JP4712912B2 - 無線装置 - Google Patents

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Description

本発明は、使用周波数が互いに異なる2つのアンテナを備えた無線装置に関するものである。
近年、無線装置の一種として携帯電話機が広く普及しており、この携帯電話機には、各種様々な構造のものが開発されている。その中でも、上下2つの筐体を備え、この2つの筐体の端部がヒンジ部として蝶着された折り畳み構造の携帯電話機が、良く知られている。
例えば、特許文献1には、図8(a)および(b)に示すように、上筐体301と下筐体302とが、ヒンジ303によって蝶着された無線装置が開示されている。具体的に説明すると、この特許文献1に開示の無線装置において、上筐体301は、基板304とアンテナ素子として機能する導体とを備えており、この導体は、給電部307を介して下筐体302が備える整合回路309に接続している。さらに、下筐体302は、無線部回路310を基板305上に備え、この無線部回路310において、アンテナ素子が共振する周波数の高周波信号が処理される。
また、特許文献1に開示されたような、折り畳み構造の無線装置の他の従来例として、使用周波数が互いに異なる2つのアンテナを備えた無線装置も知られている。このような、2つのアンテナを備えた無線装置は、周波数が異なる複数の通信システムの利用が可能であったり、通信システムの利用と放送電波の受信とが可能になるなど、多くの利点を有している。一例をあげると、一方のアンテナを用いてWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access:2GHz)帯を利用した無線通信を行い、また、もう一方のアンテナを用いてUHF(Ultra High Frequency:470〜770MHz)帯のテレビ電波を受信することが可能になる。
日本国公開特許公報「特開2006−54843号公報」(2006年2月23日公開)
ここで、2つのアンテナを備えている無線装置において、一方のアンテナを上筐体に備え、もう一方のアンテナを、上筐体の端部と下筐体の端部とによって構成されるヒンジ部に内蔵した場合、上筐体に備えられたアンテナ(以下、筐体アンテナと称する)のアンテナ特性が劣化するという問題が生じる。この問題について以下に説明する。
まず、特許文献1に開示の無線装置のように、上筐体に筐体アンテナを備え、かつ、当該アンテナの整合回路を下筐体に備えることにより、筐体アンテナと筐体アンテナの整合回路とを結合させる給電部は、ヒンジ部に備えられることになる。したがって、ヒンジ部に内蔵されるもう一方のアンテナ(以下、内蔵アンテナと称する)と給電部とは近接することになる。
これにより、筐体アンテナが共振する周波数の高周波信号が、給電部を透過する際、この高周波信号の電気的容量の一部が、内蔵アンテナに伝導し、結果、筐体アンテナの利得が低下することになる。すなわち、給電部に内蔵アンテナが近接することにより、筐体アンテナのアンテナ特性が劣化することになる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、2つの筐体の一方に1つのアンテナを備え、当該2つの筐体が連結している連結部に、筐体が備えるアンテナとは別のアンテナを備えた無線装置において、筐体に備えたアンテナの特性の劣化を低減できる無線装置を提供することにある。
本発明に無線装置は、上記の課題を解決するために、第1の周波数に共振する第1のアンテナを内蔵した第1の筐体と、上記第1のアンテナのインピーダンスの整合をとるための整合部、及び、上記第1の周波数とは異なる第2の周波数の信号を処理する信号処理部を内蔵した第2の筐体と、上記第1の筐体と第2の筐体とを連結する連結部であって、上記第2の周波数に共振する第2のアンテナ、および、上記整合部を上記第1のアンテナに電気的に結合させる結合部を内蔵した連結部とを備え、上記第2のアンテナと上記信号処理部とを繋ぐ信号経路上に、上記第2の周波数の信号を透過し、かつ、上記第1の周波数の信号を遮断する透過素子が設けられている、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、第1のアンテナと整合部とは、連結部に備えられた結合部によって結合しており、さらに、当該連結部には第2のアンテナが配置されている。したがって、第2のアンテナと結合部とは、共に連結部に備えられているため、互いに近接する。
ここで、本発明の無線装置は、第2のアンテナと信号処理部とを繋ぐ信号経路上に、第1のアンテナが共振する第1の周波数の信号を遮断する透過素子を備えることにより、この第1の周波数成分における、第2のアンテナの電気長は短くなる。これにより、第1のアンテナが共振する第1の周波数の信号が結合部を透過する際、結合部から第2のアンテナへ伝導する、第1の周波数の信号の電気的容量は低減され、この結果、第1のアンテナの利得が向上する。すなわち、本発明の無線装置は、上記の透過素子を備えたことにより、第1のアンテナの特性劣化を低減する効果を奏する。
以上により、本発明の無線装置は、2つの筐体の一方に1つのアンテナを備え、当該2つの筐体が連結している連結部に、筐体が備えるアンテナとは別のアンテナを備えた無線装置において、筐体に備えたアンテナの特性の劣化を低減できるという効果を奏する。
本発明の無線装置では、以上のように、第1の周波数に共振する第1のアンテナを内蔵した第1の筐体と、上記第1のアンテナのインピーダンスの整合をとるための整合部、及び、上記第1の周波数とは異なる第2の周波数の信号を処理する信号処理部を内蔵した第2の筐体と、上記第1の筐体と第2の筐体とを連結する連結部であって、上記第2の周波数に共振する第2のアンテナ、および、上記整合部を上記第1のアンテナに電気的に結合させる結合部を内蔵した連結部とを備え、上記第2のアンテナと上記信号処理部とを繋ぐ信号経路上に、上記第2の周波数の信号を透過し、かつ、上記第1の周波数の信号を遮断する透過素子が設けられている。
