JP4243645B1

JP4243645B1 - 携帯無線機

Info

Publication number: JP4243645B1
Application number: JP2008151977A
Authority: JP
Inventors: 博幸上島; 真悟角; 秀樹葉山; 晴彦垣津; 由加里山崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2028-06-10
Also published as: JP2009135879A; WO2009057247A1; US8180414B2; JP2009135937A; US20100240424A1; EP2204879A1

Abstract

【課題】縦方向と横方向の２方向に開閉できるとともに、縦方向と横方向のどちらの方向に開いても、外部アンテナなしに高いアンテナ性能を実現できる携帯無線機を提供する。
【解決手段】下部筐体４と上部筐体５内にアンテナ素子１０、１１を設けた筐体ダイポールアンテナ構造を採り、また下部筐体４と上部筐体５とをヒンジ２、３の２軸で回動自在に連結する構造を採る。これにより、縦方向と横方向の２方向に開閉できるとともに、縦方向と横方向のどちらの方向に開いても、外部アンテナなしに高いアンテナ性能を実現できる。また、給電部９と接続部１５との間を動作周波数に対応する波長の１／２０以上離すようにした。これにより、アンテナ素子１０、１１に良好に給電を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）等の携帯無線機に関し、特に筐体が折り畳み可能な構造を持つ携帯無線機に関する。

従来、上述した折り畳み可能な構造を持つ携帯無線機は、一般に上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結して開閉自在とする機構を有しており、開いた状態と閉じた状態の２つの状態をとることができる。このような構造を持つ携帯無線機として、例えば特許文献１、特許文献２で開示されたものがある。特許文献１で開示されたものは長手方向（縦方向）に開閉自在としており、特許文献２で開示されたもの（携帯型情報処理装置）は長手方向と短手方向（横方向）の２方向に開閉自在としている。また、特許文献１で開示された携帯無線機は、上部筐体に導電性の金属フレームを設けた筐体ダイポール構造を採っており、特許文献２で開示された携帯型情報処理装置は、外部アンテナ（所謂ホイップアンテナ）構造を採っている。

特開２００５−００６０９６号公報特開２００３−０６０７５９号公報

しかしながら、特許文献１で開示された携帯無線機は、筐体ダイポールアンテナ構造を採っていることから高いアンテナ性能を実現できるものの、縦方向しか開かないという問題がある。また、特許文献２で開示された携帯型情報処理装置は、縦方向にも横方向にも開くが、外部アンテナ構造を採っていることから、装置のデザインの自由度が低く、小型化が困難であるという問題がある。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、縦方向と横方向の２方向に開閉できるとともに、縦方向と横方向のどちらの方向に開いても、外部アンテナなしに高いアンテナ性能を実現できる携帯無線機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の携帯無線機は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを２つの軸で回動自在に連結するヒンジ部と、第１のアンテナ素子と、前記第２の筐体内に設けられた第２のアンテナ素子と、前記第１の筐体内に設けられた回路基板と、前記回路基板から前記第１のアンテナ素子の一方の端部に給電するための給電部と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを電気的に接続するケーブル部と、前記回路基板と前記ケーブル部が接続する接続部と、を備え、前記ヒンジ部は、導電性部材からなり、前記第１のアンテナ素子の他方の端部と前記ヒンジ部とが電気的に接続し、前記第２のアンテナ素子と前記ヒンジ部とが電気的に接続し、前記給電部と前記接続部とが動作周波数に対応する波長の１／２０以上離れている。

この構成によれば、筐体内にアンテナ素子を設けた筐体ダイポールアンテナ構造を採り、また第１の筐体と第２の筐体とを２つの軸で回動自在に連結する構造を採るので、縦方向と横方向の２方向に開閉できるとともに、縦方向と横方向のどちらの方向に開いても高いアンテナ性能を実現できる。また、給電部と接続部との間を動作周波数に対応する波長の１／２０以上離した構造を採るので、高い放射抵抗を確保できるため高いアンテナ性能を実現できる。すなわち、給電部と接続部との間が短ければ放射抵抗が低くなりアンテナ性能が低下するが、動作周波数に対応する波長の１／２０以上離すことでこの問題を回避できる。例えば、ワンセグ放送を受信する場合、給電部と接続部との間の距離を４０ｍｍ以上にする。

また、上記構成において、前記ヒンジ部または前記第１のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子とを電気的に接続または非接続に切替える切替手段を備え、前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を長手方向に開いたときに前記切替手段によって前記ヒンジ部または前記第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子とを電気的に接続し、前記切替手段と前記第２の筐体内に設けられた回路基板と前記ケーブル部が接続する接続部とが動作周波数に対応する波長の１／２０以上離れている。

