JP5020067B2

JP5020067B2 - 携帯無線装置

Info

Publication number: JP5020067B2
Application number: JP2007505852A
Authority: JP
Inventors: 善宏金崎; 昭孝竹内; 裕斎藤; 恒太青木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-02-21
Also published as: WO2006092979A1; US20090033563A1; JPWO2006092979A1; US7733278B2

Description

本発明は、２つの筐体が互いにスライドして伸縮するスライド式の携帯無線装置に関するものである。

スライド式携帯電話機は、一般的に、伸縮自在な機構を有しており、第１筐体と第２筐体とがレール部で互いに摺動可能となるよう連結されている。このような携帯電話機は、第１筐体に大型の表示画面を備え、第２筐体にキー操作部を備えることにより、伸ばした状態では大きな画面を閲覧しながら、キー操作を行うことが可能であり、縮めた状態ではキー操作部が収納され、誤操作を防止すると共にコンパクトな形状で携帯できるという利点がある。
このようなスライド式携帯無線装置のアンテナとしては、ヘリカルアンテナや、伸縮式ホイップアンテナが知られている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００３−３０９６３１号公報（第５頁、第１図〜第４図）

しかしながら、上記説明した従来のアンテナを有する携帯電話機は、アンテナ部が突起した構造であるため、ポケット等から当該携帯電話機を取り出す際に、アンテナ部がポケット等の一部に引っかかり、取り出しにくいという問題点があった。
また、ホイップアンテナは収納用のスペースを必要とし、小型化を妨げるという課題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、小型・薄型・軽量でありながら、高いアンテナ性能を有す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、第１筐体と、第２筐体と、前記第１筐体と前記第２筐体とを摺動自在に連結する摺動手段とを備え、前記第１筐体は前記第２筐体から所定の間隔を隔てて配置されるとともに前記第１筐体と前記第２筐体との間で給電する給電手段とを備え、前記第１筐体は前記第２筐体を摺動自在に支持する導電性の金属で形成されたレールを有し、前記第２筐体はグランドパターンを有する回路基板を内部に備え、前記レールと前記回路基板との間で給電する給電手段を備えており、前記レールは前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置され、前記レールと前記グランドパターンとがダイポールアンテナとして動作する構成を有している。

この構成により、筐体から突起したアンテナ部がないため、携帯性を損ねることがない。また、第１筐体および第２筐体をアンテナとすることにより、小型・薄型・軽量でありながら、高いアンテナ性能を確保することができる。

この構成により、筐体から突起したアンテナ部がないため、携帯性を損ねることがない。また、スライド式携帯無線装置において、レールに給電し、レールをアンテナの一部として利用することにより、アンテナ専用の部品を必要としないため、小型・薄型・軽量でありながら、高いアンテナ性能を達成できることとなる。

さらに、本発明の携帯無線装置は、前記摺動手段は、導電性の金属で構成されかつ互いに摺動可能に連結される第１摺動部と第２摺動部とを有し、前記第１筐体にアンテナ素子をさらに備え、前記第１摺動部は、前記第１筐体に設けられて前記アンテナ素子の前記第２筐体と重なる側の端部に電気的に接続され、前記第２摺動部は、前記第２筐体に設けられて前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置されかつ前記回路基板上の無線回路に接続された給電部と電気的に接続されており、前記アンテナ素子及び摺動手段と前記グランドパターンがダイポールアンテナとして動作する構成を有している。

この構成により、アンテナ素子と摺動手段は第１アンテナ素子として動作し、グランドパターンが第２アンテナ素子として動作する。すなわち、第１筐体、第２筐体を伸張した状態において、アンテナ素子と摺動手段と、回路基板４上のグランドパターンが、ダイポールアンテナとして動作することになり、より大きなアンテナ素子を備えるため、アンテナ効率が高く、広帯域なアンテナを得ることができる。

