JP4885821B2 - アンテナ装置および移動体無線通信機 - Google Patents

Description

本発明は、携帯無線機のアンテナ装置に関し、特に携帯電話などの移動体通信機器に複数システムのアンテナを搭載する場合などにおけるセットサイズの小型化技術に関する。

近年の携帯電話端末においては薄型化や小型化が進んでおり、筐体内の各種基板や部品の実装スペースが少なくなってきていることから、アンテナに対しても小型化が要求されている。特にアンテナはその特性確保の為には電気的体積を大きくすることが要求される。従来の技術ではアンテナ周囲の導電性部材や基板上のグランドパターンを削減したり、アンテナ実装部分を筐体から突出させるなどして、アンテナの電気的な体積を確保している。

例えば、下記特許文献１に記載の技術では、上部ユニットが有する導電性の上部筐体の内部に、上部基板が設けられ、下部ユニットが有する非導電性の下部筐体の内部に、フレキシブルケーブルを介して上部基板と接続された下部基板が設けられている携帯電話機において、下部ユニットの内部かつヒンジ部の近傍に、補助金具で支持されているアンテナ素子を設けている。上部基板は、ネジにより上部筐体に固定される他、フレキシブルケーブルの近傍で上部基板のグラウンド部が、複数の導電性ネジを介して上部筐体に電気的に接続されている構成が開示されている。このような折り畳み式の構造、かつ、アンテナが下部ユニットの内部かつヒンジ部の近傍に設けられている携帯無線機におけるアンテナの指向性を改善することができる。

特開２００６−２５４３７５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の構成でも、小型化という面では不十分であった。

本発明は、アンテナ装置および移動体無線通信機におけるより一層の小型化を目的とする。

本発明の一観点によれば、第１の筐体と、第２の筐体と、該第１の筐体から延長された第１のヒンジ筐体と、該第２の筐体から延長された第２のヒンジ筐体と、を有し、前記第１のヒンジ筐体と前記第２のヒンジ筐体とはヒンジ回動部を構成し、前記第１の筐体と前記第２の筐体とは、前記ヒンジ回動部により接続されている移動体無線通信機であって、前記ヒンジ回動部に第１のアンテナが内蔵されていることを特徴とする移動体無線通信機が提供される。これにより、アンテナ実装によって該第１の筐体内の実装スペースには影響を与えない。また、ＴＶ視聴時やハンズフリー通話時など、端末を開いた状態で置く際などに、金属や損失のある材質上に置いた場合でもアンテナは置かれる面から離れている。

また、第１の筐体と、第２の筐体と、該第１の筐体から延長された第１のヒンジ筐体と、該第２の筐体から延長された第２のヒンジ筐体と、を有し、前記第１のヒンジ筐体と前記第２のヒンジ筐体とはヒンジ回動部を構成し、前記第１の筐体と前記第２の筐体とは、前記ヒンジ回動部により接続されている移動体無線通信機であって、前記第１のアンテナは前記第１のヒンジ筐体に内蔵されており、前記第１のヒンジ筐体は、前記ヒンジ回動部内の回動軸方向端部に配置されていることを特徴とする移動体無線通信機が提供される。これにより、アンテナの周囲空間をより広く確保することが可能となる。

前記第１のヒンジ筐体は、前記第２のヒンジ筐体の両側に設けられ、そのいずれか一方に前記アンテナが配置されていることが好ましい。また、さらに前記第１のヒンジ筺体と前記第２のヒンジ筺体とを回動可能に接続する回動機構部品と、前記回動機構部品を保持するヒンジ金属板を有し、該ヒンジ金属板は前記回動機構部品の回転軸に垂直なヒンジ金属垂直面を少なくとも有しているので、アンテナからはヒンジ回動機構部品を挟んだ逆側の領域はヒンジ金属板で遮蔽されているのが好ましい。

また、第２のアンテナをさらに有し、第２のアンテナは、第１の筐体のヒンジ側の端部に配置されており、ヒンジ金属垂直面は、第１のアンテナと第２のアンテナの間に配置されているので、２つのアンテナはヒンジ金属垂直面により遮蔽される。
上記において、第１のアンテナはＧＰＳシステムに対応していれば、特に天頂方向および水平面より上半球からのGPS信号を受信する。