この構成によれば、第１の筐体に対して第２の筐体を長手方向に開いたときに、ヒンジ部または第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とを、第２の筐体内に設けられた回路基板とケーブル部が接続する接続部から動作周波数に対応する波長の１／２０以上離した位置で電気的に接続することで、ヒンジ部および第１のアンテナ素子の電流と第２のアンテナ素子のヒンジ部寄りの端部の電流との逆相成分を低減でき、高い放射抵抗を確保できるため、縦方向に開いたときにさらに高いアンテナ性能を実現できる。

また、本発明の携帯無線機は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを一方の軸で回動自在に連結する第１のヒンジ部と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを前記一方の軸と直交する他方の軸で回動自在に連結する第２のヒンジ部と、第１のアンテナ素子と、前記第２の筐体内に設けられた第２のアンテナ素子と、前記第１の筐体内に設けられた回路基板と、前記回路基板から前記第１のヒンジ部に給電するための給電部と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを電気的に接続するケーブル部と、前記回路基板と前記ケーブル部が接続する接続部と、を備え、前記第１のヒンジ部および前記第２のヒンジ部は、導電性部材からなり、前記給電部と前記第１のヒンジ部とが電気的に接続し、前記第２のアンテナ素子と前記第２のヒンジ部とが電気的に接続し、前記第１のヒンジ部と前記第２のヒンジ部が前記第１のアンテナ素子を介して電気的に接続し、前記給電部と前記接続部とが動作周波数に対応する波長の１／２０以上離れている。

この構成によれば、第１の筐体と第２の筐体を縦方向と横方向の２方向に開閉することができる。

また、上記構成において、前記第１のヒンジ部または前記第１のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子とを電気的に接続または非接続に切替える切替手段を備え、前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を長手方向に開いたときに前記切替手段によって前記第１のヒンジ部または前記第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子とを電気的に接続し、前記切替手段と前記第２の筐体内に設けられた回路基板と前記ケーブル部が接続する接続部とが動作周波数に対応する波長の１／２０以上離れている。

この構成によれば、第１の筐体に対して第２の筐体を長手方向に開いたときに、第１のヒンジ部または第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とを、第２の筐体内に設けられた回路基板とケーブル部が接続する接続部から動作周波数に対応する波長の１／２０以上離した位置で電気的に接続することで、第１のヒンジ部および第１のアンテナ素子の電流と第２のアンテナ素子のヒンジ部寄りの端部の電流との逆相成分を低減でき、高い放射抵抗を確保できるため、縦方向に開いたときにさらに高いアンテナ性能を実現できる。

また、上記構成において、前記第１のアンテナ素子に対して直列に介挿されるリアクタンス素子を備えた。

この構成によれば、第１のアンテナ素子上の電流と回路基板上の電流の位相関係を最適化できるので、さらに高いアンテナ性能を実現できる。

また、上記構成において、前記給電部に接続される第１の整合回路及び第２の整合回路と、前記第１の筐体に対する前記第２の筐体の回動方向を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて前記第１の整合回路又は前記第２の整合回路に切替える切替回路と、を備えた。

この構成によれば、開く方向に応じて整合回路を切替えるので、開く方向によりアンテナ形状が変わってインピーダンスが変化しても最適化することができ、さらに高いアンテナ性能を実現できる。

また、上記構成において、前記第２のアンテナ素子は、前記第２の筐体の一部を構成する金属フレームである。

この構成によれば、第２の筐体の一部を構成する金属フレームを第２のアンテナ素子と兼用することで、携帯無線機の薄型化およびコスト削減が可能となる。

また、上記構成において、前記第２のアンテナ素子は、前記第２の筐体内に配設された回路基板のグランドパターンである。

この構成によれば、第２の筐体内に配設された回路基板のグランドパターンを第２のアンテナ素子と兼用することで、携帯無線機の薄型化およびコスト削減が可能となる。

また、上記構成において、前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を短手方向へ開くことをロックするロック機構を備え、前記切替手段は、前記ロック機構である。

この構成によれば、ヒンジ部または第１のヒンジ部または第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子とを電気的に接続または非接続に切替える切替手段をロック機構と兼用することで、携帯無線機の薄型化およびコスト削減が可能となる。

本発明によれば、筐体が折り畳み可能な構造を持つ携帯無線機において、縦方向と横方向の２方向に開閉できるとともに、横方向と縦方向のどちらの方向に開いても、外部アンテナなしに高いアンテナ性能を実現できる。