したがって、本発明の無線装置は、2つの筐体の一方に1つのアンテナを備え、当該2つの筐体が連結している連結部に、筐体が備えるアンテナとは別のアンテナを備えた無線装置において、筐体に備えたアンテナの特性の劣化を低減できる。
本発明の実施形態に係る、無線装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る、無線装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、無線装置が備える透過素子を、フィルタ素子で構成した場合における、当該フィルタ素子を構成する各リアクタンス素子の接続例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る、無線装置が備える透過素子を、フィルタ素子で構成した場合における、当該フィルタ素子を構成するリアクタンス素子の配置例を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係る、無線装置が備える透過素子を、RFスイッチで構成した場合における、当該無線装置の構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る、無線装置の構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る、無線装置が備える透過素子を、RFスイッチで構成した場合における、当該RFスイッチの切替動作を示すフローチャート図である。 従来例に係る、無線装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1について、図1〜図4を参照して以下に説明する。
(無線装置1の構成)
まず、図1を参照して、本実施形態に係る無線装置1の構成を説明する。図1は、本発明の無線装置を、折り畳み式携帯電話に適用した無線装置1の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、無線装置1は、2つの筐体である上筐体10(第1の筐体)および下筐体20(第2の筐体)が、上筐体10の端部と下筐体20の端部とを含むヒンジ部31(連結部)において連結しており、上筐体10および下筐体20とが、ヒンジ部31によって蝶着された折り畳み構造となっている。この構造により、上筐体10と下筐体20とは、ヒンジ部31を中心にして回動可能となっている。
また、上筐体10は、導体パターンからなる筐体アンテナ11(第1のアンテナ)を備えている。ヒンジ部31は、自身の内部に、筐体アンテナ11が共振する周波数(第1の周波数:以下、第1周波数とする)とは異なる周波数(第2の周波数:以下、第2周波数とする)に共振する内蔵アンテナ32(第2のアンテナ)を内蔵している。下筐体20は、筐体アンテナ11が共振する第1周波数の高周波信号を処理する無線部回路25と、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数の高周波信号を処理する無線部回路26(信号処理部)と、無線部回路25に対して、筐体アンテナ11のインピーダンスの整合をとる整合回路23(整合部)と、無線部回路26に対して、内蔵アンテナ32のインピーダンスの整合をとる整合回路24と、下筐体グランドパターン21と、特定の周波数の高周波信号のみを透過させる透過素子27と、を備えている。ここで、整合回路23および24と、無線部回路25および26とは、図1に示すように、下筐体グランドパターン21に接続している。なお、透過素子27の詳細な説明については後述とする。また、上記の無線部回路25および26は、第1周波数の高周波信号および第2周波数の高周波信号の各々を処理する回路であり、この回路構成は、特許文献1に開示された従来の回路構成と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態の無線装置1においては、筐体アンテナ11は、UHF(Ultra High Frequency:470〜770MHz)帯に共振し、内蔵アンテナ32は、GSM(Global System for Mobile Communications:900MHz)帯、DCS(Digital Cellular Systems:1.8GHz)帯、PCS(Personal Communication Services:1.9GHz)帯、およびWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access:2GHz)帯に共振可能なマルチバンドアンテナとして説明するが、本発明はこれに限るものではなく、筐体アンテナ11が複数の周波数帯に共振可能なマルチバンドアンテナであってもよいし、また、内蔵アンテナ32が、1つの周波数帯に共振するアンテナであってもよい。具体的な他の例として、筐体アンテナ11は、UHF帯、AMPS(Advanced Mobile Phone Service:850MHz)帯、およびGSM帯の少なくとも1つの周波数帯に共振し、内蔵アンテナ32は、DCS帯、PCS帯、およびWCDMA帯の少なくとも1つの周波数帯に共振してもよい。なお、本実施形態においては、最良の形態として、筐体アンテナ11および内蔵アンテナ32が共振する周波数帯を上述のとおりとしたが、筐体アンテナ11および内蔵アンテナ32の各々が共振する周波数帯は、無線装置の仕様によって、適宜変更可能であり、上述した周波数帯以外の周波数帯に共振するものであってもよい。
(ヒンジ部31の構成)
次に、図2(a)および(b)を参照して、ヒンジ部31の詳細な構成を説明する。図2(a)は、図1に示すA線に沿った無線装置1の断面図であり、図2(b)は、図1に示すB線に沿った無線装置1の断面図である。
図2(a)に示すように、ヒンジ部31は、上筐体10の端部と下筐体20の端部とを含むように、言い換えれば、上筐体10および下筐体20が互いに重なり合う部分より構成されており、さらに、ヒンジ部31の上筐体10側には給電部33(第1の導体部)を備え、下筐体20側には給電部34(第2の導体部)を備えている。この給電部33および34は、導電性の部材により構成されており、互いに離間している。したがって、給電部33と給電部34との間においては、直流的に非導通であるが、互いに向かい合う給電部33および34の面積および距離によって決定される静電容量で結合し、言い換えれば、電磁的に結合しており、筐体アンテナ11が共振する第1周波数の高周波信号は透過することになる。