上記において、第２の筐体と第２のヒンジ筐体は、回動機構部品の回転軸と直交する軸で回動可能な第２の回動機構部品を介して接続されており、第２の筐体は画面表示部が設けられているので、画面表示部を内側にして閉じる形状と、画面表示部を外側にして閉じる形状の２通りの閉じ状態を取りうる。

また、上記の構成において、第１の筐体内の第１の回路基板と、第１の回路基板上に形成された第１の接触パターンと、第１の接触パターンと第１の負荷定数回路を介して接続される第１のグランドパターンとを有し、ヒンジ金属板は第１の接触パターンと接続されているので、第１の負荷定数回路を調整することにより、アンテナ電流の経路としてのヒンジ金属の見え方を変化させることが出来る。

本発明の移動体無線通信機によれば、第１の筐体と、第２の筐体と、第１の筐体から延長された第１のヒンジ筐体と、第２の筐体から延長された第２のヒンジ筐体と、回動機構部品とを有し、第１のヒンジ筐体と第２のヒンジ筐体は回同機構部品を介して同一軸線上で回動可能に接続されることでヒンジ回動部を構成し、第１の筐体と第２の筐体はヒンジ回動部で開閉可能に接続されている構成において、ヒンジ回動部にアンテナが内蔵することで、アンテナ実装によってこの第１の筐体内の実装スペースには影響を与えることはない。従って、携帯端末全体の小型化、薄型化が可能となり携帯性に優れた移動体無線通信機を提供できる。

また、ＴＶ視聴時やハンズフリー通話時など、端末を開いた状態で端末を設置する場合などにおいて、金属や損失のある材質上に置いた場合でも、アンテナは設置面から離れているため、劣化を軽減できるという利点がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態による移動体無線機について説明する。尚、実施の形態を説明するすべての図面において、同様の機能を有する部分には同一の符号を付けるとともに、本発明を特徴づける部分を除いて、同一の部分は同一の符号を使い、繰り返しの説明は省略する。

まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１Ａ（ａ）、（ｂ）、図１Ｂ（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態による移動体無線機の一例である携帯電話機の構成例を示した図であり、図１Ａ（ａ）は側面図、図１Ａ（ｂ）は代表的な内部構造を示した正面透視図、図１Ｂ（ｃ）は代表的な内部構造を示した背面透視図である。

本実施の形態による携帯電話機は、ヒンジ部３を介して回動可能に接続された第１の筐体１と第２の筐体２とを有して構成されている。第１の筐体１と第２の筐体２とは、ヒンジ部３において、同一軸線上で回動可能に分割配置された第１のヒンジ筐体部１５と第２のヒンジ筐体部１６とをそれぞれ形成しており、第２のヒンジ筐体部１６は第１のヒンジ筐体部１５ａ・１５ｂで挟まれるように配置されている。また、第１のヒンジ筐体部１５ａ・１５ｂのうちの一方１５ａと第２のヒンジ筐体部１６とは、例えば、両筐体の対向面に設けられた貫通孔をそれぞれ貫通して設けられている回動機構部品１７により回動可能に接続されている。

第１の筐体１には、第１の回路基板４が内蔵されており、第１の回路基板４は信号伝達用同軸ケーブル１８を介して第２の筐体２に内蔵されている第２の回路基板５と接続されている。一方の端が第１の回路基板４に接続された信号伝達用同軸ケーブル１８は、第１の筐体１から回動機構部品１７が配置されていない側の第１のヒンジ筐体部１５ａに入り、ヒンジ回動軸にほぼ沿うようにして第２のヒンジ筐体部１６内を通り第２の筐体２に入り、もう一方の端が第２の回路基板５と接続される。第１の回路基板４には、高周波無線回路１２が実装されており、高周波無線回路１２は給電線路１４を介して接点パターン１３と接続されている。第１のヒンジ筐体部１５には、第１のアンテナ６が内蔵されており、第１のアンテナ６はその一部にアンテナバネ部１１を備えている。アンテナバネ部１１を接点パターン１３と接触することにより、アンテナ６は高周波無線回路１２と接続される。

