JP4757551B2

JP4757551B2 - 携帯無線装置

Info

Publication number: JP4757551B2
Application number: JP2005198713A
Authority: JP
Inventors: 和也谷; 芳雄小柳
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: WO2007007584A1; EP1901395A1; US20090121945A1; JP2007019808A; EP1901395A4

Description

本発明は、携帯電話機やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等の携帯無線装置に関するものである。

昨今、地上デジタル放送の開始や、高速通信による利用方法の拡大に応じて、２軸ヒンジ等によって反転する反転部分を備えた利便性の高い携帯無線装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

これに対し、デザインに影響を与えない内蔵アンテナを備えた携帯無線装置が知られている（例えば、特許文献２、３参照。）。
特開２００４−２１４９８８号公報特開２００４−１６５８２６号公報特開２００３−３７４１５号公報

今後、地上デジタル放送の開始や、高速通信による利用方法の拡大に応じて、例えば、反転部分に液晶ディスプレイ等のメイン表示部を設け、メイン表示部が内側に配置された状態において通信が行われるだけではなく、反転部分の反転によってメイン表示部が外部から見える外側に配置された状態においても通信が行われる使用形態が多くなることが予想される。

しかしながら、アンテナを内部に有したアンテナ内蔵部が反転部分である構成においては、アンテナの位置がアンテナ内蔵部の反転前後で変化するので、アンテナ内蔵部の反転前後でアンテナの性能が著しく変化するという問題がある。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、アンテナ内蔵部の反転前後でアンテナの性能を維持することができる携帯無線装置を提供することを目的とする。

本発明の携帯無線装置は、平衡系のアンテナを内部に有した第１の筺体と、前記第１の筺体に対向する対向部を有する第２の筺体と、前記第１の筺体と前記第２の筺体とを回転軸を中心に開閉自在、かつ前記回転軸と直交する反転軸を中心に反転自在に連結する２軸ヒンジとを備えた携帯無線装置であって、前記アンテナは、前記反転軸を中心とした回転対称形である構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線装置は、アンテナの位置が第１の筺体すなわちアンテナ内蔵部の反転前後で同等であるので、アンテナ内蔵部の反転前後でアンテナの性能を維持することができる。

また、本発明の携帯無線装置は、平衡系のアンテナを内部に有した第１の筺体と、前記第１の筺体に対向する対向部を有する第２の筺体と、前記第１の筺体と前記第２の筺体とを回転軸を中心に開閉自在、かつ前記回転軸と直交する反転軸を中心に反転自在に連結する２軸ヒンジとを備えた携帯無線装置であって、前記アンテナは、前記反転軸と直交し、かつ前記回転軸と平行な所定の軸を中心とした回転対称形である構成を有している。

また、本発明の携帯無線装置は、前記アンテナに給電する平衡系の給電回路を備えた構成を有している。

また、本発明の携帯無線装置は、平衡不平衡変換器と、前記平衡不平衡変換器を介して前記アンテナに給電する不平衡系の給電回路とを備えた構成を有している。

また、本発明の携帯無線装置は、不平衡系の給電回路と、接地部と、前記給電回路及び前記接地部を前記アンテナに接続する整合回路とを備えた構成を有している。

本発明は、アンテナ内蔵部の反転前後でアンテナの性能を維持することができる携帯無線装置を提供することができるものである。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係る携帯無線装置の構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る携帯無線装置１０は、第１の筺体としての上筐体２１と、上筐体２１に対向する対向部２２ａを有した第２の筺体としての下筐体２２と、回転軸２３ａを中心に下筐体２２に回動可能に支持されるとともに回転軸２３ａと直交する回転軸２３ｂを中心に上筐体２１を回動可能に支持する２軸ヒンジ２３とを備えている。ここで、上筐体２１は、対向部２２ａに対向する図１（ａ）に示す第１の対向状態から、２軸ヒンジ２３によって回転軸２３ａを中心に下筐体２２に対して開く方向に回転させられた後、２軸ヒンジ２３によって回転軸２３ｂを中心に１８０°回転させられて、２軸ヒンジ２３によって回転軸２３ａを中心に下筐体２２に対して閉じる方向に回転させられることによって、反転して図１（ｂ）に示す第２の対向状態になるようになっている。