また、図2(b)に示すように、ヒンジ部31は、下筐体20側に内蔵アンテナ32を備えており、この内蔵アンテナ32は、透過素子27を介して整合回路24に接続している。したがって、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数の高周波信号は、透過素子27および整合回路24を介して、無線部回路26において処理される。
ここで、注目すべきは、図2(a)に示すように、本実施形態に係る無線装置1は、内蔵アンテナ32と整合回路24とを繋ぐ信号経路上に透過素子27を備えている。以下に、透過素子27について説明する。
なお、本実施形態の上筐体10においては、上筐体10を構成するキャビネット(図示せず)に樹脂素材が用いられており、この樹脂素材からなるキャビネットに、筐体アンテナ11および給電部33を備えているものとするが、給電部33が上筐体10のキャビネットと一体となった構造も、本発明の範疇に含まれる。さらに、給電部33の他の構成例としては、給電部33をFPC(Flexible Printed Circuits)によって構成してもよい。
また、本実施形態の下筐体20も同様に、下筐体20を構成するキャビネット(図示せず)に樹脂素材が用いられており、この樹脂素材からなるキャビネットに、内蔵アンテナ32、給電部34、透過素子27、整合回路23、整合回路24、無線部回路25、および無線部回路26を備えているものとするが、給電部34が下筐体20のキャビネットと一体となった構造も、本発明の範疇に含まれる。さらに、給電部34の他の構成例としては、給電部34をFPC(Flexible Printed Circuits)によって構成してもよい。
さらに、本実施形態においては、上筐体10のキャビネットを樹脂素材により構成し、筐体アンテナ10を別途備える構成としたが、上筐体10のキャビネットを金属ケース等の導電性の部材より構成し、この導電性の部材より構成されるキャビネットを、筐体アンテナ11として利用する構成も、本発明の範疇に含まれる。
(透過素子27の構成)
以下、本実施形態に係る無線装置1が備える透過素子27について説明する。まず、無線装置1が備える透過素子27は、筐体アンテナ11が共振する第1周波数の高周波信号を遮断し、かつ、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数の高周波信号を透過する特性を有するものである。この特性を有する透過素子27は、コイルやコンデンサ等のリアクタンス素子が組み合わされたフィルタ素子で構成される。
上記の特性を有する透過素子27の構成例を、図3(a)〜(f)および図4を参照して、以下に説明する。図3(a)〜(f)は、透過素子27が、コンデンサやコイル等のリアクタンス素子が組み合わされたフィルタ素子で構成された場合における、当該フィルタ素子内部のリアクタンス素子の接続例a〜接続例fを示すブロック図の一例であり、図4は、図3(a)〜(f)に示す接続例a〜fの各々における、各リアクタンス素子の配置の一例をしめす説明図である。
なお、図3(a)〜(f)に示す、素子A、素子Bおよび素子Cの各々には、各接続例に応じて、コイルまたはコンデンサが配置される。また、同図(a)〜(f)に示す入力端子には、内蔵アンテナ32が接続され、出力端子には、整合回路24が接続される。
まず、フィルタ素子の内部構成として、図3(a)に示すように、入力端子と出力端子との間に、素子Aおよび素子Bを並列に接続して、フィルタ素子を構成してもよい。この接続例aの場合においては、図4に示すように、素子Aにはコイルが、素子Bにはコンデンサが配置される。
また、図3(b)に示すように、入力端子と出力端子との間に、素子Aおよび素子Bを並列に接続し、さらに、素子Aおよび素子Bを出力端子側で結線し、この結線と出力端子との間に素子Cを直列に接続して、フィルタ素子を構成してもよい。この接続例bの場合においは、図4に示すように、素子Aにはコイルが、素子Bにはコンデンサが配置され、素子Cにはコイルまたはコンデンサが配置される。
また、図3(c)に示すように、入力端子と出力端子との間に、素子Aおよび素子Bを直列に接続し、さらに、素子Cを素子Aおよび素子Bに対して並列に接続して、フィルタ素子を構成してもよい。この接続例cの場合においては、図4に示すように、素子Aにはコイルが、素子Bにはコンデンサが配置され、素子Cにはコイルまたはコンデンサが配置される。
また、図3(d)に示すように、入力端子と出力端子との間に素子Aを接続し、素子Aにおける入力端子との接続点とグランドパターンとの間に素子Bを接続し、さらに、素子Aにおける出力端子との接続点とグランドパターンとの間に素子Cを接続して、フィルタ素子を構成してもよい。この接続例dにおいては、図4に示すように、1つ目の配置として、素子Aにはコイルが、素子Bおよび素子Cにはコンデンサが配置される場合と、2つ目の配置として、素子Aにはコンデンサが、素子Bおよび素子Cにはコイルが配置される場合との、2つの配置例がある。
また、図3(e)に示すように、入力端子と出力端子との間に素子Aおよび素子Bを直列に接続し、さらに、素子Aおよび素子Bの接続点とグランドパターンとの間に素子Cを接続して、フィルタ素子を構成してもよい。この接続例eの場合においては、図4に示すように、1つ目の配置として、素子Aおよび素子Bにはコイルが、素子Cにはコンデンサが配置される場合と、2つ目の配置として、素子Aおよび素子Bにはコンデンサが、素子Cにはコイルが配置される場合との、2つの配置例がある。
また、図3(f)に示すように、入力端子と出力端子とが配線によって接続し、当該配線とグランドとの間に、素子Aと素子Bとを直列に接続して、フィルタ素子を構成してもよい。この接続例fの場合においては、図4に示すように、素子Aにはコイルが、素子Bにはコンデンサが配置される。
