電話は、表側の筐体部１１ａと裏側の筐体部１１ｂとからなる筐体１１と、液晶表示部１７と、操作キー部１９と、アンテナ１４とを備えている。アンテナ１４はホイップ式の携帯電話(ＰＤＣ８００ＭＨＺ、１.５ＧＨＺ)用のもので、裏側の筐体部１１ｂの上端部に配置されている。裏側の筐体部１１ｂには回路基板１６を組み付けてあり、この回路基板１６の下端部には、グランドパターン（図示せず）に実装されている接続部としての接続ピン１５を設置してある。

一方、表側の筐体部１１ａの内面には板金製のアンテナ補助導体１３を設置してある。このアンテナ補助導体１３は板金部材や導電テープ等の導電性を有する材料から構成され、表側の筐体部１１ａに貼着または成形固着してある。板金のアンテナ補助導体１３をクランク型に形成して表側筐体部１１ａの操作キー部１８の列間を縫うように配置してある。そして、表裏の筐体部１１ａ，１１ｂを組み立てると、接続ピン１５の先端がアンテナ補助導体１３と接触し、板金のアンテナ補助導体１３が回路基板１６のグランド層に接続されることになる。

アンテナ補助導体１３と回路基板１６のグランド層が接続ピン１５を介して導通することにより、アンテナ１４から見たグランドの大きさがアンテナ補助導体１３の長さの分だけ大きくなることと等価になる。これにより、ストレート型の小型端末では比較的アンテナ特性が劣化しやすい８００ＭＨＺ帯においても、広帯域で良好な特性が得られるようになる。

さらに、アンテナ補助導体１３をクランク型に形成して操作キー部１７の列間を縫うように配置してあるので、筐体１１の表面積を増すことなく、アンテナ補助導体１３の長さを増すことができる。また、アンテナ補助導体１３は筐体組立と同時に回路基板１６のグランド層と接続するので、組立工数の増加は全くない。なお、アンテナ補助導体１３を裏側の筐体部１１ｂに配置し、同様に接続ピン１５で接続した場合にも、当然同様な効果が得られる。

（実施例２）
図２（ａ）は本発明を実施した折り畳み型の携帯テレビを示す斜視図であり、図２（ｂ）は第２の筐体２２の表側部２２ａを内側から見た図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の第２の筐体２２から表側部２２ａを取り外した状態を示す図である。

この携帯テレビは、液晶表示部２８を備えた第１の筐体２１と、操作キー部２９を備えた第２の筐体２２とを折畳可能に連結してなるもので、第１の筐体２１の上端部にアンテナ２３を備えている。第２の筐体２２には、実施例１と同様の方法でアンテナ補助導体２５、回路基板２６及び接続ピン２７を取り付けてある。

アンテナ２３はテレビ放送受信用のホイップ式のアンテナで第１の筐体２１の上端部に実装されている。テレビ放送の周波数は携帯電話と比較すると、使用する周波数が低く帯域が広いため、携帯電話のような小型端末では十分なグランド層の大きさが確保できなくなり、アンテナの特性が劣化するが、以上のようにアンテナ補助導体２５を設けることによって、周波数の低い場合にも、十分なグランド層の大きさを確保することが可能となるため、アンテナ特性を劣化させることなく良好な特性を得ることができる。

（実施例３）
図３は本発明を実施した携帯電話を示す図で、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）と対応している。この携帯電話は、第１の筐体２１の下端部に携帯電話用(ＰＤＣ８００ＭＨＺ、１.５ＧＨＺ)の逆Ｆアンテナアンテナ３３を内蔵している。その他の構成は実施例２と同様に構成してあるので、同一符号を付し説明を省略する。

第１の筐体２１の下端部にアンテナ３３を配置した場合は、第１の筐体２１の上端部にアンテナ３３を配置した場合と比較すると、アンテナ３３からみたグランドの長さが約１／２となってしまい、モノポール系のアンテナや逆Ｆアンテナ等の、グランド層の大きさに特性が依存するようなアンテナを使用する場合には、周波数が低くなると、放射効率の低下が大きくなる。しかし、以上のようにアンテナ補助導体２５を設けることにより、その長さ分だけグランドの長さを延長する効果があり、低い周波数で使用した場合の、放射効率の低下を少なくすることができる。

（実施例４）
図４（ａ）は本発明を実施した携帯電話を示す斜視図であり、図４（ｂ）は第２の筐体４２の表側部４２ａを内側から見た図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）の第１及び第２の筐体４１，４２から表側部４１ａ，４１ｂを取り外した状態を示す図である。

