JP4840189B2 - Mobile communication terminal - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信機能を具備する携帯通信端末に関し、特に、アンテナのインピーダンス特性を調整するための整合回路を備える携帯通信端末に関する。 The present invention relates to a portable communication terminal having a wireless communication function, and more particularly to a portable communication terminal including a matching circuit for adjusting an impedance characteristic of an antenna.
携帯電話機をはじめとする小型の携帯通信端末において、アンテナ周囲に実装される電気部品が基板のGNDから突出した状態におかれる場合がある。この場合、その電気部品とアンテナエレメントとの間に生じる電気容量により、アンテナの入力インピーダンス及び放射特性に劣化の影響を与えることがある。かかる影響に関し、図面を用いて具体的に説明する。 In a small-sized mobile communication terminal such as a mobile phone, an electrical component mounted around the antenna may be placed in a state of protruding from the GND of the substrate. In this case, the electric capacitance generated between the electric component and the antenna element may affect the input impedance and radiation characteristics of the antenna. Such influence will be specifically described with reference to the drawings.
図6に、一般的な折りたたみ式携帯電話機の概観を示す。携帯電話機100は、カメラ1、レシーバー2、表示部であるLCD3、入力操作するための入力キー4、マイク5などにより構成されている。
FIG. 6 shows an overview of a general folding mobile phone. A
図7に、携帯電話機100の筐体ケースを取り外した状態を簡略に示す。アンテナ6は、今日では一般的となった筐体ケース内部に実装されるタイプのものであり、その給電点7は上部基板GND10に接続されている。電気部品8は、例えば、前述のカメラ1、レシーバー2、マイク5や、バイブレーター、スピーカーなどを指すが、具体的な機能を持つ部品に限らず、金属を含有する部品類のように導電性を有する部品の全てを対象とする。
FIG. 7 simply shows a state where the housing case of the
電気部品8のリード線19は、音声の入出力信号や制御信号の入出力端子と接続される。また、電気部品8から伸びる他の1つ以上のラインは接地される。図示の例では、リード線(信号線)19とは別個のリード線9が上部基板GND10に接続されている。なお、上部基板GND10及び下部基板GND11は、実際にはフレキシブルケーブルを用いて接続されるのが一般的であるが、本説明では、これら2枚の基板(10,11)が1枚の基板として電気的に完全に接続されているものと考える。
The lead wire 19 of the
図7に示す構成において、アンテナ6の近傍に実装されている電気部品8は、その片側のリード線9がGND(10)に接地されているため、基板端から突出した形状のGNDと見なすことができる。このように、電気部品8がアンテナ6と近接することで、アンテナ6のインピーダンスが低下することから、電気部品8の存在は、アンテナ6の入力インピーダンスの帯域及び放射特性が劣化する原因となる。
In the configuration shown in FIG. 7, the
図8に、アンテナ特性を改善するための従来の構成例を示す。図示の携帯通信端末100´において、マイクやスピーカー等の電気部品8は、リード線9により基板GNDに接続され、端末の動作を制御する制御部15の回路にリード線19により接続されている。この構成において、無線部16及びアンテナ6間には、それらのインピーダンスを整合するためのアンテナ整合回路17が挿入される。
FIG. 8 shows a conventional configuration example for improving antenna characteristics. In the illustrated
ところで、電気部品の配置に起因するアンテナ特性の劣化の影響は、その電気部品がGNDに接続されている場合に、より現れやすい。その改善策の一つとして、例えば後述の特許文献1にて提案されているような、電気部品と基板GNDとの接続ラインに、直列のコイルなどから構成される整合回路を挿入するという手法がある。整合回路を挿入して高周波的に高インピーダンスにすることで、アンテナの放射効率の広帯域化を実現することができる。
By the way, the influence of the deterioration of the antenna characteristics due to the arrangement of the electric parts is more likely to appear when the electric parts are connected to the GND. As one of the improvement measures, there is a method of inserting a matching circuit composed of a series coil or the like into a connection line between the electrical component and the substrate GND as proposed in
また、基板GNDから突出した電気部品(8)による影響は、端末の筐体が閉じられた状態においても現れやすい。図9に、図6及び図7に示す携帯電話機100の筐体を閉じた状態の正面図を示す。また、図10に、その側面図を示す。図9及び図10に示すように、筐体の閉状態では、電気部品8が接続されている上部基板GND10が、開状態のときよりも下部基板GND11と接近する。これにより電気部品8のインピーダンスが変動すると、アンテナ6の入力インピーダンス及び放射特性も変動する。
Further, the influence of the electric component (8) protruding from the board GND is likely to appear even when the terminal casing is closed. FIG. 9 shows a front view of the
一般的には、λ/2系のアンテナの場合は、アンテナの接地部の反対側において、アンテナの電流分布が0となるため、インピーダンスがオープンである。よって、λ/2系の場合は、アンテナの放射パターンが金属シールド筐体の大きさや長さ等から影響を受けることは少ない。 In general, in the case of a λ / 2 type antenna, the antenna current distribution is 0 on the side opposite to the grounding portion of the antenna, so that the impedance is open. Therefore, in the case of the λ / 2 system, the radiation pattern of the antenna is hardly affected by the size and length of the metal shield housing.