本実施の形態による携帯電話において、アンテナ６は第１の筐体１内の実装部品や第１の回路基板４との距離が離れた位置に実装されているため、第１の筐体１内でアンテナ６の電気的体積を確保する必要は無い。すなわち、第１の回路基板４には第１の筐体１のヒンジ側端部まで部品を実装することが可能となるため、アンテナ特性のために実装面積を犠牲にする必要は無くなり、部品実装に関して筐体内空間を有効に使うことができる。また、アンテナ特性のために、第１の回路基板４上のグランドパターンや実装部品からの高さを確保する必要がないため、第１の筐体１を薄く構成することが可能となり、結果として装置の小型化、薄型化が可能となり、携帯性に優れた携帯電話端末を実現することができる。

また、ＴＶ視聴時やハンズフリー通話時など、携帯端末を開いた状態で置いて使用する場合には、携帯端末の背面側、すなわち第１の筐体１の第１のヒンジ筐体部１５ａ・１５ｂが形成されている面とは逆の面が設置面となるが、設置面側に金属や損失性の素材が近接した場合でも、アンテナ６は設置面とは離れた位置に実装されるためそれらの影響を受けにくく安定した性能を提供できる。

さらに、上記の実施の形態におけるアンテナ６、高周波無線回路１２が特にＧＰＳシステムに対応している場合は、携帯端末を開いて表示部１０を見ながら位置情報を取得する形態が考えられる。この場合に、アンテナ６はＧＰＳ衛星が存在する天頂方向および水平面より上半球に対して比較的見通しが良い配置となるため、ＧＰＳ信号に対して安定した受信状況を確保できるという利点もある。

尚、本実施の形態において、第１の筐体１側に送話部７と操作キー８とが配置され第２の筐体２側に受話部９と表示部１０とが配置された構造を例にして説明したが、第２の筐体２側に送話部７と操作キー部８が配置され、第１の筐体１に受話部９と表示部１０とが配置されている構成であっても良い。

また、本実施の形態において、第１のヒンジ筺体部１５ａ、１５ｂが第２のヒンジ筺体部１６の両側に配置された構造を例にして説明したが、第１のヒンジ筺体部と第２のヒンジ筺体部とが１つずつ配置されたり、第１のヒンジ筺体部若しくは第２のヒンジ筺体部がさらに複数の部分に分割されて配置されている構成でも良い。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２Ａ（ａ）〜図２Ｃ（ｄ）は、本実施の形態による携帯電話機の一構成例を示した図であり、図２Ａ（ａ）は側面図、図２Ａ（ｂ）は内部構造例を示した背面透視図、図２Ｂ（ｃ）はヒンジ部構造例、図２Ｃ（ｄ）は第１の回路基板の斜視図である。また、図２Ｄ（ｅ）は第１の筐体内の代表的な内部構造例を示した斜視透視図である。

図２Ｂ（ｃ）に示すように、ヒンジ部に設けられる回動機構部品１７は、ヒンジ金属板１９により保持されている。ヒンジ金属板１９は、携帯電話機の幅方向に延在する基部１９−１と、その両側において垂直方向に折れ曲がる側部１９−２、１９−３と、例えば側部１９−２から突出する回動機構部品１７の回動軸に垂直な面１９Ａと、側部１９−２、１９−３の端部において、筐体の面に平行に設けられ第１の回路基板４と接触するように構成される接触部である第１のヒンジ金属接触部２０と第２のヒンジ金属接触部２１とを有している。

図２Ｃ（ｄ）に示すように、第１の回路基板４上には第１のヒンジ金属接触部２０と接触する位置に設けられた第１のヒンジ接触パターン２２と、第２のヒンジ金属接触部２１と接触する位置に設けられた第２のヒンジ接触パターン２３と、を有している。第１のヒンジ接触パターン２２と第２のヒンジ接触パターン２３とは、共に、第１の回路基板４の表裏両面に形成されたパターンがスルーホールを介して導通した両面パターンとなっている。また、第１のヒンジ接触パターン２２と第２のヒンジ接触パターン２３とは、それぞれ第１のヒンジ負荷定数部２４と第２の負荷定数部２５とを介して第１の回路基板４のグランドパターン（図示しないが、例えば、第１の回路基板４に形成され、グランドを形成している）と接続されている。尚、ＧＮＤという文字の記載は、図２Ａ（ｂ）の２箇所のみに付加したが、その他の部分においてはＧＮＤの文字を省略している。

