JP4436197B2 - Portable radio - Google Patents
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Description
本発明は、電池部を備えた携帯無線機において、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能が得られる携帯無線機に関する。 The present invention relates to a portable wireless device including a battery unit, which can obtain high antenna performance regardless of a connection position between the battery unit and a circuit board.
携帯無線機は、無線回路及びロジック回路を動作させるための電池部を筐体内に備えている。電池部は、回路基板と平行に近接して配置され、回路基板上の接続端子を介して回路基板のグランドに接続されている。したがって、回路基板のグランドに流れるアンテナ電流と、グランドとの接続を介して電池に流れるアンテナ電流とが干渉し、アンテナ性能が劣化するという課題があった。 The portable wireless device includes a battery unit for operating a wireless circuit and a logic circuit in a housing. The battery part is disposed in parallel and close to the circuit board, and is connected to the ground of the circuit board via a connection terminal on the circuit board. Therefore, the antenna current flowing through the ground of the circuit board interferes with the antenna current flowing through the battery through the connection with the ground, and there is a problem that the antenna performance deteriorates.
このような課題に対応した構成として、特許文献1の構成があげられる。特許文献1によれば、アンテナエレメントを電池部に接続してループアンテナを構成することで、電池部のアンテナへの影響を除去し、アンテナ性能を向上することができる。 As a structure corresponding to such a subject, the structure of patent document 1 is mention | raise | lifted. According to Patent Document 1, by connecting an antenna element to a battery unit to form a loop antenna, the influence of the battery unit on the antenna can be removed and the antenna performance can be improved.
しかしながら、上記の例では、電池の配置位置及びアンテナ構成が制限され、携帯無線機の設計の自由度が減少するという課題があった。 However, in the above example, there is a problem that the arrangement position of the battery and the antenna configuration are limited, and the degree of freedom in designing the portable wireless device is reduced.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能を確保できる携帯無線機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a portable wireless device capable of ensuring high antenna performance regardless of the connection position between the battery unit and the circuit board.
本発明の携帯無線機は、筐体と、筐体内に収納された回路基板と、筐体内に収納された電池部と、筐体に取り付けられ、回路基板に電気的に接続されたアンテナとを有する。更に、電池部の電源端子と回路基板を接続し、電池部から回路基板に電流を供給する給電接続部と、電池部のグランドと回路基板のグランドを、少なくとも無線周波数下で高周波接続するグランド接続部とを備え、グランド接続部が給電接続部よりもアンテナに近い位置に配置されている。 A portable wireless device of the present invention includes a housing, a circuit board housed in the housing, a battery unit housed in the housing, and an antenna attached to the housing and electrically connected to the circuit board. Have. In addition, the power supply terminal of the battery unit is connected to the circuit board, and the power supply connection unit that supplies current from the battery unit to the circuit board, and the ground connection that connects the ground of the battery unit and the circuit board ground at high frequency at least under radio frequency And the ground connection portion is disposed at a position closer to the antenna than the feeding connection portion.
グランド接続部が、前記電池部に隣接しつつアンテナに対し最も近い位置に配置されるよう構成することが好ましい。 It is preferable that the ground connection portion is configured to be disposed at a position closest to the antenna while being adjacent to the battery portion.
また、給電接続部が、前記電池部に隣接しつつアンテナから最も遠い位置に配置されるよう構成することが好ましい。 In addition, it is preferable that the power feeding connection portion is arranged at a position farthest from the antenna while being adjacent to the battery portion.
さらに、給電接続部及びグランド接続部が、電池部の平面視略対角線上に配置されるよう構成してもよい。 Furthermore, you may comprise so that an electric power feeding connection part and a ground connection part may be arrange | positioned on the planar view substantially diagonal line of a battery part.
一方、グランド接続部を、電池部の本体と、回路基板のグランドに接続され電池部に対し所定の距離を隔てた状態で筐体内に配置された板金から構成することができる。この場合、通電時に、電池部及び板金が容量結合を形成する。 On the other hand, the ground connection portion can be constituted by a main body of the battery portion and a sheet metal that is connected to the ground of the circuit board and disposed in the housing in a state of being separated from the battery portion by a predetermined distance. In this case, the battery unit and the sheet metal form capacitive coupling when energized.