この携帯電話は、液晶表示部４８を備えた第１の筐体４１と、操作キー部４９を備えた第２の筐体４２とを折畳可能に連結してある。第２の筐体４２の上端部には携帯電話(ＰＤＣ８００ＭＨＺ)用のホイップ式のアンテナ４５を設けてある。第２の筐体４２には、実施例２と同様の方法で、アンテナ補助導体４４、第２の回路基板４６ｂ及び接続ピン４７を組み付けてある。第１の筐体４１の裏側部４１ｂには第１の回路基板４６ａを組み付けてある。

第２の筐体４２にアンテナ４５が実装されている場合、筐体に流れる電流は第１の回路基板４６ａのグランド層に流れる電流が大きくなる。そのため、第１の回路基板４６ａとアンテナ４５の位置関係がアンテナ特性に大きな影響を与えることとなり、筐体を開いた状態と閉じた状態でアンテナ特性の変化が大きくなり、両方の状態で良好な特性を得ることが困難である。しかし、本実施例のように第２の回路基板４６ｂの下端部に設けた接続ピン４７をアンテナ補助導体４４と接続すると、第２の回路基板４６ｂのグランド層に流れる電流が大きくなり、今度は第２の回路基板４６ｂとアンテナ４５の位置関係がアンテナ特性に影響を与えることになる。ところが、アンテナ４５と第２の回路基板４６ｂの位置関係は筐体の開閉状態にかかわらず常に一定であることから、筐体の開閉によるアンテナ特性の変化が小さくなり、両方の状態で良好な特性を得ることが可能となる。当然、アンテナ４５のグランドを拡大する効果も得られている。

（実施例５）
図５（ａ）は本発明を実施した携帯テレビを示す斜視図であり、図５（ｂ）は第１の筐体５１の表側部５１ａを内側から見た図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）の第１の筐体５１から表側部５１ａを取り外した状態を示す図である。

この携帯テレビは、液晶表示部５８を備えた第１の筐体５８と、操作キー部５９を備えた第２の筐体５２とを折畳可能に連結してある。第２の筐体５２の上端部には携帯電話用(ＰＤＣ８００ＭＨＺ)のホイップ式アンテナ５５を設けてある。第１の筐体５１の表側部５１ａは、その液晶表示部５８の上方側のコーナー部内面にＬ型のアンテナ補助導体５４を設けてある。一方、第１の筐体５１の裏側部５１ｂには回路基板５６が組み付けてあり、回路基板５６の上方側のコーナー部には、グランドパターンに実装されている接続ピン５７を設置してある。そして、表裏の筐体部５１ａ，５１ｂを組み立てると、接続ピン５７の先端がアンテナ補助導体５４のコーナー部と接触し、アンテナ補助導体５４が回路基板５６のグランド層に接続されることになる。

第２の筐体５２にアンテナ５５が実装されている場合、筐体に流れる電流は第１の筐体５１ｂ側の回路基板５６のグランド層に流れる電流の方が大きくなる。第２の筐体５２の上端部にアンテナ５５を配置した場合は、第１の筐体５１の上端部にアンテナ５５を配置した場合に較べて、アンテナ５５からみたグランド層の電気長が約１／２となってしまい、モノポール系のアンテナや逆Fアンテナ等の、グランド層の大きさに特性が依存するようなアンテナを使用する場合には、周波数が低くなると、放射効率の低下が大きくなる。そこで、本実施例では、第１の筐体５１の上端部にアンテナ補助装置５４を設けることによって、その長さ分だけグランドの長さを延長することと等価し、低い周波数でも、アンテナの放射効率の低下を小さくすることが可能である。

（実施例６）
図６は本発明を実施したストレート型携帯電話を示す図で、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１の（ａ）（ｂ）（ｃ）と対応している。また、図６（ｄ）は同図（ｃ）の平面図である。

この携帯電話は、アンテナ補助導体としての導体棒６４の一端をビス６５で回路基板１６に回動自在に支持するとともに、この導体棒６４を筐体１１に対して出し入れする出入口（図示せず）を筐体１１に形成してある。導体棒６４の一端は接続部としての導電部材６６を介して回路基板１６のグランド層（図示せず）と接続している。その他の構成は実施例１と同様に構成してあるので、同一符号を付し説明を省略する。

本実施例の基本的な効果は他の実施例と同様にアンテナのグランド層の大きさを導体棒６４で補うことによるアンテナ特性の改善であるが、導体棒６４を回転させて筐体１１の外に取り出すことができるため、導体棒６４と回路基板１６との位置関係を変化させることによって、アンテナのグランド層状態が変化することとなり、アンテナのグランド層の電気長を調整することができる。そのため、導体棒６４が筐体１１の内部に固設されている場合と比較すると、より有効な効果が得られる。また、使用周波数の波長対して筐体の大きさが１/４波長以下の場合には、アンテナ特性の大幅な改善が期待できる。また、普段は導体棒６４を筐体１１の内部に収納しておけるため、ポケットなどに入れても邪魔にならない。

