JP4712912B2

JP4712912B2 - 無線装置

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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。

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

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。
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。
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。
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。
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。