一方、λ/4系のアンテナの場合は、筐体GNDが影像板としてアンテナの放射に寄与するため、多くの電流が筐体側にも流れる。よって、その筐体(基板)の長さや形状が、アンテナの放射パターンに大きな影響を与えることから、λ/4系のアンテナの筐体(基板)は、アンテナの一部とみなすことができる。それゆえに、基板GND端から突出した電気部品及びその接地GND線の長さは、アンテナ特性に影響を与えやすい。
図9及び図10を参照して前述したように、折りたたみ式の携帯電話機の場合、筐体の開状態と閉状態とでは、電気部品8のGND線(9)と、基板GND(11)との位置関係が異なる。そのため、筐体の開閉により電気部品8のインピーダンスが変化する。
As described above with reference to FIGS. 9 and 10, in the case of a foldable mobile phone, the GND line (9) of the
しかしながら、特許文献1に記載されている上記手法では、直列コイルにより構成される整合回路の回路定数は固定的なものである。よって、電気部品が筐体の開閉ごとにアンテナの入力インピーダンスに影響を与えることを上記手法で対処することは困難である。なぜなら、定数が固定された整合回路を用いても、アンテナの入力インピーダンス特性が改善する周波数帯が得られる一方で、劣化する周波数が発生するおそれがあるからである。
However, in the above-described method described in
また、従来、図8に示すようなアンテナ整合回路(17)を複数用意し、それらを切り替えることで、所望の帯域における入力インピーダンス特性及び放射特性を得る技術が知られている。そのためには、アンテナ(6)と無線部(16)との間に他のアンテナ整合回路および切り替え回路を追加する必要があるが、アンテナ(6)及び無線部(16)間の配線パターンが増えることは伝送損失につながる。よって、複数のアンテナ整合回路を切り替えるという手法は、現実的には望ましくない。 Conventionally, a technique for obtaining input impedance characteristics and radiation characteristics in a desired band by preparing a plurality of antenna matching circuits (17) as shown in FIG. 8 and switching them is known. For this purpose, it is necessary to add another antenna matching circuit and switching circuit between the antenna (6) and the radio unit (16), but the wiring pattern between the antenna (6) and the radio unit (16) increases. That leads to transmission loss. Therefore, the method of switching a plurality of antenna matching circuits is not actually desirable.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、携帯通信端末の動作状態にかかわらず安定したアンテナ性能を維持するための技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a technique for maintaining stable antenna performance regardless of the operating state of a mobile communication terminal.
本発明に係る携帯通信端末は、アンテナと、前記アンテナと前記アンテナを介して無線信号の送受信を行う無線部との間に設けられたインピーダンス整合回路と、開閉自在に構成された第1及び第2の筐体とを有し、前記第1及び第2の筐体のうち一方の筐体の基板のGNDに前記アンテナの給電点が接続された携帯通信端末であって、前記第1及び第2の筐体の開閉を検出する検出手段と、前記アンテナの給電点が接続された基板上に導電性を有する電子部品が実装され、前記電子部品のGND端子と前記基板のGNDとの間に設けられた、前記電子部品のインピーダンスを切り替えるための複数の整合回路と、前記検出手段により検出された前記第1及び第2の筐体の開閉に応じて前記電子部品のインピーダンスが前記アンテナの入力インピーダンスに対応するように前記複数の整合回路を切り替えるスイッチ回路と、を有することを特徴とする。 A portable communication terminal according to the present invention includes an antenna, an impedance matching circuit provided between the antenna and a radio unit that transmits and receives a radio signal via the antenna, and first and second antennas configured to be openable and closable. A portable communication terminal in which a feeding point of the antenna is connected to a GND of a substrate of one of the first and second casings. A detection means for detecting opening and closing of the housing of 2 and a conductive electronic component mounted on a substrate to which the feeding point of the antenna is connected, and between the GND terminal of the electronic component and the GND of the substrate A plurality of matching circuits for switching the impedance of the electronic component provided, and the impedance of the electronic component is input to the antenna according to the opening and closing of the first and second casings detected by the detection means I And having a switch circuit for switching the plurality of matching circuits so as to correspond to the impedance.