以下、本発明を実施するための好適な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）
図１は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機の折り畳み状態を示す概略図である。同図において、本実施の形態の携帯無線機１は、上部と下部の２つの筐体を備え、導電性部材からなる２つのヒンジ部２、３により、横方向（短手方向）と縦方向（長手方向）の２方向に開閉自在となっている。図２は本実施の形態の携帯無線機１を横方向（図１に示す矢印Ａ方向）に開いた状態を示す概略図、図３は本実施の形態の携帯無線機１を縦方向（図１に示す矢印Ｂ方向）に開いた状態を示す概略図である。すなわち、携帯無線機１は、図１に示す折り畳み状態から横方向に開くことで図２に示すような形態になり、縦方向に開くことで図３に示すような形態になる。この場合、ヒンジ部２は携帯無線機１を横方向に開くためのものであり、ヒンジ部３は携帯無線機１を縦方向に開くためのものである。

携帯無線機１を横方向に開くためのヒンジ部２は、図４に示すように、略円筒状に形成され、下部筐体４（第１の筐体、図２又は図３参照）に固定される固定部２ａと、固定部２ａに対して回転自在である回転部２ｂと、この回転部２ｂを上部筐体５（第２の筐体、図２又は図３参照）に固定するための所定の厚みを有する方形状の取付部２ｃとから構成される。図４では、回転部２ｂを矢印Ｃ方向に９０度回転させた様子を示しており、回転部２ｂを同方向に９０度さらに回転させることで、点線で示す位置にあった取付部２ｃが実線で示す位置に来ることになる。他方、携帯無線機１を縦方向に開くためのヒンジ部３は、図５に示すように、略円筒状に形成され、下部筐体４に固定される固定部３ａと、固定部３ａに対して回転自在であり、上部筐体５に固定される回転部３ｂとから構成される。このように、ヒンジ部２で下部筐体４と上部筐体５が横方向に開くように回動自在に連結され、ヒンジ部３で下部筐体４と上部筐体５が縦方向に開くように回動自在に連結されるので、携帯無線機１を縦方向と横方向の２方向に自由に開閉することができる。

図２又は図３において、下部筐体４には回路基板６が設けられており、この回路基板６には無線回路７と整合回路８が実装されている。また、上部筐体５にも回路基板１２が設けられている。回路基板６に実装された無線回路７は、例えば、本実施の形態の携帯無線機１を携帯電話として使用する場合、携帯電話で使用される周波数及び変調方式で無線信号の送受信を行う。回路基板６に実装された整合回路８は、アンテナ素子（第１のアンテナ素子）１０と無線回路７のインピーダンス整合をとるものである。回路基板６とヒンジ部３との間には回路基板６からアンテナ素子１０の一方の端部に給電するための給電部９が設けられている。

アンテナ素子１０は、一方の端部がヒンジ部３に接続され、他方の端部がヒンジ部２に接続されている。ヒンジ部２の取付部２ｃは、接続部材１３によって上部筐体５のアンテナ素子（第２のアンテナ素子）１１に電気的に接続されている。アンテナ素子１１は、本実施の形態では、上部筐体５の一部を構成する金属フレームである。アンテナ素子１０、１１及びヒンジ部２、３が上側素子で、下部筐体４の回路基板６のグランドパターンが下側素子となるダイポールアンテナを形成しており、筐体全体をアンテナとして利用することで、携帯無線機１の体積を最大限活用することができ、外部アンテナ無しで高いアンテナ性能を実現できる。また、外部アンテナを設ける場合と比べてコストの削減も実現できる。なお、第２のアンテナ素子であるアンテナ素子１１は上部筐体５内の回路基板１２のグランドパターンを利用したものであっても良い。この場合もコストの削減が可能となる。

下部筐体４の回路基板６と上部筐体５の回路基板１２は、ケーブル（ケーブル部）１４によって電気的に接続されている。ケーブル１４は、回路基板６と回路基板１２の間における信号伝送に用いられるものであり、通常複数の信号線から構成される。ケーブル１４と回路基板６が接続する回路基板６上の接続部１５は、給電部９から所定距離（動作周波数に対応する波長の１／２０）以上離れた位置に設けられている。すなわち、給電部９と接続部１５との間の距離を動作周波数に対応する波長の１／２０以上離している。給電部９と接続部１５との間を動作周波数に対応する波長の１／２０以上離すことでアンテナ素子１０、１１への給電を良好に行うことができ、高い放射抵抗を確保できるため高いアンテナ性能を実現できる。なお、例えば、ワンセグ放送を受信する場合、給電部９と接続部１５との間の距離を４０ｍｍ以上にする。