本発明は、第１筐体と第２筐体とをダイポールアンテナとして作動させることにより、筐体から突起したアンテナ部が無いため、携帯性を損ねることがなく、小型・薄型・軽量でありながら高いアンテナ性能を達成できるという効果を有する携帯無線装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施形態の携帯無線装置について、図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る携帯無線装置の概略構成図を図１に示す。図１（ａ）は携帯無線装置の背面図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、図１（ｃ）は正面図、図１（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。
図１において、本発明の第１実施形態に係る携帯無線装置は、第１筐体１と、第２筐体２と、第１筐体１と第２筐体２とを摺動自在に連結する摺動手段２１としてのレール３とを備え、第１筐体１は第２筐体２から所定の間隔を隔てて配置されるとともに第１筐体１と第２筐体２との間で給電する給電手段としての給電ピン７とを備え、第１筐体１と第２筐体２がダイポールアンテナとして動作するものである。

すなわち、第１筐体１は第２筐体２を摺動自在に支持する導電性の金属で形成されたレール３を有し、第２筐体２はグランドパターンを有する回路基板４を内部に備え、レール３と回路基板４との間で給電する給電ピン７を備えており、レール３は回路基板４上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置され、レール３とグランドパターンとがダイポールアンテナとして動作するようになっている。

また、レール３は複数本（ここでは例えば２本）設けられて互いに所定の間隔を隔てて配置されるとともに、回路基板４上の無線部である無線回路５と複数の給電ピン７、１５のいずれかとを選択的に電気的に接続又は電磁的に結合する切替手段（高周波スイッチ１６、図３参照）が設けられている。
また、レール３は、第１筐体１に設けられたアンテナ素子（金属フレーム２０、図５参照）に電気的に接続又は電磁的に結合されている。

以上のように本発明の実施形態に係る携帯無線装置によれば、第１筐体１と第２筐体２とをダイポールアンテナとして作動させることにより、筐体１、２から突起したアンテナ部が無いため、携帯性を損ねることがなく、小型・薄型・軽量でありながら高いアンテナ性能を達成できるという効果を有するものである。

以下、本発明の第１実施形態における携帯無線装置について、前述した図１および図２を参照しながら説明する。なお、図２（ａ）は伸長状態を示す断面図、図２（ｂ）は収納状態を示す断面図である。
第１筐体１および第２筐体２は、一般に軽量な物質、例えばABS樹脂で構成される。
第１筐体１はレール３と、通話相手からの音声を出力するレシーバを含む受話部９と表示部１１と、操作キー部１２の一部１２ａとを備え、受話部９と、表示部１１と、操作キー部１２の一部は第１筐体１に埋め込まれ、機械的に固定される。

第２筐体２はグランドパターンを有する回路基板４と、使用者の音声を取得するマイクロフォンを含む送話部１０と操作キー部１２とを備え、回路基板４と、送話部１０と操作キー部１２は第２筐体２の一部を構成するリブ２ａによって挟み込まれ、機械的に固定される。
レール３は、導電性の金属で形成されている。レール３は第１筐体１の表示部１１の配置される面１ａと反対面１ｂに装着され、第１筐体１の一部を構成するリブ１ｃによって第１筐体１と機械的に固定されるとともに、取り付けねじ８で第１筐体１と機械的に固定される。
また、レール３は第２筐体２の一部２ｂと勘合し、図２（ａ）および（ｂ）に示すように第１筐体１と第２筐体２とが伸縮自在に摺動することができる構造を形成し、第１筐体１と第２筐体２は伸張状態と収納状態を取り得る。

使用者は、伸張状態では表示部１１に表示される画面を閲覧することや、操作キー部１２で操作することや、通話が可能であり、収納状態ではキー操作部１２が収納され、コンパクトな形状で携帯できる。また、収納状態でも、表示部１１は収納されないため、電子メールやウェブの閲覧容易性を損なわない。また、伸ばして通話する状態において、第１筐体１の内部に設けられた受話部９の開口部である音孔は、使用者側に向くよう構成している。