本発明によれば、基板のグランドに接続された部品のインピーダンスが端末の動作状態の変化により変動してアンテナの入力インピーダンスに影響を与えることを防ぐことができる。これにより、アンテナの放射特性の劣化が回避されることから、アンテナ特性を安定させることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the impedance of a component connected to the ground of the substrate from fluctuating due to a change in the operating state of the terminal and affecting the input impedance of the antenna. Thereby, since the deterioration of the radiation characteristic of the antenna is avoided, the antenna characteristic can be stabilized.
図1に、本発明の実施形態の構成を示す。携帯通信端末101は、無線部16及びアンテナ6間に、それらのインピーダンスを整合させるためのアンテナ整合回路17が設けられている。また、マイク、カメラ、スピーカー、バイブレーターのような導電性を有する任意の部品である電気部品8が、リード線(信号線)19により制御部15の回路に接続されている。電気部品8は、リード線(GND側)9により、基板(図示略)のGNDに電気的に接続される。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. The
電気部品8は、端末において、アンテナ6の入力インピーダンス特性に劣化の影響を与えやすい箇所に実装されている。この箇所とは、例えば図7に示すように、実装される電気部品8が基板のGNDから突出するような箇所である。アンテナ6の種別および形状は、特に限定されないが、λ/2型あるいはλ/4型をはじめとした、端末に内蔵可能な小型アンテナが対象となる。
The
本実施形態の携帯通信端末101は、上記構成に加え、電気部品8及びGND間のラインに挿入されたマッチング回路110と、自端末の動作状態の変化を検出する状態変化検出部18とを備える。
In addition to the above configuration, the
マッチング回路110は、図1に示すように、その一端が電気部品8のリード線(GND側)9に接続され、他端が接地されている。このマッチング回路110は、自端末の動作状態の変化に応じて電気部品8のインピーダンスをアンテナ6の入力インピーダンスに対応させるよう動作する回路構成を持つ。
As shown in FIG. 1, the
状態変化検出部18は、携帯通信端末101の動作に関し予め設定された状態の変化を検出する機能を持つ。制御部15は、状態変化検出部18により動作状態の変化が検出されるごとに、切り替え制御線20を通じて、マッチング回路110に対し動作の切り替え命令を送る。
The state
図2に、上記携帯通信端末101(図1)に関する実施例1の構成を示す。本実施例は、端末の筐体を開閉することができる折りたたみ型またはスライド型あるいは旋回型等の端末に好適である。 FIG. 2 shows the configuration of the first embodiment relating to the portable communication terminal 101 (FIG. 1). This embodiment is suitable for a terminal of a folding type, a sliding type, a turning type or the like that can open and close the casing of the terminal.
図2に示すように、携帯通信端末101Aは、前述の状態変化検出部18(図1)として、筐体の開閉状態の変化を検出する開閉検出部18Aを備える。この開閉検出部18Aは、筐体の開閉状態を検出する機能を具備するホールICにより構成することができる。
As shown in FIG. 2, the
ここで、筐体の開状態とは、例えば図6及び図7に示すように筐体が展開された状態を指す。また、閉状態とは、図9及び図10に示すように、筐体の基板GNDが重ねられることにより電気部品8のインピーダンスが開状態から変化する状態を指す。
Here, the open state of the housing refers to a state where the housing is unfolded as shown in FIGS. 6 and 7, for example. In addition, the closed state refers to a state in which the impedance of the
携帯通信端末101Aのマッチング回路110Aは、図2に示すように、2系統の整合回路13A及び整合回路14Aと、制御部15からスイッチ制御線20Aを通じて送られる命令に従い整合回路(13A,14A)を切り替えるスイッチ12とから構成される。スイッチ12は、電気部品8のリード線(GND側)9に接続されている。整合回路13A及び整合回路14Aは、それぞれの一端がスイッチ12に接続され、他端が接地されている。
As shown in FIG. 2, the matching circuit 110A of the
整合回路13Aは筐体の開状態に対応し、他方の整合回路14Aは閉状態に対応する。本実施例において、整合回路13Aは、筐体の開状態においてアンテナ整合回路17の入力インピーダンス特性を最適化する回路定数、すなわち開状態において電気部品8のインピーダンスをアンテナ6の入力インピーダンスに対応させるための回路定数を持つ。また、整合回路14Aは、筐体の閉状態においてアンテナ整合回路17の入力インピーダンス特性を最適化する回路定数を持つ。
The
図3に、携帯通信端末101Aの動作に関するフローチャートを示す。携帯通信端末101Aの待ち受け状態あるいは通信状態において、開閉検出部18Aが筐体の開閉状態の変化を検出すると(ステップS1)、その情報が制御部15で認識される。制御部15は、認識した情報が筐体の閉状態から開状態への変化を示す場合(ステップS2:Yes)、スイッチ12Aに対し、整合回路14Aから整合回路13Aへの切り替えを指示する(ステップS3)。また、開状態から閉状態への変化を示す場合は(ステップS2:No)、スイッチ12Aに対し、整合回路13Aから整合回路14Aへの切り替えを指示する(ステップS4)。
FIG. 3 shows a flowchart regarding the operation of the
上記実施例1の携帯通信端末101Aによれば、筐体の開閉状態の変化に応じてマッチング回路110Aの定数が切り替えられることから、電気部品8のインピーダンスの変動に起因するアンテナ6の入力インピーダンスへの影響を防ぐことができる。