以上説明したように、本実施の形態の携帯無線機１によれば、下部筐体４と上部筐体５内にアンテナ素子１０、１１を設けた筐体ダイポールアンテナ構造を採り、また下部筐体４と上部筐体５とをヒンジ２、３の２軸で回動自在に連結する構造を採るので、縦方向と横方向の２方向に開閉できるとともに、縦方向と横方向のどちらの方向に開いても高いアンテナ性能を実現できる。また、給電部９と接続部１５との間を動作周波数に対応する波長の１／２０以上離すようにしたので、アンテナ素子１０、１１に良好に給電を行うことができ、高い放射抵抗を確保できるため高いアンテナ性能を実現できる。

なお、本実施の形態では、２個のヒンジ部２、３で下部筐体４と上部筐体５を横方向と縦方向に開くようにしたが、ヒンジ部２、３を一体化した１個のヒンジ部で下部筐体４と上部筐体５を横方向と縦方向に開くようにすることも可能である。このヒンジ部は、例えば下部筐体４と上部筐体５とを一方の軸で回動自在に連結する第１のヒンジ部と、下部筐体４と上部筐体５とを前記一方の軸と直交する他方の軸で回動自在に連結する第２のヒンジ部とで構成することができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る携帯無線機を横方向に開いた状態を示す概略図である。なお、図６において前述した図２と共通する部分には同じ符号を付けている。本実施の形態の携帯無線機２０は、ヒンジ部２とヒンジ部３の間に設けたアンテナ素子１０に対して直列にリアクタンス素子（Ｌ：コイル、Ｃ：コンデンサ等）２１を介挿したものである。アンテナ素子１０に対して直列にリアクタンス素子２１を介挿することで、アンテナ素子１０、１１上の電流と回路基板６上の電流の位相関係を最適化でき、さらに高いアンテナ性能を実現できる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る携帯無線機を横方向に開いた状態を示す概略図である。なお、図７において前述した図２と共通する部分には同じ符号を付けている。本実施の形態の携帯無線機３０は、無線回路７と給電部９の間に２つの整合回路８Ａ、８Ｂと切替回路３１を介挿させたものである。切替回路３１は、下部筐体４に対する上部筐体５の回動方向に応じて整合回路８Ａ又は整合回路８Ｂに切替える。すなわち、切替回路３１は、下部筐体４と上部筐体５を横方向に開いたときに整合回路８Ａを選択する側に切り替え、下部筐体４と上部筐体５を縦方向に開いたときに整合回路８Ｂを選択する側に切り替える。なお、下部筐体４と上部筐体５の開く方向を検出するための具体的な方法としては、例えば磁石とホール素子とから構成される検出手段を使用することが考えられる。

このように、下部筐体４と上部筐体５を開く方向に応じて整合回路８Ａ、８Ｂを切替えるので、下部筐体４と上部筐体５を開く方向によりアンテナ形状が変わってインピーダンスが変化しても最適化でき、さらに高いアンテナ性能を実現できる。

なお、上述した実施の形態１〜３は、縦方向と横方向の２方向に開閉できる構造の携帯無線機であったが、横方向にのみ開閉できる構造の携帯無線機であっても、同様の効果が得られる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施形態４に係る携帯無線機を縦方向（長手方向）に開いた状態を示す概略図である。なお、図８において前述した図３と共通する部分には同じ符号を付けている。本実施形態の携帯無線機４０は、接続部材４１が下部筐体４と上部筐体５を縦方向に開いたときにヒンジ部３と第２のアンテナ素子１１とを電気的に接続する。なお、下部筐体４と上部筐体５を縦方向に開いたときにヒンジ部３と第２のアンテナ素子１１とを電気的に接続する具体的な方法としては、図９の概観図に示すように、下部筐体４と上部筐体５を横方向（短手方向）に開くために解除すべきロック機構４２を接続部材４１として兼用することが考えられる。図１０は、この接続部材４１兼ロック機構４２を示す概略図であり、縦方向に開いたときには図１０（ａ）に示すようにヒンジ部３と第２のアンテナ素子１１とが電気的に接続され、横方向に開くためには図１０（ｂ）に示すように接続部材４１兼ロック機構４２をスライドしてロックを解除する必要があり、これにより、横方向に開いたときにはヒンジ部３と第２のアンテナ素子１１とは電気的に非接続となる。また、接続部材４１が第２のアンテナ素子１１と接続する位置は、上部筐体５内に設けられた回路基板１２とケーブル１４が接続する回路基板１２上の接続部４３から所定距離（動作周波数に対応する波長の１／２０）以上離れた位置に設けられている。