また、携帯無線装置１０は、ＧＮＤ（Ｇｒｏｕｎｄ）基板３１（図２参照。）を下筐体２２の内部に備えており、平衡系の送受信ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路（以下「平衡送受信ＲＦ回路」という。）４１と、平衡送受信ＲＦ回路４１に接続された整合回路４２と、整合回路４２に接続された平衡系のアンテナ（以下「平衡アンテナ」という。）４３とを上筐体２１の内部に備えている。即ち、上筐体２１は、アンテナ内蔵部を構成している。

平衡アンテナ４３は、アンテナ素子４３ａ、４３ｂと、対向部２２ａに対する上筐体２１の反転軸である回転軸２３ｂ上に配置された被給電部４３ｃとを有しており、回転軸２３ｂを中心とした１８０°の回転対象形で上筐体２１の内部に配置されている。平衡アンテナ４３の形状としては、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示すような形状を採用することもできるし、低周波への適応や帯域の拡大のために図３に示すようなヘリカル構造や、メアンダ構造を採用すること等もできる。なお、アンテナ素子４３ａ、４３ｂは、例えば、線状又は帯状の導体線や、電気長を短くする誘電体素材等によって形成される。

次に、携帯無線装置１０の動作について説明する。

携帯無線装置１０の電流の分布は、平衡アンテナ４３の形状として図２（ａ）に示す形状を採用し、アンテナ素子４３ａ、４３ｂの幅ｗ（図１（ａ）参照。）を３．０ｍｍとし、アンテナ素子４３ａ、４３ｂそれぞれの長さｌを３３ｍｍとし、全長Ｌを６６ｍｍとし、アンテナ素子４３ａ、４３ｂのうちＧＮＤ基板３１に近いアンテナ素子と、ＧＮＤ基板３１との距離ｄを４ｍｍとし、アンテナ素子４３ａ、４３ｂそれぞれの反転による移動距離ｈを１０ｍｍとし、目的周波数は２．０ＧＨｚを代表して用いて平衡アンテナ４３を略１／２λで動作させた場合、ＦＤＴＤ（ＦｉｎｉｔｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ）法を用いてシミュレーションすると図４に示すような分布になる。

図４において、アンテナ素子４３ａ、４３ｂには、それぞれ位相が同じ電流５１ａ、５１ｂが流れており、ＧＮＤ基板３１には、近接するアンテナ素子４３ａによって電流５１ａとは逆相の電流５２が流れている。したがって、アンテナ素子４３ａがＧＮＤ基板３１に近接した第１の対向状態では、ＧＮＤ基板３１から離隔したアンテナ素子４３ｂの電波の放射素子としての寄与が大きく、ＧＮＤ基板３１に近接したアンテナ素子４３ａの電波の放射素子としての寄与はＧＮＤ基板３１の影響によって小さい。図４に示す第１の対向状態において、平衡アンテナ４３によって放射される電波のパターンは、図５に示すパターン６０のようになる。

一方、上筐体２１が反転してアンテナ素子４３ｂがＧＮＤ基板３１に近接した図示していない第２の対向状態では、ＧＮＤ基板３１から離隔したアンテナ素子４３ａの電波の放射素子としての寄与が大きく、ＧＮＤ基板３１に近接したアンテナ素子４３ｂの電波の放射素子としての寄与はＧＮＤ基板３１の影響によって小さくなる。平衡アンテナ４３が回転軸２３ｂを中心とした１８０°の回転対象形であるので、平衡アンテナ４３全体としての電波の放射能力は反転前後で同等である。

なお、携帯無線装置１０の電流の分布は、平衡アンテナ４３の形状として図２（ａ）に示す形状を採用し、幅ｗ、長さｌ、全長Ｌ、距離ｄ、移動距離ｈをそれぞれ３．０ｍｍ、３３ｍｍ、６６ｍｍ、４ｍｍ、１０ｍｍとし、平衡アンテナ４３を略１λで動作させた場合、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーションすると図６に示すような分布になる。即ち、平衡アンテナ４３を略１／２λで動作させた場合、図４に示すようにアンテナ素子４３ａ、４３ｂ上の電流の分布が被給電部４３ｃの近傍に集中してアンテナ素子４３ａ、４３ｂ上の電流のピーク値が大きいのに対し、平衡アンテナ４３を略１λで動作させた場合、図６に示すようにアンテナ素子４３ａ、４３ｂそれぞれの中央付近でアンテナ素子４３ａ、４３ｂ上の電流がピークとなるので、平衡アンテナ４３を略１／２λで動作させた場合と比較してアンテナ素子４３ａ、４３ｂ上の電流のピーク値が小さくなる。同様に、平衡アンテナ４３を略３／４λで動作させた場合も、平衡アンテナ４３を略１／２λで動作させた場合と比較してアンテナ素子４３ａ、４３ｂ上の電流のピーク値が小さくなる。