上記構成において、板金と回路基板のグランドをリアクタンス素子を介して接続することができる。また、電池部は、回路基板に対し略平行に配置され得る。 In the above configuration, the sheet metal and the ground of the circuit board can be connected via the reactance element. Further, the battery unit can be arranged substantially parallel to the circuit board.
以上説明したように、本発明によれば、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能を確保できる。 As described above, according to the present invention, high antenna performance can be ensured regardless of the connection position between the battery unit and the circuit board.
以下、本発明に係る携帯無線機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。無線周波数は900MHzに設定する。 Hereinafter, embodiments of a portable wireless device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The radio frequency is set to 900 MHz.
(第1実施形態)
図1及び図2は本発明に係る第1実施形態の携帯無線機の基本的構成を示す。
(First embodiment)
1 and 2 show a basic configuration of the portable wireless device according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態の携帯無線機は、筐体101、回路基板102、アンテナ103、整合回路104、無線部105、及び電池パック106を有する。筐体101は、樹脂により構成されており、小型端末を想定すると、長さは70mm、幅は50mm程度に設定される。アンテナ103にはヘリカルアンテナを用い、アンテナ103は整合回路104を介して無線部105に接続されている。
The portable wireless device of this embodiment includes a
また、電池パック106は樹脂でできたケースの内部にグランドで囲まれた電池部107を有する。電池パックの寸法は縦幅35mm x 横幅35mm x 厚さ5mmである。回路基板102と電池パック106との間には厚さ2mmの樹脂カバー108が配置され、電池パックが直接回路基板に接触しないようになっている。図3に示すように、電池パック106は表面にグランド端子301と電源端子302とを備え、電池端子303により回路基板102の電源ライン及びグランドに各々接続される。電源端子端子302と電池端子303により給電接続部が構成される。電池端子303の設置位置は無線回路及びロジック回路の実装面積及びレイアウトにより決定され、ここでは電池端子303はアンテナと反対側の回路基板102の端部に設置されている。
In addition, the
給電接続部は電池部107から回路基板102ひいては無線部105への電流供給のために必須である。本実施形態では、電源端子302は、電池部107の中で、アンテナ103から実質的に最も遠い位置に設けられている。そして、これに対応するように、回路基板102上に電池端子303が設けられる。言い換えると、給電接続部が、電池部107に隣接した状態で、アンテナ103の給電部から最も遠くなるよう、電池端子303と電源端子302の位置が設定されている。
The power supply connecting portion is indispensable for supplying current from the
図4に示すように、グランドピン401は電池部のグランドとの接続を目的とし、アンテナ103に最も近い位置で回路基板102上に設置される。電池パック106には電源端子302とは別に、グランドピン401との接続のために、グランド端子402が設けられている。グランドピン401とグランド端子402との接続によりグランド接続部が構成され、電池部のグランドはアンテナ103に最も近い位置で回路基板102に接地される。すなわち、グランド端子402は、電池部107の中でアンテナ103に最も近い位置に設けられている。そして、これに対応するように、回路基板102上にグランドピン401が設けられる。言い換えると、グランド接続部が、電池部107に隣接した状態で、アンテナ103の給電部に対し最も近くなるよう、グランドピン401とグランド端子402の位置が設定されている。
As shown in FIG. 4, the
後述するように、グランド接続部は電池部107のグランドと、回路基板102を高周波接続し、電池部107側にアンテナ電流を発生させるためのものである。
As will be described later, the ground connection portion is used for high-frequency connection between the ground of the
本実施形態では、給電接続部とグランド接続部は、電池部107の平面視における略対角線上に配置されている。また、電池部107は、回路基板102と長手方向に平行に配置されている。ただし、厳密に平行に配置される必要はなく、略平行に配置されてもよい。
In the present embodiment, the power supply connection portion and the ground connection portion are arranged on a substantially diagonal line in the plan view of the
上記のように構成した携帯無線機において、アンテナ動作の説明を行う。 The antenna operation in the portable wireless device configured as described above will be described.