回路基板４は、無線回路５、整合回路６、給電ピン７をはじめ、携帯無線装置の各種機能を実現する回路部品が実装されたプリント基板であり、そのほぼ全面にグランドパターンを形成している。また、回路基板４は、第２筐体２の一部を構成するリブ２ａによって第２筐体２と機械的に固定される。
無線回路５は、回路基板４上に実装され、携帯無線装置の送信および受信機能を備えている。無線回路５の送受信の信号は、回路基板４上の導体パターンを介して整合回路６に接続される。
整合回路６は、回路基板４上に実装され、回路基板４上の導体パターンを介して無線回路５および給電ピン７と接続されている。

給電ピン７は、回路基板４の無線回路５の実装される面と反対面上に実装され、回路基板４の内層導体パターンを介して整合回路６と接続される。給電ピン７の先端部７ａがばね構造になっており、伸縮することでレール３に押し当てられ、給電ピン７とレール３は電気的に接続される。この構造により、給電ピン７とレール３の接触位置は第１筐体と第２筐体が伸縮するに伴い移動するが、電気的な接続を保つことができる。

以上のように構成された携帯無線装置においてレール３は長さＬ１（例えば、９０ｍｍ）の第１アンテナ素子として動作する。また、長さがＬ２（例えば、９０ｍｍ）である回路基板１１上のグランドパターンが第２アンテナ素子として動作する。すなわち、筐体を伸ばした状態において、レール３と、回路基板４上のグランドパターンが、ダイポールアンテナとして動作する。
なお、アンテナのインピーダンスは整合回路６により、無線回路５の入力インピーダンス（一般には５０Ω）に整合している。

以上、前述した第１実施形態によれば、給電構造を給電線やフレキシブルプリント基板上の導体パターンを用いないようにすることで、給電系にアンテナ電流が集中し、アンテナ性能が劣化することなく、高いアンテナ性能を得ることができる。
なお、図１（ｂ）において、レール３と回路基板４上のグランドパターンとの間隔Ｌ３を極力離すように（例えば２ＧＨｚでは２ｍｍ以上）構成することが、アンテナ利得を確保するうえで望ましい。
また、図１（ｂ）においてレール３と回路基板４の重なる長さＬ４は極力小さくするように（例えば２ＧＨｚでは１０ｍｍ以下）、もしくは重なりが無いように構成することが、アンテナ利得を確保するうえで望ましい。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態における携帯無線装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明の第２実施形態に係る携帯無線装置の概略構成図を図３に示す。図３（ａ）は携帯無線装置の背面図であり、図３（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、図３（ｃ）はＣ−Ｃ´間の断面図、図３（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図、図４は切替手段を切り替えた状態を示す背面図である。
なお、第１実施形態と同様の構成を有する部分については、同一番号を付して重複する説明を省略することとする。

第２レール１３はレール３と同様に導電性の金属で形成されている。レール３および第２レール１３は第１筐体１の表示部１１の配置される面１ａと反対面１ｂに装着され、第１筐体１の一部を構成するリブ１ｃによって第１筐体１と機械的に固定されるとともに、取り付けねじ８で第１筐体１と機械的に固定される。
また、レール３および第２レール１３は第２筐体２の一部２ｂと勘合し、図２に示すように第１筐体１と第２筐体２とが伸縮自在に摺動することができる構造を形成し、第１筐体１と第２筐体２は伸張状態と収納状態を取り得る。

第２整合回路１４は、回路基板４上に実装され、回路基板４上の導体パターンおよび第２給電ピン１５を介して第２レール１３と接続されている。切替手段である高周波スイッチ１６は、回路基板４上に実装される高周波スイッチＩＣである。
制御部１９は、回路基板４上に実装されており、ＣＰＵやメモリを有し、携帯無線装置全体を制御する機能をもつ回路である。制御部１９は受信電界強度や、ビット誤り率（BER; Bit Error Rate）に応じて、高周波スイッチへ制御信号を送出する。