なお、透過素子27を構成する各リアクタンス素子のインダクタンス値やキャパシタンス値は、図3および図4に示す接続例および配置例に基づいて、透過素子27が、第1周波数の高周波信号を遮断し、第2周波数の高周波信号を透過する特性を有するように適宜決定されればよい。また、透過素子27を構成する各リアクタンス素子の接続および配置は、上記図3および図4に示す接続例および配置例に限らず、透過素子27が、上記の特性を有するものであれば、他の接続および配置であってもよい。さらに、図3(a)〜(f)のような構成のフィルタを複数個組み合わせて、透過素子27を構成してもよい。具体的には、図3(a)に示すフィルタを2個組み合わせて透過素子27を構成しても良いし、図3(a)に示すフィルタと図3(d)に示すフィルタとを組み合わせて透過素子27を構成しても良い。また、本実施形態においては、透過素子27をフィルタ素子で構成するために、コイルやコンデンサ等のリアクタンス素子を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、誘電体フィルタを用いて、透過素子27を構成してもよい。さらに、フィルタ素子からなる透過素子27の他の構成例としては、FPC(Flexible Printed Circuits)や配線基板などにおける信号線パターンにより、透過素子27を構成してもよい。
以上のように、本実施形態に係る無線装置1は、透過素子27を備えたことにより、筐体アンテナ11が共振する第1周波数に対する、内蔵アンテナ32の電気長を短くすることになる。これにより、第1周波数の高周波信号が給電部33および34を透過する際、給電部33および34から、内蔵アンテナ32へ伝導する、第1周波数の高周波信号の電気的容量が小さくなり、結果、筐体アンテナ11の利得が向上することになる。
なお、本実施形態においては、無線装置1は、内蔵アンテナ32と整合回路24とを繋ぐ信号経路上に、透過素子27を備える構成としたが、整合回路24と無線部回路26とを繋ぐ信号経路上に備える構成であってもよく、この場合においても、筐体アンテナ11のアンテナ特性を向上させるという効果を奏する。
なお、本実施形態においては、給電部33と34とが、非導通かつ電磁的に結合するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、給電部33と34とが接触し、導通する構成であってもよく、この場合においても、無線装置1は、上述した効果と同様の効果を奏する。
さらに、本実施形態においては、無線装置1は、上筐体10と下筐体20が、ヒンジ部31によって蝶着された折り畳み構造としたが、本発明はこれに限るものではなく、上筐体10が下筐体20に対してスライドするスライド式構造であってもよい。
なお、本実施形態においては、内蔵アンテナ32を、下筐体20側のヒンジ部31に備える構成としたが、本発明はこれに限るものではなく、内蔵アンテナ32を、上筐体10側のヒンジ部31に備える構成であってもよい。
〔実施形態2〕
上述した実施形態1においては、透過素子27を、フィルタ素子で構成したものであったが、本発明においては、透過素子27を、フィルタ素子の代わりに、スイッチング素子であるRFスイッチで構成してもよい。
以下に、本発明に係る実施形態2として、透過素子27を、RFスイッチで構成した場合における無線装置2について、図5を参照して以下に説明する。図5は、透過素子27をRFスイッチで構成した場合の、無線装置2の構成を示すブロック図である。なお、無線装置2の基本的な構成は、実施形態1に示す無線装置1と同様であるため、ここでは、実施形態1の無線装置1と異なる箇所について説明し、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。また、図5においては、上記RFスイッチの制御に関連する部材のみを記載し、図1に示すその他の部材については、その図示を省略している。
(無線装置2の構成)
透過素子27を、RFスイッチで構成した無線装置2は、図1に示す無線装置1に対して、図5に示すように、RFスイッチより構成される透過素子27を制御する切替制御部41と、切替制御部41に指示信号を出力する制御部40とを、さらに備えている。また、図5においては、透過素子27をRFスイッチ27として記載している。
(RFスイッチ27の切替動作)
制御部40は、筐体アンテナ11のシステムが起動しているか否か、言い換えれば、筐体アンテナ11が使用されているか否かを、無線部回路26より検出し、この検出した結果に基づいて、制御部40は、RFスイッチ27のONおよびOFFの切替を指示する指示信号を、言い換えれば、内蔵アンテナ32と整合回路24とにおける導通および非導通の切替を指示する指示信号を、切替制御部41に出力し、切替制御部41は、出力された当該指示信号に基づき、RFスイッチ27のONおよびOFFを切替る。
すなわち、制御部40は、内蔵アンテナ32が使用状態にある場合は、切替制御部41を介して、RFスイッチ27をONに切替、内蔵アンテナ32と整合回路24とを導通させる。一方、内蔵アンテナ32が使用状態にない場合は、制御部40は、切替制御部41を介して、RFスイッチ27をOFFに切替、内蔵アンテナ32と整合回路24とを非導通にする。
なお、本実施形態においては、無線装置2は、内蔵アンテナ32と整合回路24とを繋ぐ信号経路上に、透過素子27を備える構成としたが、整合回路27と無線部回路26とを繋ぐ信号経路上に備える構成であってもよく、この場合においても、筐体アンテナ11のアンテナ特性を向上させるという効果を奏する。
以上に説明した実施形態1および2においては、透過素子27を、フィルタ素子またはRFスイッチによって構成したが、透過素子27を、実施形態1に説明したフィルタ素子と、実施形態2で説明したRFスイッチとを組み合わせて構成してもよい。
〔実施形態3〕