図5はグランドピン401を備えた本実施形態におけるアンテナ電流分布を表し、図6はグランドピン401の無い従来の構成のアンテナ電流分布を表している。501,601は筐体に流れるアンテナ電流の強度を示している。一方、504,604は電池部107に流れるアンテナ電流の強度を示している。アンテナ103は無線周波数の1/4波長で共振するヘリカルアンテナ構成をしている。また、回路基板102の長さは65mmであり、無線周波数の1/4波長以下である。したがって、電池パックが無い場合、アンテナの給電部に相当するアンテナ給電点(図5、図6における筐体101とアンテナ103の接続点P)で電流の最大点を持ち、アンテナと反対側の回路基板の端部で、電流は最小となる。
FIG. 5 shows the antenna current distribution in the present embodiment having the
しかしながら、従来の構成のように、電池パックがアンテナ103と反対側の回路基板102の端部で、必須の給電接続部のみを介して回路基板のグランドに接続されている場合、図6に示すように、アンテナ電流は基板端で最小にならずに、電池端子303を介して電池部にも流れる。回路基板の長さが1/4波長以下であるため、アンテナと電池との間に電流の節(最小点)は持たず、電池端子303と反対側の電池部の端で電流は最小となる。また、回路基板が長い場合に比べて、電流が集中するため、電池部に流れる電流は大きくなる。このとき、回路基板に流れるアンテナ電流602と電池部に流れるアンテナ電流603とが逆相になり、互いに打ち消し合い、放射効率の劣化が生じる。特に、回路基板長が1/4波長以下である場合には、電池部に流れる電流が大きいため、放射効率の劣化も大きくなる。従来の構成の無線周波数900MHzでの放射効率は―3.0dBであり、X―Z面の垂直成分の指向性は図10の1002のようになる。
However, as in the conventional configuration, when the battery pack is connected to the ground of the circuit board at the end of the
一方、本実施形態では、給電接続部のみならず、グランド接続部においても、電池部107がアンテナに近い位置で回路基板102のグランドと接続されている。具体的には、少なくとも携帯無線機の無線周波数下で、電池部107のグランドと回路基板102のグランドを高周波接続する。そして、グランド接続部が給電接続部よりもアンテナ、またはアンテナ給電部に近い位置に配置されている。そのため、図5に示すように、アンテナ電流は電池部107からグランドピン401に流れる。電池部107に流れるアンテナ電流503 は電池端子303を介して、回路基板102の端部で最小となる。また、回路基板102を流れるアンテナ電流502も同様に回路基板の端部で最小となり、電池部に流れる電流と回路基板に流れる電流とは同相となり、電流の打ち消し合いは起きない。
On the other hand, in the present embodiment, the
本実施形態の無線周波数900MHzでの放射効率は―2.0dBであり、X―Z面の垂直成分の指向性は図10の1001のようになる。したがって、本実施形態の構成を用いることにより、電池パックを備えた携帯無線機において、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能が得られている。特に本実施形態では、電池部107は、回路基板102と長手方向に平行に配置されているため、二つのアンテナ電流が逆相であると互いに打ち消し合い、放射効率の劣化が生じやすいため、本発明の効果は大きい。
In this embodiment, the radiation efficiency at a radio frequency of 900 MHz is −2.0 dB, and the directivity of the vertical component in the XZ plane is as indicated by 1001 in FIG. Therefore, by using the configuration of the present embodiment, high antenna performance is obtained in a portable wireless device including a battery pack regardless of the connection position between the battery unit and the circuit board. In particular, in the present embodiment, since the
電流503はグランドピン401を介して電池部に流れる為、グランドピンの接点は1点よりも複数設定することで、言い換えると、複数のグランド接続部を設けることで、より高い効果を得られる。
Since the current 503 flows to the battery part through the
本実施形態では、電池部と回路基板の間の接続部を給電接続部のみならず、よりアンテナに近い箇所に、電池部と回路基板を高周波接続するグランド接続部を設ける構成とした。この構成下においては、電池部にアンテナ側へ向かうアンテナ電流を発生させることができる。この結果、給電接続部のみを設けた場合に比べ、回路基板に流れるアンテナ電流と電池部に流れるアンテナ電流の打ち消し合いを緩和し、高いアンテナ性能を確保することが可能となった。 In the present embodiment, the connection between the battery unit and the circuit board is not limited to the power supply connection unit, but a ground connection unit for high-frequency connection between the battery unit and the circuit board is provided at a location closer to the antenna. Under this configuration, the antenna current can be generated in the battery unit toward the antenna. As a result, compared with the case where only the feeding connection portion is provided, cancellation of the antenna current flowing in the circuit board and the antenna current flowing in the battery portion can be relaxed, and high antenna performance can be secured.