（実施例７）
図７は本発明を実施したストレート型携帯テレビを示す図で、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１の（ａ）（ｂ）（ｃ）と対応している。

この携帯電話は、接続ピン１５と回路基板１６のグランド層の間にスイッチ７６を挿入してある。アンテナ７４はホイップ式のテレビ用のアンテナであり筐体７１の上端部に配置されている。裏側の筐体部１１ｂの上端には、ホイップ式のテレビ用アンテナ７４を設置してある。その他の構成は実施例１と同様に構成してあるので、同一符号を付し説明を省略する。

携帯テレビの使用に際し、周波数の低いチャンネルを受信する場合、スイッチ７６をＯＮにし、周波数の高いチャンネルを受信する場合には、スイッチ７６をＯＦＦにする。このように受信周波数に応じてグランドの電気長を最適に近づけることによって、１種類のアンテナ７４で２通りのアンテナ特性を得ることができる。また、アンテナ補助導体１３にスイッチを複数挿入することによって、受信周波数に応じてアンテナ補助導体１３の長さをさらに細かく最適化することによって更なる効果を得ることもできる。

（実施例８）
図８は実施例１の携帯電話にＰＨＳ機能を追加したもので、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１の（ａ）（ｂ）（ｃ）と対応している。

この携帯電話は、アンテナ補助導体１３を回路基板１６のグランド層とＰＨＳ給電部８７との間で切り換えるスイッチ８６を備えている。その他の構成は実施例１と同様に構成してあるので、同一符号を付し説明を省略する。

つまり、この携帯電話は、スイッチ８６の切り換えによって、アンテナ補助導体１３をＰＨＳ給電部８７と接続すると、アンテナ補助導体１３をＰＨＳ用のアンテナとして機能するようにしたものである。携帯電話を使用する時には、アンテナ補助導体１３は回路基板１６のグランド層と接続されており、ＰＨＳ給電部８７とは接続されていない状態となる。また、ＰＨＳを使用する場合は、アンテナ補助導体１３はＰＨＳ給電部８７と接続され、回路基板１６のグランド層とは接続されていない状態となる。携帯電話を使用する場合の効果としては実施例１と同様であるが、アンテナ補助導体１３をＰＨＳのアンテナとして兼用しているため、ＰＨＳ用のアンテナの設置スペースと部品点数を削減できるというメリットがある。

（実施例９）
図９は実施例２の携帯テレビに携帯電話(ＰＤＣ１.５ＧＨＺ)の機能を追加したもので、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は図２（ａ）（ｂ）（ｃ）と対応している。

この携帯テレビは、アンテナ補助導体２５と回路基板２６のグランド層との間にローパスフィルタ９７を挿入するとともに、アンテナ補助導体２５を回路基板２６の携帯電話の給電部９６に接続してある。ローパスフィルタ９６は１ＧＨＺ以下の周波数を透過するものである。その他の構成は実施例１と同様に構成してあるので、同一符号を付し説明を省略する。

テレビ放送はＵＨＦ帯及びＶＨＦ帯であるため、最も高い周波数でも約８００ＭＨＺである。ローパスフィルタ９６を使用することによって、テレビの周波数（８００ＭＨＺ以下）では接続ピン２７と回路基板２６のグランド層は導通しており、携帯電話の周波数(１.５ＧＨＺ帯)では接続ピン２７と回路基板２６のグランド層は導通していないこととなる。つまり、アンテナ補助導体２５はテレビの周波数では実施例２と同様な効果があり、同時に携帯電話(ＰＤＣ１.５ＧＨＺ)のアンテナとしての機能も果たしているため、携帯電話用のアンテナの設置スペースと部品点数を削減できるメリットがある。

(実施例1０)
図１０は実施例１の携帯電話を異なる周波数帯で使用できるようにしたもので、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１の（ａ）（ｂ）（ｃ）と対応している。
この携帯電話はＰＤＣ方式（８００ＭＨＺ帯と１.５ＧＨＺ帯のデュアルチャンネル）を使用している携帯電話であり、アンテナ補助導体１３を回路基板１６のグランド層と給電部１０７との間で切り換えるスイッチ１０６ａと、アンテナ１０４を回路基板１６の給電部１０７とグランド層との間で切り換えるスイッチ１０６ｂと備えている。アンテナ１０４は８００ＭＨＺ帯で、アンテナ補助導体１３は１.５ＧＨＺ帯でそれぞれ共振する特性を有している。なお、その他の構成は実施例１と同様に構成してあるので、同一符号を付し説明を省略する。