次に、本発明に係る実施形態3について、図6を参照して以下に説明する。図6は、本実施形態に係る無線装置3の構成を示すブロック図である。なお、以下に説明する実施形態3の無線装置3は、実施形態1の無線装置1の変形例となる。したがって、以下の実施形態3では、上述した実施形態1と異なる箇所について説明し、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態の無線装置3における、実施形態1の無線装置1との違いは、筐体アンテナ11と給電部33とを繋ぐ信号経路上、および、給電部34と整合回路とを繋ぐ信号経路上のそれぞれに、透過素子27とは異なる特性を有する透過素子12および22を備えたことである。
ここで、上記の透過素子12および22を備えた無線装置3の作用効果について説明する前に、2つのアンテナをそれぞれ上筐体とヒンジ部とに備えている無線装置において起こり得る問題を説明する。具体的には、2つのアンテナを備えている無線装置において、一方のアンテナを上筐体に備え、下筐体にこのアンテナの整合回路を備え、もう一方のアンテナを、上筐体の端部と下筐体の端部とによって構成されるヒンジ部に内蔵した場合、ヒンジ部に内蔵されるアンテナ(以下、内蔵アンテナとする)と、上筐体に備えられるアンテナ(以下、筐体アンテナとする)の給電部とが、ヒンジ部において近接することになる。ここで、内蔵アンテナが筐体アンテナの給電部に近接することにより、筐体アンテナのアンテナ特性が劣化することは、既に述べたとおりであるが、これとは別に、内蔵アンテナが、筐体アンテナの給電部に近接することにより、内蔵アンテナのアンテナ特性が劣化するという問題が起こり得る。詳細に説明すると、筐体アンテナの給電部は、上筐体のグランドとなる筐体アンテナに接続し、さらに、整合回路を介して下筐体のグランドに接続するため、内蔵アンテナにとって、筐体アンテナの給電部がグランドの導体となる。ここで、従来より、アンテナにグランドが近接する場合に、当該アンテナのアンテナ特性が劣化することが知られている。したがって、内蔵アンテナに、筐体アンテナの給電部が近接することにより、内蔵アンテナにとっては、グランドが近接することになり、結果、内蔵アンテナのアンテナ特性が劣化してしまう。
これに対して、本実施形態の無線装置3は、筐体アンテナ11と給電部33とを繋ぐ信号経路上、および、給電部34と整合回路23とを繋ぐ信号経路上に、それぞれ透過素子12および22を備えたことにより、給電部33および34が内蔵アンテナ32に近接することに起因する、内蔵アンテナ32の特性劣化を、低減することが可能となる。
以下に、無線装置3の作用効果を説明する。まず、この透過素子12および22は、筐体アンテナ11が共振する第1周波数の高周波信号を透過し、かつ、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数の高周波信号を遮断する特性を有するものである。
このように、透過素子12および22は、第2周波数の高周波信号を遮断可能なため、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数において、給電部33はグランドパターンである筐体アンテナ11との接続が遮断されることになり、また、給電部34は下筐体グランドパターン21との接続が遮断されることになる。この結果、第2周波数においては、言い換えれば、内蔵アンテナ32にとっては、近接する給電部33および34が、グランドパターンと切り離されたことになるため、内蔵アンテナ32に近接した給電部33および34のグランドとしての作用は小さくなり、内蔵アンテナ32の電気的体積が大きくなる。この結果、無線装置3は、グランドパターンが近接することに起因する内蔵アンテナ32の特性劣化を、低減することが可能となる。
なお、この透過素子12および22の各々は、実施形態1で説明した図3(a)〜(e)および図4に示すリアクタンス素子からなるフィルタ素子によって構成されてもよい。なお、透過素子12および22を、フィルタ素子で構成する場合、当該フィルタ素子を構成する各リアクタンス素子のインダクタンス値やキャパシタンス値は、図3(a)〜(e)および図4に示す接続例および配置例に基づいて、透過素子12および22が、第1周波数の高周波信号を透過し、第2周波数の高周波信号を遮断する特性を有するように適宜決定されればよい。また、透過素子12および22を構成する各リアクタンス素子の接続および配置は、上記図3および図4に示す接続例および配置例に限らず、透過素子12および22が、上記の特性を有するものであれば、他の接続および配置であってもよい。また、透過素子12および22について、共に同じ接続および配置で構成される必要はなく、互いに異なる接続および配置で構成されてもよい。さらに、図3(a)〜(e)のような構成のフィルタを複数個組み合わせて、透過素子12および22の各々を構成してもよい。具体的には、図3(a)に示すフィルタを2個組み合わせて透過素子12および22の各々を構成しても良いし、図3(a)に示すフィルタと図3(d)に示すフィルタとを組み合わせて透過素子12および22の各々を構成しても良い。また、本実施形態においては、透過素子12および22をフィルタ素子で構成するために、コイルやコンデンサ等のリアクタンス素子を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、誘電体フィルタを用いて、透過素子12および22を構成してもよい。
さらに、フィルタ素子からなる透過素子12および22の他の構成例としては、FPC(Flexible Printed Circuits)や配線基板などにおける信号線パターンにより、透過素子12および22を構成してもよい。このとき、給電部33や給電部34をFPCで構成し、1つのFPCに、給電部の機能と上記の透過素子の機能とを持たせることも可能となる。具体例をあげると、給電部33をFPCで構成し、さらに、透過素子12をFPCの信号線パターンで構成し、給電部33としてFPCと、透過素子12としてFPCとを、1つのFPCとして、一体形成することも可能である。
また、この透過素子12および22の各々を、上述したフィルタ素子の代わりに、スイッチング素子であるRFスイッチにより構成してもよい。この場合、無線装置3は、実施形態2の無線装置2が備える制御部40および切替制御部41を備え、当該RFスイッチは、制御部40および切替制御部41によって、自身のONおよびOFFが切替られる。なお、ここで、RFスイッチのONとは、筐体アンテナ11と無線部回路25とを導通させることであり、一方、RFスイッチのOFFとは、筐体アンテナ11と無線部回路25とを非導通にすることであり、以下の説明においても同様である。