尚、給電接続部及びグランド接続部の相対位置関係は、グランド接続部が給電接続部よりもアンテナに近い位置に設けられればよく、この関係を維持する限り、本願の効果は達成される。好ましくは、グランド接続部がアンテナの給電部になるべく近い位置に設けられ、給電接続部がアンテナの給電部からなるべく遠い位置に設けられる。 Note that the relative positional relationship between the power supply connection portion and the ground connection portion is only required to be provided at a position closer to the antenna than the power supply connection portion, and the effect of the present application is achieved as long as this relationship is maintained. Preferably, the ground connection portion is provided at a position as close as possible to the power supply portion of the antenna, and the power supply connection portion is provided as far as possible from the power supply portion of the antenna.
(第2実施形態)
図7及び図8は本発明に係る第2実施形態の携帯無線機の基本的構成を示す。
(Second Embodiment)
7 and 8 show the basic configuration of the portable wireless device according to the second embodiment of the present invention.
図7及び図8において、図1及び図2に示す符号と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示しており、その詳細な説明を省略する。 7 and 8, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 denote the same components, and detailed description thereof is omitted.
701は、金属製の板金を示している。板金701の寸法は電池パック106とほぼ同じ大きさをしており、縦幅40mm x 横幅37mmである。また、板金701は樹脂カバー108の電池側に貼付され、電池パック106と0.1mm以下の間隔で密接している。図9に示すように、板金701は、接続ピン703を介して、アンテナに近い位置で回路基板102上に設けられたリアクタンス素子702と接続される。リアクタンス素子702は回路基板102のグランドに接続されているため、板金701はリアクタンス素子702を介して回路基板102のグランドに接地されることになる。リアクタンス素子702は具体的にはチップインダクタ、チップコンデンサまたは0Ωのチップ抵抗が用いられる。ここでは、リアクタンス素子702に0Ωのチップ抵抗を用い、板金701と回路基板102のグランドとは短絡とする。
上記のように構成した携帯無線機において、アンテナ動作の説明を行う。 The antenna operation in the portable wireless device configured as described above will be described.
板金701と電池パック106とは0.1mmの間隔で近接しているため、電池部107本体そのものがグランドとして機能した状態で、板金701と容量結合を形成する。従って、無線周波数においては、電池部107と板金701はほぼ短絡状態にある。そのため、電池部107は板金701を介して、アンテナに近い位置で回路基板102のグランドに接地されることになる。すなわち、電池部107の本体及び板金701が第1実施形態におけるグランド接続部として機能する。このときのアンテナ電流分布は図5と等価となり、回路基板102に流れるアンテナ電流と電池部107に流れるアンテナ電流とは同相になる。したがって、電池パックの影響による放射効率の劣化はなく、第1実施形態と同等の放射効率が得られる。
Since the
また、電池パックに新たにグランド端子を設ける必要がないため、既成の電池パックを用いることができるという利点がある。 Moreover, since it is not necessary to newly provide a ground terminal in a battery pack, there exists an advantage that an existing battery pack can be used.
なお、本実施形態ではリアクタンス素子702として0Ωのチップ抵抗を用いたが、無線周波数、筐体構造、電池パックの形状及び板金と電池パックとの位置関係により、最適なリアクタンス定数が異なる場合はリアクタンス定数を調整することで、より高いアンテナ性能を得ることができる。さらに、本実施形態では、板金701と回路基板102のグランドとの接続には単一のリアクタンス素子を用いているが、複数のリアクタンス素子を設け、周波数に応じて最適なリアクタンス素子を切り換える切換回路を用いて接続してもよい。
In this embodiment, a chip resistance of 0Ω is used as the
なお、本実施形態では樹脂カバー108に板金701を隣接配置させたが、樹脂カバー108を金属製に変更し、リアクタンス素子702と接続してもよい。この場合、金属カバー108と電池部107の間で通電時に容量結合がなされる。また、電池部との容量結合及び回路基板のグランドとの接続が安定する構成であれば、導電性クッションまたは導電性シート等を、樹脂または金属カバーの代わりに用いてもよく、その構成、材料などは特に限定されない。
In this embodiment, the
また、本発明の接続部も、その形状、材料、構成、数は実施形態のものに限られず、種々の変更が可能である。アンテナ性能の確保がなされる限り、種々のものを採用することができる。また、アンテナと回路基板の接続方法、回路基板上での無線部の配置、筐体及び基板の構造、無線部の種類等も特に限定されない。 Further, the shape, material, configuration, and number of the connecting portion of the present invention are not limited to those of the embodiment, and various changes can be made. As long as the antenna performance is ensured, various types can be adopted. Further, there are no particular limitations on the connection method between the antenna and the circuit board, the arrangement of the wireless unit on the circuit board, the structure of the housing and the board, the type of the wireless unit, and the like.