また、携帯無線装置１０は、図７に示すように、アンテナ素子４３ａ、４３ｂの間に配置されたＧＮＤ基板４４を上筐体２１の内部に備えた場合、ＧＮＤ基板３１及びＧＮＤ基板４４の影響によって、アンテナ素子４３ａ、４３ｂのうちＧＮＤ基板３１と、ＧＮＤ基板４４との間に配置されたアンテナ素子の電波の放射素子としての寄与が図４に示す状態より小さくなるが、平衡アンテナ４３が回転軸２３ｂを中心とした１８０°の回転対象形であるので、平衡アンテナ４３全体としての電波の放射能力は反転前後で同等である。

また、図８に示すように、アンテナ素子４３ａ及びＧＮＤ基板３１（図２参照。）間の距離と、アンテナ素子４３ｂ及びＧＮＤ基板３１間の距離とが互いに等しい場合、アンテナ素子４３ａ、４３ｂの電波の放射素子としての能力はＧＮＤ基板３１の影響によって同等に若干劣化するが、平衡アンテナ４３が回転軸２３ｂを中心とした１８０°の回転対象形であるので、平衡アンテナ４３全体としての電波の放射能力は反転前後で同等である。なお、携帯無線装置１０は、図７に示すように上筐体２１の内部に備えたＧＮＤ基板４４上にアンテナパターンを描くことによって、図８に示す平衡アンテナ４３を形成しても良い。

以上に説明したように、携帯無線装置１０は、平衡アンテナ４３の位置が上筐体２１の反転前後で同等であるので、上筐体２１の反転前後で平衡アンテナ４３の性能を維持することができる。したがって、携帯無線装置１０は、上筐体２１が第１の対向状態であるか第２の対向状態であるか否かに拘らず、安定した感度で通信を行うことができる。

なお、携帯無線装置１０は、平衡アンテナ４３に給電する平衡系の給電回路である平衡送受信ＲＦ回路４１を備えているが、不平衡系の給電回路によって平衡アンテナ４３に給電するようになっていても良い。例えば、携帯無線装置１０は、図９（ａ）に示すように、平衡不平衡変換器４５と、不平衡系の給電回路としての不平衡系の送受信ＲＦ回路（以下「不平衡送受信ＲＦ回路」という。）４６とを平衡送受信ＲＦ回路４１に代えて備え、平衡不平衡変換器４５を介して不平衡送受信ＲＦ回路４６から平衡アンテナ４３に給電するようになっていても良い。また、携帯無線装置１０は、図９（ｂ）に示すように、不平衡送受信ＲＦ回路４６と、接地部４７とを平衡送受信ＲＦ回路４１に代えて備え、整合回路４２を介して不平衡送受信ＲＦ回路４６から平衡アンテナ４３に給電するようになっていても良い。この場合、整合回路４２を最適に調整することにより、アンテナ素子４３ｂにも電流が流れ、完全ではないが、平衡系アンテナと類似した特性を得られる。

（第２の実施の形態）
まず、第２の実施の形態に係る携帯無線装置の構成について説明する。

なお、本実施の形態に係る携帯無線装置の構成のうち、第１の実施の形態に係る携帯無線装置１０の構成と同様な構成については、第１の実施の形態に係る携帯無線装置１０（図１参照。）の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、本実施の形態に係る携帯無線装置７０は、上筐体２１における平衡アンテナ４３の位置が携帯無線装置１０と異なる。