以下に、透過素子12および22を、RFスイッチで構成した場合における、当該RFスイッチの切替動作を、図7に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明においては、RFスイッチで構成された透過素子12をRFスイッチ12と称し、RFスイッチで構成された透過素子22をRFスイッチ22と称する。
まず、無線装置3を使用するユーザによって、無線装置3の電源が投入されると(ステップ1:以下、S1と略称する)、制御部40は、筐体アンテナ11が起動するか否かを、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路25より検出する(S2)。なお、ここでの筐体アンテナ11の起動とは、上記ユーザインターフェースにおいて、ユーザからの第1周波数であるUHF帯のテレビ視聴開始の指示を検知した場合である。
S2において、制御部40は、筐体アンテナ11の起動を検出すると、切替制御部41に、RFスイッチ12および22をONすることを指示する指示信号を出力し、切替制御部41は、当該指示信号を受けて、RFスイッチ12および22をONする(S3)。一方、S2において、制御部40は、筐体アンテナ11が起動しないことを検出すると、S14の処理に移行する。
次に、S3において、制御部40が、切替制御部41を介して、RFスイッチ12および22をONすると、無線装置3は、筐体アンテナ11を使用して、第1周波数の通信システムの利用を開始する(S4)。
次に、S4において、無線装置3が、第1周波数の通信システムの利用を開始すると、制御部40は、内蔵アンテナ32が起動するか否かを、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路26より検出する(S5)。なお、ここでの内蔵アンテナ32の起動とは、上記ユーザインターフェースにおいて、ユーザからの第2周波数の通信システムの利用開始の指示を検知するか、または、第2周波数の通信システムが音声通話などの双方向通信システムである場合に、内蔵アンテナ32および無線部回路26において、基地局からの着呼信号を受信した場合などである。
S5において、制御部40が、内蔵アンテナ32の起動を検出すると、筐体アンテナ11が共振している第1周波数と、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数との、互いの周波数を比較し、第1周波数の通信システムと、第2周波数の通信システムとが、同時に利用可能か否かを判定する(S6)。一方、制御部40は、内蔵アンテナ32が起動しないことを検出すると、S18の処理に移行する。なお、筐体アンテナ11および内蔵アンテナは、マルチバンドアンテナであるため、筐体アンテナ11は、第1周波数として、複数の通信システムが使用する複数の周波数に共振することが可能であり、また、内蔵アンテナ32も、第2周波数として、筐体アンテナ11が共振可能な周波数とは異なる、複数の通信システムが使用する複数の周波数に共振することが可能である。
S6において、制御部40が、第1周波数の通信システムと第2周波数の通信システムとを同時に利用可能と判定した場合、S15に処理を移行する。一方、制御部40が、上記2つの通信システムを同時に利用不可能と判定した場合、ユーザに同時利用が不可能なことを通知する処理を行い、筐体アンテナ11を使用する通信システムと、内蔵アンテナ32を使用する通信システムとの、2つの通信システムのうち、どちらの通信システムをユーザが選択したかを検出する(S7)。なお、本実施形態においては、S7において、2つの通信システムのうち、ユーザがどちらか一方の通信システムを選択する構成としたが、本発明はこれに限るものではなく、制御部40が、筐体アンテナ11が共振する周波数と、内蔵アンテナ32が共振可能な複数の周波数の各々とに、優先順位を予め設定し、制御部40が、予め設定した優先順位に基づき、利用する通信システムを、すなわち、使用するアンテナを、自動的に選択する構成であってもよい。
S7において、内蔵アンテナ32を使用する通信システムが選択されたことを、制御部40が検出すると、制御部40は、筐体アンテナ11の使用を終了する指示を、無線部回路25に出力する(S8)。一方、筐体アンテナ11を使用する通信システムが選択されたことを、制御部40が検出すると、S18の処理に移行する。
S8の処理を行った後、制御部40は、切替制御部41に、RFスイッチ12および22をOFFにすることを指示する指示信号を出力し、切替制御部41は、当該指示信号を受けて、RFスイッチ12および22をOFFにする(S9)。さらに、RFスイッチ12および22がOFFになった後、無線装置3は、内蔵アンテナ32を使用して、第2周波数の通信システムの利用を開始する(S10)。
次に、第2周波数の通信システムの利用を開始した無線装置3は、制御部40が、内蔵アンテナ32の使用が終了したことを、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路26より検出するまで、第2周波数の通信システムの利用を継続する(S11)。なお、ここでの内蔵アンテナ32の使用の終了とは、上記ユーザインターフェースにおいて、ユーザからの第2周波数の通信システムの利用終了の指示を検知するか、または、第2周波数の通信システムが音声通話などの双方向通信システムである場合に、内蔵アンテナ32および無線部回路26において、基地局より通信リンクの切断信号を受信した場合などである。
S11において、制御部40が、内蔵アンテナ32の使用が終了したことを検出すると、無線装置3は、第2周波数の通信システムの利用を終了する(S12)。S12の処理の後は、ユーザによって、無線装置3の電源をOFFにする指示を、図示しないユーザインターフェースが受けたか否かを制御部40が検出し、当該電源をOFFにする指示をされたことを検出すると、無線装置3は、自身の電源をOFFにし、自身の動作処理を終了する。一方、上記のユーザインターフェースより、無線装置3の電源をOFFにする指示を検出しない場合は、制御部40は、S2の処理に移行する。