この携帯電話では８００ＭＨＺ帯の電波を使用する時は、スイッチ１０６ｂはアンテナ１０４と給電部１０７とを接続し、スイッチ１０６ａはアンテナ補助導体１３と回路基板１６のグランド層とを接続する。これにより実施例１と同様にアンテナ補助導体１３の長さ分だけグランドの長さを延長する効果が得られる。一方、１.５ＧＨＺ帯の電波を使用する場合は、スイッチ１０６bはアンテナ１０４と回路基板１６のグランド層と接続し、スイッチ１０６aはアンテナ補助導体１３と給電部１０７を接続する。

このようにアンテナ補助導体１３は８００ＭＨＺ帯ではグランドの延長効果があり、１.５ＧＨＺ帯ではアンテナとしての役割を果たすことになるので、アンテナを異なる周波数帯で共用する必要が無くなるため、設計が容易になり、各帯域の特性を改善することができる。

なお、アンテナ補助導体１３をダイバーシティ用のアンテナと使用してもよいことは言うまでもない。また、今後予想される３Ｇ通信方式での８００ＭＨＺ帯と２ＧＨＺ帯とのデュアルチャンネルで実施しても同様な効果が得られることは言うまでもない。また、送信と受信でアンテナを上記のように切り換えてもよい。

本発明は、携帯電話機や携帯テレビなどの携帯無線機への適用が可能である。

実施例１の携帯無線機を示す図である。 実施例２の携帯無線機を示す図である。 実施例３の携帯無線機を示す図である。 実施例４の携帯無線機を示す図である。 実施例５の携帯無線機を示す図である。 実施例６の携帯無線機を示す図である。 実施例７の携帯無線機を示す図である。 実施例８の携帯無線機を示す図である。 実施例９の携帯無線機を示す図である。 実施例１０の携帯無線機を示す図である。

符号の説明

１１ 筐体
１１ａ 表側筐体部
１１ｂ 裏側筐体部
１３ アンテナ補助導体
１４、４５、５５ ＰＤＣ用アンテナ
１５ 接続ピン
１６ 回路基板
１７ 液晶表示部
１８ 操作キー部
２１、４１、５１ 第１の筐体
２２、４２、５２ 第２の筐体
２２ａ、４２a、５２a 表側筐体部
２２ｂ、４２a、５２a 裏側筐体部
２３ テレビ用アンテナ
２５、４４、５４ アンテナ補助導体
２６ 回路基板
２７、４７、５７ 接続ピン
２８、４８、５８ 液晶表示部
２９、４９、５９ 操作キー部
３３ ＰＤＣ用逆Ｆアンテナ
６４ 導体棒
６５ ビス
６６ 導電部材
７４ 携帯テレビ用アンテナ
７６ スイッチ
８６ スイッチ
８７ ＰＨＳ給電部
９６ 携帯電話給電部
９７ ローパスフィルタ
１０４ ＰＤＣ用アンテナ
１０６ａ スイッチ
１０６ｂ スイッチ
１０７ 給電部

Claims (3)

1. 筐体内に収容した回路基板からアンテナに給電する携帯無線機であって、
   上記筐体に配設したアンテナ補助導体と、
   上記アンテナ補助導体を上記回路基板のグランドと接続させる接続部とを備え、
   上記アンテナ補助導体の接続先を、上記接続部から、上記アンテナに給電する給電部と異なる他の給電部へ切り換えるスイッチを設けたことを特徴とする携帯無線機。
2. 筐体内に収容した回路基板からアンテナに給電する携帯無線機であって、
   上記筐体に配設したアンテナ補助導体と、
   上記アンテナ補助導体を上記回路基板のグランドと接続させる接続部とを備え、
   上記アンテナ補助導体と上記回路基板のグランド層との間にフィルタを挿入するとともに、上記アンテナ補助導体を上記アンテナに給電する給電部で扱う周波数とは異なる他の周波数を扱う給電部に接続し、上記フィルタは、上記他の周波数を透過しないように構成したことを特徴とする携帯無線機。
3. 筐体内に収容した回路基板からアンテナに給電する携帯無線機であって、
   上記筐体に配設したアンテナ補助導体と、
   上記アンテナ補助導体を上記回路基板のグランドと接続させる接続部と、
   上記アンテナ補助導体の接続先を、上記回路基板のグランドから、給電部へ切り換えるアンテナ補助導体スイッチと、
   上記アンテナの接続先を、上記回路基板の給電部から、上記回路基板のグランドへ切り換えるアンテナスイッチとを備え、
   上記アンテナは第１の周波数で共振し、上記アンテナ補助導体は該第１の周波数とは異なる第２の周波数で共振し、該第２の周波数で通信する際は、上記アンテナ補助導体スイッチを上記給電部に、上記アンテナスイッチを上記回路基板のグランドに接続することを特徴とする携帯無線機。

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