携帯無線装置７０の平衡アンテナ４３は、第１の実施の形態と同様に、被給電部４３ｃが所定の軸７１上に配置されており、軸７１を中心とした１８０°の回転対称形である。

軸７１は、上筐体２１が対向部２２ａに対して図１０（ａ）に示す第１の対向状態を採っているときと、上筐体２１が対向部２２ａに対して図１０（ｂ）に示す第２の対向状態を採っているときとにおいて、上筐体２１に対して対向部２２ａが位置する矢印７０ａで示す方向と、対向部２２ａに対する上筐体２１の反転軸である回転軸２３ｂの延在方向とに直交する方向に延在する軸である。

携帯無線装置７０は、平衡アンテナ４３の位置が上筐体２１の反転前後で同等であるので、平衡アンテナ４３の放射パターンが上筐体２１の反転前後で回転軸２３ｂを中心として反転するものの、第１の実施の形態に係る携帯無線装置１０と同様に上筐体２１の反転前後で平衡アンテナ４３の性能を維持することができる。したがって、携帯無線装置７０は、上筐体２１が第１の対向状態であるか第２の対向状態であるか否かに拘らず、安定した感度で通信を行うことができる。

なお、携帯無線装置７０においても、平衡アンテナ４３の形状や、平衡アンテナ４３への給電方法について、第１の実施の形態に係る携帯無線装置１０と同様に種々の態様を採ることができる。

（第３の実施の形態）
まず、第３の実施の形態に係る携帯無線装置の構成について説明する。

図１１に示すように、本実施の形態に係る携帯無線装置８０は、不平衡送受信ＲＦ回路４６と、不平衡系のアンテナ（以下「不平衡アンテナ」という。）８１、８２と、不平衡アンテナ８１、８２のうち不平衡送受信ＲＦ回路４６に接続されるアンテナを切り替えることによって通信に使用されるアンテナを切り替える切替手段としての切替回路８３と、対向部２２ａに対する上筐体２１の対向状態を検出する検出手段としてのセンサ部８４と、センサ部８４の検出結果に応じて切替回路８３に接続状態を切り替えさせる制御部８５とを上筐体２１の内部に備えている。

不平衡アンテナ８１、８２は、対向部２２ａに対する上筐体２１の反転軸である回転軸２３ｂを中心として１８０°の回転対称に配置されている。なお、不平衡アンテナ８１、８２は、別々に動作するので、互いに離隔して配置しても良い。また、不平衡アンテナ８１、８２は、第１の実施の形態に係る携帯無線装置１０のアンテナ素子４３ａ、４３ｂと同様に、種々の形状を採ることができる。

切替回路８３は、ＰＩＮ（Ｐ-Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ-Ｎ）ダイオードやバンドスイッチングダイオード等により構成される。

センサ部８４は、例えば、下筐体２２に設けられた図示していない永久磁石と、上筐体２１に設けられて下筐体２２の永久磁石に対向して配置された図示していないコイル等の磁力検出器とから構成されている。

次に、携帯無線装置８０の動作について説明する。

制御部８５は、センサ部８４の検出結果に応じて、不平衡アンテナ８１、８２のうち下筐体２２から遠いアンテナと、不平衡送受信ＲＦ回路４６とを切替回路８３に接続させる。即ち、携帯無線装置８０は、図１１（ａ）に示す第１の対向状態においては、下筐体２２から遠い不平衡アンテナ８２が通信に使用され、図１１（ｂ）に示す第２の対向状態においては、下筐体２２から遠い不平衡アンテナ８１が通信に使用される。

以上に説明したように、携帯無線装置８０は、通信に使用されるアンテナの位置が上筐体２１の反転前後で同等であるので、上筐体２１の反転前後でアンテナの性能を維持することができる。したがって、携帯無線装置８０は、上筐体２１が第１の対向状態であるか第２の対向状態であるか否かに拘らず、安定した感度で通信を行うことができる。

また、携帯無線装置８０は、不平衡アンテナ８１、８２のうち下筐体２２から遠いアンテナ、即ち、下筐体２２の内部に設けられたＧＮＤ基板等によって影響を受け難いアンテナが通信に使用されるので、アンテナ効率が良い。

なお、携帯無線装置８０は、検出手段がセンサ部８４によって構成されているが、センサ部８４以外によって構成されていても良い。例えば、検出手段は、使用中のアプリケーションの種類によって対向部２２ａに対する上筐体２１の対向状態を検出するものであっても良い。