さらに、第１の回路基板４は、第１の高周波無線回路１２と、第１の接点パターン１３と、第１の高周波無線回路１２・第１の接点パターン１３を接続する第１の給電線路１４と、を有している。第１の接点パターン１３は、第１の回路基板４の両面に形成されたパターンがスルーホールを介して導通した両面パターンとなっている。したがって、図２Ｄ（ｅ）に示すように、第１のヒンジ筐体部１５ｂ（図１）に内蔵された第１のアンテナ６は、第１のアンテナバネ部１１を介して第１の接点パターン１３と接続することにより第１の高周波無線回路１２と接続される。さらにまた、第１の回路基板４は、第２の高周波無線回路２６と、第２の接点パターン２７と、第２の高周波無線回路２６、第２の接点パターン２７を接続する第２の給電線路２８と、を有している。第２のアンテナ２９は、少なくともその開放端が第１のアンテナ６に対してヒンジ金属板の垂直面１９Ａを挟んで逆側の領域になるように第１の筐体１のヒンジ側の端部に実装されており、第２のアンテナバネ部３０を介して第２の接点パターン２７と接続することにより、第２の高周波無線回路２６と接続されている。ここで、第１のアンテナ６と第１の高周波回路１２とが使用する通信システムと、第２のアンテナ２９と第２の高周波回路２６とが使用する通信システムとは、異なる通信システムである。

以上に説明したように、本実施の形態によれば、第１のアンテナ６からはヒンジ金属板の垂直面１９Ａにより信号伝達用同軸ケーブル１８が遮蔽されるため、ヒンジ回動による信号伝達用同軸ケーブル１８の状態変化の影響を受けにくくなる。従って、安定したアンテナ特性が得られるという効果がある。

また、異なる通信システムで使用する第１のアンテナと第２のアンテナの、特にそれらの開放端同士を、ヒンジ金属板の垂直面１９Ａで遮蔽して離れた位置に配置することにより、空間を介した互いのアンテナ間の干渉を軽減することができる。従って、ヒンジ金属板の垂直面１９Ａがない場合は、干渉を軽減するためには２つのアンテナ間の距離をさらに離すため少なくともいずれか一方のアンテナ体積を大きくする必要があり、そのことが携帯電話端末自体の体積の増大に繋がってしまうところを、互いのアンテナ体積に影響を与えずに近接して配置することが可能となり、結果として複数システムのアンテナを実装した携帯電話端末の体積を小さく構成できる。

さらに、第１のヒンジ負荷定数部２４と第２の負荷定数部２５とを調整することにより、アンテナ電流の経路としてのヒンジ金属板１９の見え方を変化させることが出来る。従って、ヒンジ金属板１９上のアンテナ電流分布が、放射を打ち消すような分布となっている場合にはこれを回避し、さらに、放射に寄与するような電流分布に調整することが可能となり、結果としてより高いアンテナ効率を得ることが可能となる。

一般にアンテナは開放端(給電部から遠い先端部)において結合が強いため、開放端同士を離し、金属板で遮蔽することにより、空間を介した結合を軽減させることができる。また、携帯電話などにおけるアンテナ放射特性は、アンテナだけから放射されるものではなく、筐体や基板上などの導体に流れる電流(アンテナ電流)も含めて、携帯電話機全体のアンテナ電流分布によって決まる。特に、アンテナ給電部に近いところでは電流密度が高いため、アンテナ近傍での金属物へのアンテナ電流の載り方に注意する必要がある。本実施の形態におけるヒンジ金属板が、基板ＧＮＤと接続されていない場合や、基板ＧＮＤと直接に導通接続されている場合には、ヒンジ金属上の電流分布は制御することが難しい(基板やアンテナとの距離を変える、ヒンジ金属の形状を変える、など)。そこで、ヒンジ金属を基板上のＧＮＤパターン(ここにもアンテナ電流は載る)とは、まずは切離しておいて、そこを負荷定数で接続し、その負荷定数を調整することで、ヒンジ金属自体の位置や形状を変えることなく、ヒンジ金属上の電流分布を調整可能となる。