また、電池部は種々のセルを用いたものを利用することができ、その種類は限定されない。また、セルの個数も単一であってもよいし複数であってもよい。また、電池パックを製造するため電池部に付属される部品としては、保護回路、密封樹脂カバー等があるが、特に限定はされない。 Moreover, the battery part can utilize what used various cells, and the kind is not limited. Also, the number of cells may be single or plural. Moreover, as a part attached to a battery part in order to manufacture a battery pack, although there exist a protection circuit, a sealing resin cover, etc., it does not specifically limit.
上述した実施形態では、ヒンジを備えない携帯無線機を用いているが、ヒンジを備えた折畳式携帯無線機であってもよい。また、本実施形態ではアンテナとしてヘリカルアンテナを用いているが、基板をアンテナの接地導体として用いるアンテナであれば、逆Lアンテナや逆Fアンテナ等、他のアンテナでも同等の効果が得られ、その種類は限定されない。本発明の携帯無線機は、携帯電話やPHS、その他種々の携帯端末に用いることが可能である。 In the above-described embodiment, a portable wireless device that does not include a hinge is used, but a foldable portable wireless device that includes a hinge may be used. Further, in this embodiment, a helical antenna is used as an antenna. However, if the antenna uses a substrate as a ground conductor of the antenna, the same effect can be obtained with other antennas such as an inverted L antenna and an inverted F antenna. The type is not limited. The portable wireless device of the present invention can be used for mobile phones, PHS, and other various portable terminals.
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the matters shown in the above-described embodiments, and those skilled in the art will be able to understand based on the claims and the description of the specification and well-known techniques. Such changes and applications are also within the scope of the present invention, and are included in the scope for which protection is sought.
電池部を備えた携帯無線機において、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能を得ることに有用である。 In a portable wireless device including a battery unit, it is useful for obtaining high antenna performance regardless of the connection position between the battery unit and the circuit board.
101 筐体
102 回路基板
103 アンテナ
104 整合回路
105 無線部
106 電池パック
107 電池部
108 樹脂カバー
301 グランド端子
302 電源端子
303 電池端子
401 グランドピン
402 グランド端子
501,502,503,504,604,601,602,603 電流
701 板金
702 インダクタンス素子
703 接続ピン
1001,1002 垂直成分の指向性
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記筐体内に収納された回路基板と、
前記筐体内に収納された電池部と、
前記回路基板に電気的に接続されたアンテナと、
前記電池部の電源端子と前記回路基板を接続し、前記電池部から前記回路基板に電流を供給する給電接続部と、
前記給電接続部より前記アンテナに近い位置に配置されたグランド接続部と、を備え、
前記グランド接続部は、前記電池部の本体と、前記回路基板のグランドに接続され、前記電池部に対し所定の距離を隔てた状態で、前記電池部と前記回路基板との間に配置された板金とからなり、通電時に前記電池部及び前記板金が容量結合を形成して、前記電池部のグランドと前記回路基板のグランドとを少なくとも無線周波数下で高周波接続することを特徴とする携帯無線機。 A housing,
A circuit board housed in the housing;
A battery unit housed in the housing;
An antenna electrically connected to the circuit board;
A power supply connection part for connecting a power supply terminal of the battery part and the circuit board, and supplying a current from the battery part to the circuit board;
A ground connection portion disposed closer to the antenna than the power supply connection portion, and
The ground connection portion is connected between the battery portion and the circuit board in a state of being connected to the main body of the battery portion and the ground of the circuit board and spaced apart from the battery portion by a predetermined distance. A portable wireless device comprising a sheet metal, wherein the battery part and the sheet metal form capacitive coupling when energized, and the ground of the battery part and the ground of the circuit board are connected at a high frequency at least under a radio frequency. .
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