高周波スイッチ１６は、制御部１９からの制御信号によって、図３に示すように、無線部５と整合回路６とを電気的に接続し、かつ第２リアクタンス回路１８と第２整合回路１４とを電気的に接続する状態と、図４に示すように無線部５と第２整合回路１４とを電気的に接続し、かつリアクタンス回路１７と、整合回路６とを電気的に接続する状態する状態とを切り替える。
このように切り替えることで、レール３に給電した場合には、第２レール１３を第２リアクタンス回路１７で終端し、第２レール１３に給電した場合にはレール３を第２リアクタンス回路１７で終端する。

以上のように構成することで、２本のレール３、１３を状況に応じて給電することにより、空間ダイバーシチ効果を得ることができる。
なお、前述した第１実施形態と相違する点はレール３、１３を２本備える点と、切替手段である高周波スイッチ１６を備えて、２本のうちいずれかのレール３、１３に給電し、給電しないレール３、１３には第２リアクタンス回路１７を接続する点である。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態における携帯無線装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明の第３実施形態に係る携帯無線装置の概略構成図を図５に示す。図５（ａ）は携帯無線装置の背面図であり、図５（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、図５（ｃ）はＣ-Ｃ´間の断面図、図５（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。
なお、第１実施形態ないし第２実施形態と同様の構成を有する部分については、同一番号を付して重複する説明を省略することとする。

金属フレーム２０は、第１筐体１の一部を構成する。第１筐体１は樹脂ケースと金属フレーム２０を勘合することにより構成されている。また、金属フレーム２０とレール３は極めて近接しているため（例えば０．２ｍｍ以下）、電気的又は電磁的に結合されているといえる。

以上のように構成することで筐体１、２を伸ばした状態において、金属フレーム２０とレール３を第１アンテナ素子とし、回路基板４上のグランドパターンを第２アンテナ素子としたダイポールアンテナとして動作することができる。すなわち、金属フレーム２０のように第１筐体１の表示部側の面を覆うような大きなアンテナ素子を備えると、アンテナ効率が高く、広帯域なアンテナを得ることができる。
なお、前述した第１実施形態と相違する点はアンテナ素子である金属フレーム２０を備える点である。

（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態における携帯無線装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明の第４実施形態に係る携帯無線装置の概略構成図を図６に示す。図６（ａ）は携帯無線装置の背面図であり、図６（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、図６（ｃ）はＣ−Ｃ´間の断面図、図６（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。
なお、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の構成を有する部分については、同一番号を付して重複する説明を省略することとする。

図６のように、２本のレール３、１３と、金属フレーム２０を備えた場合、高周波スイッチ１６により給電点を切り替えることにより、アンテナの放射パターン、主偏波を切り替えることができ、ダイバーシチ効果を得ることができる。
なお、前述した第２実施形態と相違する点は、アンテナ素子である金属フレーム２０を備える点である。

（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態における携帯無線装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明の第５実施形態に係る携帯無線装置の概略構成図を図７に示す。図７（ａ）は携帯無線装置の背面図であり、図７（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、図７（ｃ）はＣ−Ｃ´間の断面図、図７（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。
なお、第１実施形態ないし第４実施形態と同様の構成を有する部分については、同一番号を付して重複する説明を省略することとする。

アンテナ素子は、第１筐体１の一部を構成する金属フレーム２０である。第１筐体１は樹脂ケース１ｄと金属フレーム２０を勘合することにより構成されている。
本実施例ではレールは金属フレーム２０と同一材料で一体形成されている。また、第２給電ピン１５は、高周波スイッチ１６（図３参照）と第２整合回路１４（図３参照）を介さずに第２リアクタンス回路１８に接続されている。

以上のように構成することで、より大きなアンテナ素子を備えるため、アンテナ効率が高く、広帯域なアンテナを得ることができる。
第１実施形態と相違する点はレールを２本備える点、アンテナ素子を備える点、リアクタンス回路を備える点である。