According to the
図4に、上記携帯通信端末101(図1)に関する実施例2の構成を示す。本実施例は、複数の形式の無線通信手段を具備する、いわゆる広帯域周波数対応の端末に好適である。 FIG. 4 shows the configuration of the second embodiment relating to the portable communication terminal 101 (FIG. 1). This embodiment is suitable for a so-called broadband frequency compatible terminal having a plurality of types of wireless communication means.
本実施例の携帯通信端末101Bは、状態変化検出部18(図1)として、自端末が実行する無線通信の形式の変化を認識する無線切り替え検出部18Bを備える。この無線切り替え検出部18Bには、少なくとも、無線形式の変化を認識する機能を与えればよく、何れの無線形式を適用すべきかを判断する機能まで持たせる必要はない。
The
ここで、無線通信の形式は、例えば、GSM(Global System for Mobile communications)による900MHz帯の62ch、あるいは、DCS(Digital Communication System)による1800MHz帯の698chなど、端末(101B)が選択可能な周波数帯域及びチャネルの組み合わせにより定義することができる。 Here, the wireless communication format is a frequency band selectable by the terminal (101B), for example, 62ch of 900 MHz band by GSM (Global System for Mobile communications) or 698ch of 1800 MHz band by DCS (Digital Communication System). And a combination of channels.
また、無線切り替え検出部18Bが検出する無線形式の変化は、筐体の開閉状態の変化と対応付けられている。例えば、周波数Xの帯域におけるYチャネルによる無線通信では端末が開状態で使用され、周波数Mの帯域のNチャネルの無線通信では閉状態で使用されるというように、無線形式と開閉状態との関係が予め定義されている。 Further, the change in the wireless format detected by the wireless switching detection unit 18B is associated with the change in the open / close state of the housing. For example, the relationship between the radio format and the open / closed state is such that the terminal is used in the open state in the Y channel wireless communication in the frequency X band and is used in the closed state in the N channel wireless communication in the frequency M band. Are predefined.
本実施例の携帯通信端末101Bは、図4に示すように、無線通信の2つの形式に対応する2系統の整合回路13B及び整合回路14Bを備える。整合回路13Bは、周波数Xの帯域におけるYチャネルによる無線通信においてアンテナ整合回路17の入力インピーダンス特性を最適化する回路定数を持つ。整合回路14Bは、周波数Mの帯域におけるNチャネルによる無線通信においてアンテナ整合回路17の入力インピーダンス特性を最適化する回路定数を持つ。
As shown in FIG. 4 , the
携帯通信端末101Bの動作は、図4により説明した前述の携帯通信端末101Aの動作に準じたものであり、詳細な説明は省略する。本実施例では、無線切り替え検出部18Bが検出する無線形式の変化に応じて、スイッチ12Bが整合回路13Bまたは整合回路14Bに切り替えられる。
The operation of the
上記実施例2の携帯通信端末101Bによれば、直接的に筐体の開閉状態を検出することなくマッチング回路110Bの定数を切り替えることができる。これにより、例えば、電気部品8が設けられた筐体部分が自在に旋回する端末のように、開閉状態の判断が容易ではない端末や、動作状態を2通りに規定し難い端末にも対処することができる。
According to the
上記各実施例における各整合回路(13A/14A,13B/14B)は、マッチング回路に求められる回路定数に応じて適宜構成することができる。一例を挙げると、図5に示すように、チップコイル及びコンデンサ等の3素子(21,22,23)を用いたπ型により整合回路を構成することができる。また、必要とされる定数を持つ構成であれば、図5のような3素子によるπ型に限らず、1素子又は2素子あるいは4素子以上による他の回路構成であってもよい。さらに、各整合回路(13A/14A,13B/14B)が相互に異なる構成であってもよい。 Each matching circuit (13A / 14A, 13B / 14B) in each of the above embodiments can be appropriately configured according to circuit constants required for the matching circuit. As an example, as shown in FIG. 5, a matching circuit can be configured by a π type using three elements (21, 22, 23) such as a chip coil and a capacitor. Further, as long as the configuration has a required constant, the circuit is not limited to the π type using three elements as shown in FIG. 5, and may be another circuit configuration using one element, two elements, or four or more elements. Further, the matching circuits (13A / 14A, 13B / 14B) may be different from each other.