また、上述したS3において、制御部40は、筐体アンテナ11が起動しないことを検出すると、制御部40は、内蔵アンテナ32が起動するか否かを、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路26より検出する(S14)。ここで、制御部40は、内蔵アンテナ32が起動しないことを検出した場合、S13の処理に移行し、内蔵アンテナ32が起動したことを検出した場合、S10の処理に移行する。
また、上述したS5において、制御部40は、内蔵アンテナ32が起動しないことを検出すると、筐体アンテナ11の使用の終了の指示または信号を、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路25が受けたか否かを検出する(S18)。なお、ここでの筐体アンテナ11の使用の終了とは、上記ユーザインターフェースにおいて、ユーザからの第1周波数であるUHF帯のテレビ視聴終了の指示を検知した場合である。
S18において、制御部40が、筐体アンテナ11の使用が終了したことを検出すると、無線装置3は、第1周波数の通信システムの利用を終了する(S19)。さらに、S19の処理の後は、制御部40は、S13の処理に移行する。一方、S18において、制御部40が、筐体アンテナ11の使用が終了していないことを検出すると、S5の処理に移行する。
また、上述したS6において、制御部40が、第1周波数の通信システムと第2周波数の通信システムとを同時に利用可能と判定した場合、無線装置3は、内蔵アンテナ32を使用して、第2周波数の通信システムの利用を開始する(S15)。
次に、第2周波数の通信システムの利用を開始した無線装置3は、制御部40が、内蔵アンテナ32の使用が終了したことを、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路26より検出するまで、第2周波数の通信システムの利用を継続する(S16)。このS16において、制御部40が、内蔵アンテナ32の使用が終了したことを検出すると、無線装置3は、第2周波数の通信システムの利用を終了し(S17)、制御部40は、S18の処理に移行する。
以上のように、制御部40が、筐体アンテナ11が起動しているか否か、言い換えれば、筐体アンテナ11が使用されているか否かを示す情報を、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路25より取得し、さらに、内蔵アンテナ32が起動しているか否か、言い換えれば、内蔵アンテナ32が使用されているか否かを示す情報を、図示しないユーザインターフェースまたは無線部回路26より取得し、取得した上記の2つの情報に基づいて、RFスイッチ12および22のONおよびOFFを切り替えている。これにより、本実施形態に係る無線装置3は、筐体アンテナ11が起動していない状況において、内蔵アンテナ32を使用して、第2周波数の通信システムを利用する場合に、内蔵アンテナ32に近接する給電部33および34が、グランドパターンと切り離されたことになるため、グランドパターンが近接することに起因する内蔵アンテナ32の特性劣化を、低減することが可能となる。
また、本実施形態に係る無線装置3は、透過素子12および22を共に備える構成であるが、本発明はこれに限るものではなく、透過素子12または透過素子22の、いずれか一方を備える構成であってもよい。
具体的には、無線装置3は、透過素子22を備えず、透過素子12のみを備える構成であってもよい。ここで、無線装置3は、透過素子12を備えることにより、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数において、給電部33と上筐体10のグランドパターンである筐体アンテナ11との接続が遮断されることになる。これにより、無線装置3においては、透過素子12を備えない場合に比べ、給電部33および34のグランドとしての作用は小さくなることによって、内蔵アンテナ32の電気的体積は大きくなり、結果、内蔵アンテナ32の特性劣化を低減できることになる。
さらに、無線装置3は、透過素子12を備えず、透過素子22のみを備える構成であってもよい。ここで、無線装置3は、透過素子22を備えることにより、内蔵アンテナ32が共振する第2周波数において、給電部34と下筐体グランドパターン21との接続が遮断されることになる。これにより、無線装置3においては、透過素子22を備えない場合に比べ、給電部33および34のグランドとしての作用は小さくなることによって、内蔵アンテナ32の電気的体積は大きくなり、結果、内蔵アンテナ32の特性劣化を低減できることになる。
以上に説明した実施形態3においては、透過素子12および22を、フィルタ素子またはRFスイッチによって構成したが、透過素子12および22の各々を、上述したフィルタ素子と、RFスイッチとを組み合わせて構成してもよい。
以上のように、本実施携帯の無線装置は、第1の周波数に共振する第1のアンテナを内蔵した第1の筐体と、上記第1のアンテナのインピーダンスの整合をとるための整合部、及び、上記第1の周波数とは異なる第2の周波数の信号を処理する信号処理部を内蔵した第2の筐体と、上記第1の筐体と第2の筐体とを連結する連結部であって、上記第2の周波数に共振する第2のアンテナ、および、上記整合部を上記第1のアンテナに電気的に結合させる結合部を内蔵した連結部とを備え、上記第2のアンテナと上記信号処理部とを繋ぐ信号経路上に、上記第2の周波数の信号を透過し、かつ、上記第1の周波数の信号を遮断する透過素子が設けられている、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、第1のアンテナと整合部とは、連結部に備えられた結合部によって結合しており、さらに、当該連結部には第2のアンテナが配置されている。したがって、第2のアンテナと結合部とは、共に連結部に備えられているため、互いに近接する。