以上のように、本発明に係る携帯無線装置は、アンテナ内蔵部の反転前後でアンテナの性能を維持することができるという効果を有し、携帯電話機やＰＤＡ等として有用である。

（ａ）上筐体が第１の対向状態であるときの本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線装置の斜視図（ｂ）上筐体が第２の対向状態であるときの図１（ａ）に示す携帯無線装置の斜視図（ａ）図１に示す携帯無線装置の正面図であって平衡アンテナの形状の一例を示す図（ｂ）図１に示す携帯無線装置の正面図であって平衡アンテナの形状の図２（ａ）に示す例とは異なる例を示す図（ｃ）図１に示す携帯無線装置の正面図であって平衡アンテナの形状の図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す例とは異なる例を示す図図１に示す携帯無線装置の正面図であって平衡アンテナの形状の図２に示す例とは異なる例を示す図図１に示す携帯無線装置の正面図であって電流の分布の一例を示す図図１に示す携帯無線装置の正面図であって図４に示す状態での電波の放射パターンを示す図図１に示す携帯無線装置の正面図であって電流の分布の図４に示す例とは異なる例を示す図図１に示す携帯無線装置の正面図であって平衡アンテナの形状の図２及び図３に示す例とは異なる例を示す図図１に示す携帯無線装置の正面図であって平衡アンテナの形状の図２、図３及び図７に示す例とは異なる例を示す図（ａ）図１に示す携帯無線装置の平衡アンテナの近傍の平面図であって平衡アンテナへの給電方法の一例を示す図（ｂ）図１に示す携帯無線装置の平衡アンテナの近傍の平面図であって平衡アンテナへの給電方法の図９（ａ）に示す例とは異なる例を示す図（ａ）上筐体が第１の対向状態であるときの本発明の第２の実施の形態に係る携帯無線装置の斜視図（ｂ）上筐体が第２の対向状態であるときの図１０（ａ）に示す携帯無線装置の斜視図（ａ）上筐体が第１の対向状態であるときの本発明の第３の実施の形態に係る携帯無線装置の斜視図（ｂ）上筐体が第２の対向状態であるときの図１１（ａ）に示す携帯無線装置の斜視図

符号の説明

１０携帯無線装置
２１上筐体（第１の筺体、アンテナ内蔵部）
２２下筐体（第２の筺体）
２２ａ対向部
２３ｂ回転軸（反転軸）
４１平衡送受信ＲＦ回路（平衡系の給電回路）
４２整合回路
４３平衡アンテナ（平衡系のアンテナ）
４５平衡不平衡変換器
４６不平衡送受信ＲＦ回路（不平衡系の給電回路）
４７接地部
７０携帯無線装置
７１軸（所定の軸）
８０携帯無線装置
８１、８２不平衡アンテナ（不平衡系のアンテナ）
８３切替回路（切替手段）
８４センサ部（検出手段）

Claims

平衡系のアンテナを内部に有した第１の筺体と、前記第１の筺体に対向する対向部を有する第２の筺体と、前記第１の筺体と前記第２の筺体とを回転軸を中心に開閉自在、かつ前記回転軸と直交する反転軸を中心に反転自在に連結する２軸ヒンジとを備えた携帯無線装置であって、
前記アンテナは、前記反転軸を中心とした回転対称形であることを特徴とする携帯無線装置。
平衡系のアンテナを内部に有した第１の筺体と、前記第１の筺体に対向する対向部を有する第２の筺体と、前記第１の筺体と前記第２の筺体とを回転軸を中心に開閉自在、かつ前記回転軸と直交する反転軸を中心に反転自在に連結する２軸ヒンジとを備えた携帯無線装置であって、
前記アンテナは、前記反転軸と直交し、かつ前記回転軸と平行な所定の軸を中心とした回転対称形であることを特徴とする携帯無線装置。
前記アンテナに給電する平衡系の給電回路を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯無線装置。
平衡不平衡変換器と、前記平衡不平衡変換器を介して前記アンテナに給電する不平衡系の給電回路とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯無線装置。
不平衡系の給電回路と、接地部と、前記給電回路及び前記接地部を前記アンテナに接続する整合回路とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯無線装置。