このように、下部筐体４と上部筐体５を縦方向に開いたときに、ヒンジ部３と第２のアンテナ素子１１とを、接続部４３から動作周波数に対応する波長の１／２０以上離した位置で電気的に接続することで、ヒンジ部３および第１のアンテナ素子１０の電流と第２のアンテナ素子１１のヒンジ部３寄りの端部の電流との逆相成分を低減でき、高い放射抵抗を確保できるため、縦方向に開いたときにさらに高いアンテナ性能を実現できる。

なお、本実施の形態では、ヒンジ部３と第２のアンテナ素子１１とを電気的に接続するようにしたが、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子１１とを電気的に接続することも可能である。また、接続部材４１をロック機構４２と兼用することで、携帯無線機の薄型化およびコスト削減が可能となる。

本発明は、下部筐体と上部筐体を縦方向と横方向の２方向に開閉できるとともに、縦方向で開いても横方向で開いても、外部アンテナなしに高いアンテナ性能を実現できるといった効果を有し、筐体が折り畳み可能な構造を持つ携帯電話やＰＨＳ等の携帯無線機への適用が可能である。

本発明の実施の形態１に係る携帯無線機の折り畳み状態を示す概略図図１の携帯無線機を横方向に開いた状態を示す概略図図１の携帯無線機を縦方向に開いた状態を示す概略図図１の携帯無線機の下部筐体と上部筐体を横方向に開くためのヒンジ部を示す図図１の携帯無線機の下部筐体と上部筐体を縦方向に開くためのヒンジ部を示す図本発明の実施の形態２に係る携帯無線機を横方向に開いた状態を示す概略図本発明の実施の形態３に係る携帯無線機を横方向に開いた状態を示す概略図本発明の実施形態４に係る携帯無線機を縦方向に開いた状態を示す概略図本発明の実施形態４に係る携帯無線機の概観図本発明の実施形態４に係る携帯無線機の接続部材兼ロック機構を示す概略図

符号の説明

１、２０、３０携帯無線機
２、３ヒンジ部
２ａ、３ａ固定部
２ｂ、３ｂ回転部
２ｃ取付部
４下部筐体
５上部筐体
６、１２回路基板
７無線回路
８、８Ａ、８Ｂ整合回路
９給電部
１０、１１アンテナ素子
１３、４１接続部材
１４ケーブル
１５、４３接続部
２１リアクタンス素子
３１切替回路
４２ロック機構

Claims

第１の筐体と、
第２の筐体と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とを一方の軸で回動自在に連結する第１のヒンジ部と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とを前記一方の軸と直交する他方の軸で回動自在に連結する第２のヒンジ部と、
第１のアンテナ素子と、
前記第２の筐体内に設けられた第２のアンテナ素子と、
前記第１の筐体内に設けられた回路基板と、
前記回路基板から前記第１のヒンジ部に給電するための給電部と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とを電気的に接続するケーブル部と、
前記回路基板と前記ケーブル部が接続する接続部と、を備え、
前記第１のヒンジ部および前記第２のヒンジ部は、導電性部材からなり、
前記給電部と前記第１のヒンジ部とが電気的に接続し、
前記第２のアンテナ素子と前記第２のヒンジ部とが電気的に接続し、
前記第１のヒンジ部と前記第２のヒンジ部が前記第１のアンテナ素子を介して電気的に接続し、
前記給電部と前記接続部とが動作周波数に対応する波長の１／２０以上離れている携帯無線機。
前記第１のヒンジ部または前記第１のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子とを電気的に接続または非接続に切替える切替手段を備え、
前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を長手方向に開いたときに前記切替手段によって前記第１のヒンジ部または前記第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子とを電気的に接続し、
前記切替手段と前記第２の筐体内に設けられた回路基板と前記ケーブル部が接続する接続部とが動作周波数に対応する波長の１／２０以上離れている請求項１に記載の携帯無線機。
前記第１のアンテナ素子に対して直列に介挿されるリアクタンス素子を備えた請求項１又は請求項２に記載の携帯無線機。
前記給電部に接続される第１の整合回路及び第２の整合回路と、
前記第１の筐体に対する前記第２の筐体の回動方向を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて前記第１の整合回路又は前記第２の整合回路に切替える切替回路と、
を備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の携帯無線機。
前記第２のアンテナ素子は、前記第２の筐体の一部を構成する金属フレームである請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の携帯無線機。
前記第２のアンテナ素子は、前記第２の筐体内に配設された回路基板のグランドパターンである請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の携帯無線機。
前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を短手方向へ開くことをロックするロック機構を備え、
前記切替手段は、前記ロック機構である請求項２に記載の携帯無線機。