尚、上述の実施の形態において、第２の筐体２に送話部７と操作キー部８が配置され、第１の筐体１に受話部９と表示部１０が配置されていても良い。
また、上述の実施の形態において、第２のアンテナ２９が、第２のヒンジ筺体部（図１）若しくは第１のアンテナが内蔵されているものとは異なる第１のヒンジ筺体部（図１）に内蔵されていても良い。

（まとめ）
本実施の形態による移動体無線通信機においては、第１の筐体と、第２の筐体と、第１の筐体から延長された第１のヒンジ筐体と、第２の筐体から延長された第２のヒンジ筐体と、回動機構部品とを有し、第１のヒンジ筐体と第２のヒンジ筐体は回動機構部品を介して同一軸線上で回動可能に接続されることでヒンジ回動部を構成し、第１の筐体と第２の筐体はヒンジ回動部で開閉可能に接続されている構成において、ヒンジ回動部にアンテナが内蔵されている。

従って、アンテナ実装によって第１の筐体内の実装スペースには影響を与えることはないため、携帯端末全体の小型化、薄型化が可能となり携帯性に優れた移動体無線通信機を提供できる。

また、ＴＶ視聴時やハンズフリー通話時など、端末を開いた状態で設置する際などに、金属や損失のある材質上に置いた場合でもアンテナは設置面から離れているため、受信品質の劣化を抑制できる。
また上記において、アンテナを第１のヒンジ筐体に内蔵し、第１のヒンジ筐体を、ヒンジ回動部内の回動軸方向端部に配置することで、アンテナの周囲空間をより広く確保することが可能となるため、より有利なアンテナ配置によるアンテナの小型化、アンテナ特性の向上が可能となる。
この際、回動機構部品を保持するヒンジ金属板を有し、ヒンジ金属板は回動機構部品の回転軸に垂直なヒンジ金属垂直面を少なくとも設けることで、アンテナからはヒンジ回動機構部品を挟んだ逆側の領域はヒンジ金属板で遮蔽される。従って、その領域を通過する信号ケーブルなどの状態変化の影響を受けにくくなり、より安定したアンテナ特性が得られる。

さらに、上記において、第２のアンテナをさらに有し、第２のアンテナは、第１の筐体のヒンジ側の端部に配置し、ヒンジ金属垂直面は、アンテナと第２のアンテナの間に配置することで、異なる通信システムで使用する２つのアンテナを、特に開放端同士をヒンジ金属板で遮蔽して離れた位置に配置することができる。これにより、空間を介した互いのアンテナ間の干渉を軽減することができるため、互いのアンテナ体積に影響を与えずに近接して配置することが可能となり、結果として複数システムのアンテナを実装した携帯電話端末の体積を小さく構成できる。

以上の携帯端末移動体において、アンテナはＧＰＳシステムに対応していると、携帯端末を開いて表示部を見ながら位置情報を取得する場合に、アンテナはＧＰＳ衛星が存在する天頂方向および水平面より上半球に対して比較的見通し内の配置となるため、ＧＰＳ信号に対して安定した受信状況を確保できる。
この際、第２の筐体と第２のヒンジ筐体とは、回動機構部品の回転軸と直交する軸で回動可能な第２の回動機構部品を介して接続することで、第２の筐体は画面表示部を有しているので、画面表示部を内側にして閉じる形状と、画面表示部を外側にして閉じる形状との２通りの閉じ状態を取りうる。画面表示部を外側にして閉じる形状において、ＧＰＳを利用し画面表示部を見ながら位置情報を確認する際にも、アンテナはＧＰＳ衛星が存在する天頂方向および水平面より上半球に対して比較的見通し内の配置となるため、ＧＰＳ信号に対して安定した受信状況を確保できる。