ここで、本発明の無線装置は、第2のアンテナと信号処理部とを繋ぐ信号経路上に、第1のアンテナが共振する第1の周波数の信号を遮断する透過素子を備えることにより、この第1の周波数成分における、第2のアンテナの電気長は短くなる。これにより、第1のアンテナが共振する第1の周波数の信号が結合部を透過する際、結合部から第2のアンテナへ伝導する、第1の周波数の信号の電気的容量は低減され、この結果、第1のアンテナの利得が向上する。すなわち、本発明の無線装置は、上記の透過素子を備えたことにより、第1のアンテナの特性劣化を低減する効果を奏する。
以上により、本発明の無線装置は、2つの筐体の一方に1つのアンテナを備え、当該2つの筐体が連結している連結部に、筐体が備えるアンテナとは別のアンテナを備えた無線装置において、筐体に備えたアンテナの特性の劣化を低減できるという効果を奏する。
また、本発明に係る無線装置では、さらに、上記結合部は、上記第1のアンテナに接続された第1の導体部と、上記整合部に接続された第2の導体部と、を有し、上記第1の導体部と、上記第2の導体部とが、電磁的に結合している、ことが好ましい。
上記構成によれば、結合部を構成する第1の導体部と、第2の導体部とは、互いに電磁的に結合しているため、離間して配置されることが可能となる。ここで、第1の導体部は、第1の筐体が有する第1のアンテナに接続されていることから、第1の筐体に配置されており、第2の導体部は、第2の筐体が有する整合部に接続していることから、第2の筐体に配置されている。
ここで、第1の筐体が、第2の筐体に対して可動する場合、結合部が、互いに離間している第1の導体部と第2の導体部とより構成することにより、結合部が1つの導体によって構成される場合に比べ、上記第1の筐体が可動することによる、結合部に掛かる物理的ストレスは大きく軽減される。結果、上記の構成を備えた本発明の無線装置は、結合部が1つの導体によって構成される場合に比べ、第1の筐体と第2の筐体との間における、電気的な接続不良の発生を抑えることが可能になるという効果を奏する。
また、本発明に係る無線装置では、さらに、上記透過素子は、フィルタ素子である、ことが好ましい。
上記構成を備えたことにより、第1のアンテナが共振する第1の周波数の信号と、第2のアンテナが共振する第2の周波数の信号とが、同時に透過素子に入力されたとしても、フィルタ素子で構成される透過素子は、第2の周波数の信号を透過し、かつ、第1の周波数の信号を遮断することができる。これにより、無線装置は、第1のアンテナと第2のアンテナを同時に使用して、異なる周波数帯の2つの通信システムを同時に利用したとしても、第1のアンテナの特性の劣化を低減できるという効果を奏する。
また、本発明に係る無線装置では、さらに、上記透過素子は、上記第2のアンテナが使用されているか否かに基づいて、上記第2のアンテナと上記信号処理部との導通または非導通を切り替えるスイッチング素子である、ことが好ましい。
上記構成を備えたことにより、本発明の無線装置は、第2のアンテナを使用していない場合に、第2のアンテナと信号処理部とを非導通にすることができる。これにより、無線装置が、第2のアンテナを使用していない期間において、第2のアンテナの電気長を短くすることができる。したがって、本発明の無線装置は、第2のアンテナを使用していない期間において、第1のアンテナを使用した場合、第1のアンテナの特性劣化を低減することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、2つの筐体の一方に1つのアンテナを備え、当該2つの筐体が連結している連結部に、筐体が備えるアンテナとは別のアンテナを備えた無線装置において、当該筐体に備えたアンテナの特性の劣化を低減できる無線装置を提供するものであり、特に、使用周波数が互いに異なる2つのアンテナを備え、複数の通信システムの利用や、通信システムの利用と放送電波の受信とが可能な携帯電話において利用することが可能である。
1 無線装置
2 無線装置
3 無線装置
10 上筐体(第1の筐体)
11 筐体アンテナ(第1のアンテナ)
12 透過素子
20 下筐体(第2の筐体)
21 下筐体グランドパターン
22 透過素子
23 整合回路(整合部)
26 無線部回路(信号処理部)
27 透過素子(フィルタ素子、スイッチング素子)
31 ヒンジ部(連結部)
32 内蔵アンテナ(第2のアンテナ)
33 給電部(結合部、第1の導体部)
34 給電部(結合部、第2の導体部)

Claims (5)

  1. 第1の周波数に共振する第1のアンテナを内蔵した第1の筐体と、
    上記第1のアンテナのインピーダンスの整合をとるための整合部、上記整合部に接続され、上記第1の周波数の信号を処理する第1の信号処理部、及び、上記第1の周波数とは異なる第2の周波数の信号を処理する第2の信号処理部を内蔵した第2の筐体と、
    上記第1の筐体と第2の筐体とを連結する連結部であって、上記第2の周波数に共振する第2のアンテナ、および、上記整合部を上記第1のアンテナに電気的に結合させる結合部を内蔵した連結部とを備え、
    上記第2のアンテナと上記第2の信号処理部とを繋ぐ信号経路上に、上記第2の周波数の信号を透過し、かつ、上記第1の周波数の信号を遮断する透過素子が設けられている、無線装置。
  2. 上記結合部は、
    上記第1のアンテナに接続された第1の導体部と、
    上記整合部に接続された第2の導体部と、を有し、
    上記第1の導体部と、上記第2の導体部とが、電磁的に結合している請求項1に記載の無線装置。
  3. 上記透過素子は、フィルタ素子である請求項1または2に記載の無線装置。
  4. 上記透過素子は、上記第2のアンテナが使用されているか否かに基づいて、上記第2のアンテナと上記第2の信号処理部との導通または非導通を切り替えるスイッチング素子である請求項1または2に記載の無線装置。
  5. 上記第1のアンテナおよび上記第2のアンテナが同時に使用される請求項1に記載の無線装置。
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