本発明の実施形態として示した携帯通信端末101(図1)は、2系統の動作状態を認識するものであるが、本発明を実施するにあたっては、端末に定義する動作状態は2つに限らず、3つ以上としてもよい。動作状態を3つ以上定義しても、それらの動作状態に対処可能なマッチング回路(110)を電気部品(8)からGNDへ至る経路に挿入することにより、本発明を実施することができる。 The mobile communication terminal 101 (FIG. 1) shown as an embodiment of the present invention recognizes two systems of operating states, but in implementing the present invention, there are only two operating states defined for the terminal. It is good also as three or more. Even if three or more operating states are defined, the present invention can be implemented by inserting a matching circuit (110) capable of coping with these operating states into a path from the electrical component (8) to the GND.
マッチング回路110の構成は、図2及び図4に示す各実施例のものに限らず、他の構成としてもよい。
The configuration of the
状態変化検出部(18)の検出対象となる端末の動作状態は、上記各実施例にて挙げた筐体の開閉状態および無線形式に限定されない。例えば、記録媒体または通信媒体としてのカードの着脱状態、あるいは外部入出力端子の着脱状態など、端末の電気部品8のインピーダンスが変化し得る事象を検出対象としてもよい。
The operation state of the terminal that is the detection target of the state change detection unit (18) is not limited to the open / close state of the casing and the wireless format described in the above embodiments. For example, an event in which the impedance of the
101,101A,101B 携帯通信端末
110,110A,110B マッチング回路
6 アンテナ
8 電気部品
9,19 リード線
12,12A,12B スイッチ
13/14,13A/14A,13B/14B 整合回路
15 制御部
16 無線部
17 アンテナ整合回路
18 状態変化検出部
18A 開閉検出部
18B 無線切り替え検出部
20 切り替え制御線
20A,20B スイッチ制御線
21,22,23 素子
101,101A, 101B Mobile communication terminal
110,110A, 110B matching circuit
6 Antenna
8 Electrical components
9,19 Lead wire
12,12A, 12B switch
13/14, 13A / 14A, 13B / 14B matching circuit
15 Control unit
16 Radio section
17 Antenna matching circuit
18 State change detector
18A Open / close detector
18B wireless switching detector
20 Switching control line
20A, 20B switch control line
21,22,23 elements
Claims (4)
前記アンテナと前記アンテナを介して無線信号の送受信を行う無線部との間に設けられたインピーダンス整合回路と、
開閉自在に構成された第1及び第2の筐体とを有し、
前記第1及び第2の筐体のうち一方の筐体の基板のGNDに前記アンテナの給電点が接続された携帯通信端末であって、
前記第1及び第2の筐体の開閉を検出する検出手段と、
前記アンテナの給電点が接続された基板上に導電性を有する電子部品が実装され、前記電子部品のGND端子と前記基板のGNDとの間に設けられた、前記電子部品のインピーダンスを切り替えるための複数の整合回路と、
前記検出手段により検出された前記第1及び第2の筐体の開閉に応じて前記電子部品のインピーダンスが前記アンテナの入力インピーダンスに対応するように前記複数の整合回路を切り替えるスイッチ回路と、
を有することを特徴とする携帯通信端末。 An antenna,
An impedance matching circuit provided between the antenna and a radio unit that transmits and receives radio signals via the antenna;
And first and second housings configured to be openable and closable,
A portable communication terminal in which a feeding point of the antenna is connected to GND of a substrate of one of the first and second casings,
Detecting means for detecting opening and closing of the first and second housings;
A conductive electronic component is mounted on a substrate connected to the feeding point of the antenna, and is provided between the GND terminal of the electronic component and the GND of the substrate for switching the impedance of the electronic component. Multiple matching circuits;
A switch circuit that switches the plurality of matching circuits so that the impedance of the electronic component corresponds to the input impedance of the antenna in response to the opening and closing of the first and second housings detected by the detection means;
A mobile communication terminal characterized by comprising:
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