上記において、第１の筐体内の第１の回路基板と、第１の回路基板上に形成された第１の接触パターンと、第１の接触パターンと第１の負荷定数回路を介して接続される第１のグランドパターンとを有し、ヒンジ金属板は第１の接触パターンと接続されることで、第１の負荷定数回路を調整することにより、アンテナ電流の経路としてのヒンジ金属の見え方を変化させることが出来る。従って、ヒンジ金属板１９上のアンテナ電流分布が、放射を打ち消すような分布となっている場合にはこれを回避し、さらに、放射に寄与するような電流分布に調整することが可能となり、結果としてより高いアンテナ効率を得ることが可能となる。

本発明は、携帯無線機等に利用可能である。

（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による移動体無線通信機の側面図であり、（ｂ）は、正面図である。 本実施の形態による移動体無線通信機の背面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態による移動体無線通信機の側面図であり、（ｂ）は背面図である。 本実施の形態による移動体無線通信機を構成するヒンジ部の形状を示した図である。 本実施の形態による移動体無線通信機を構成する第１の回路基板の一構成例を示す図である。 本実施の形態による移動体無線通信機を構成する第１の筐体内１の代表的な構成例を示す図である。

符号の説明

１ 第１の筐体
２ 第２の筐体
３ ヒンジ回動部
４ 第１の回路基板
５ 第２の回路基板
６ アンテナ、第１のアンテナ
７ 送話部
８ 操作キー部
９ 受話部
１０ 表示部
１１ アンテナバネ部、第１のアンテナバネ部
１２ 高周波無線回路、第１の高周波無線回路
１３ 接点パターン、第１の接点パターン
１４ 給電線路、第１の給電線路
１５ 第１のヒンジ筐体部
１６ 第２のヒンジ筐体部
１７ 回動機構部品
１８ 信号伝達用同軸ケーブル
１９ ヒンジ金属板
１９Ａ ヒンジ金属板の垂直面
２０ 第１のヒンジ金属接触部
２１ 第２のヒンジ金属接触部
２２ 第１のヒンジ接触パターン
２３ 第２のヒンジ接触パターン
２４ 第１のヒンジ負荷定数部
２５ 第２のヒンジ負荷定数部
２６ 第２の高周波無線回路
２７ 第２の接点パターン
２８ 第２の給電線路
２９ 第２のアンテナ
３０ 第２のアンテナバネ部

Claims (6)

1. 第１の筐体と、第２の筐体と、該第１の筐体から延長された第１のヒンジ筐体と、該第２の筐体から延長された第２のヒンジ筐体と、を有し、前記第１のヒンジ筐体と前記第２のヒンジ筐体とはヒンジ回動部を構成し、前記第１の筐体と前記第２の筐体とは、前記ヒンジ回動部により接続されている移動体無線通信機であって、
   第１のアンテナが前記第１のヒンジ筐体に内蔵されており、前記第１のヒンジ筐体は、前記ヒンジ回動部内の回動軸方向端部に配置され、
   前記第１のヒンジ筺体と前記第２のヒンジ筺体とを回動可能に接続する回動機構部品と、前記回動機構部品を保持するヒンジ金属板を有し、該ヒンジ金属板は前記回動機構部品の回転軸に垂直なヒンジ金属垂直面を少なくとも有していることを特徴とする移動体無線通信機。
2. 前記第１のヒンジ筐体は、前記第２のヒンジ筐体の両側に設けられ、そのいずれか一方に前記第１のアンテナが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の移動体無線通信機。
3. 第２のアンテナをさらに有し、前記ヒンジ金属垂直面は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体無線通信機。
4. 前記第１のアンテナは、ＧＰＳシステムに対応していることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の移動体無線通信機。
5. 前記第２の筐体と前記第２のヒンジ筐体とは、前記回動機構部品の回転軸と直交する軸で回動可能な第２の回動機構部品を介して接続されており、前記第２の筐体側に画面表示部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の移動体無線通信機。
6. 前記第１の筐体内の第１の回路基板と、該第１の回路基板上に形成された第１の接触パターンと、該第１の接触パターンと第１の負荷定数回路を介して接続される第１のグランドパターンと、を有し、
   前記ヒンジ金属板は該第１の接触パターンと接続されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の移動体無線通信機。

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