（第６実施形態）
以下、本発明の第６実施形態における携帯無線装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明の第６実施形態に係る携帯無線装置の概略構成図を図８に示す。図８（ａ）は携帯無線装置の背面図であり、図８（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、図８（ｃ）はＡ−Ａ´間の断面図で収納状態、図８（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。
なお、第１実施形態ないし第５実施形態と同様の構成を有する部分については、同一番号を付して重複する説明を省略することとする。

図８に示される携帯無線装置は、摺動手段２１を介して摺動自在に連結された第１筐体１および第２筐体２と、この第１筐体１に設けたアンテナ素子を構成する金属フレーム２０と、第２筐体２内部に設けた、グランドパターンを有する回路基板４と、この回路基板４上の無線部５に接続された給電部としての給電金具２４とを備えている。
摺動手段２１は、導電性の金属で構成されかつ互いに摺動可能に連結される第１摺動部２２と第２摺動部２３とを有している。第１摺動部２２は、第１筐体１に設けられて前記アンテナ素子である金属フレーム２０の前記第２筐体２と重なる側の端部に電気的に接続されている。また、第２摺動部２３は、第２筐体２に設けられて回路基板４上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置されかつ回路基板４上の無線回路５に接続された給電部である給電金属２４と電気的に接続されている。これにより、金属フレーム２０及び摺動手段２１とグランドパターンがダイポールアンテナとして動作することになる。

第１摺動部２２および第２摺動部２３は、それぞれ摺動可能な状態で電気的に接続又は電磁的に結合している。第１筐体１と第１摺動部２２は取付ねじ８で機械的に固定されており、第２筐体２と第２摺動部２３は機械的に固定されている。金属フレーム２０と第１摺動部２２は電気的に接続又は電磁的に結合している。
なお、第２摺動部２３と回路基板４上のグランドパターンとの間隔Ｌ５（図８参照）は極力離す（例えば２ＧＨｚでは２ｍｍ以上）ことが、アンテナ利得を確保するうえで望ましい。

第２摺動部２３には、取付ねじ８によって給電金具２４が取り付けられており、第２摺動部２３に接触することにより電気的に接続される。摺動手段２１を以上のように構成することにより、第１筐体１は摺動可能に支持され、金属フレーム２０と給電金具８は、摺動手段２１を介して電気的に接続又は電磁的に結合される。
給電金具８は、第２筐体２の内部に配置された回路基板４上の整合回路６及び無線回路５と、例えばバネ接触や半田付けで接続する。

以上のように構成された本実施形態によれば、金属フレーム２０と第１摺動手段２２と第２摺動手段２３は、長さＬ２（例えば、１００ｍｍ）の第１アンテナ素子として動作する。また、長さがＬ２（例えば、９０ｍｍ）である回路基板４上のグランドパターンが第２アンテナ素子として動作する。
すなわち、第１筐体１、第２筐体２を伸張した状態において、金属フレーム２０と第１摺動手段２２と第２摺動手段２３と、回路基板４上のグランドパターンが、ダイポールアンテナとして動作することになり、より大きなアンテナ素子を備えるため、アンテナ効率が高く、広帯域なアンテナを得ることができる。
なお、第１実施形態と相違する点は、第１筐体１に設けられた第１摺動部２２と第２筐体２に設けられた第２摺動部２３から構成される摺動手段２１に回路基板４から給電する点である。

以上のように、本発明にかかる携帯無線装置は、第１筐体と第２筐体とをダイポールアンテナとして作動させることにより、筐体から突起したアンテナ部が無いため、携帯性を損ねることがなく、小型・薄型・軽量でありながら高いアンテナ性能を達成できるという効果を有し、２つの筐体が互いにスライドして伸縮するスライド式の携帯無線装置等として有用である。

（ａ）は本発明の第１実施形態における携帯無線装置の背面図、（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。（ａ）は伸長状態を示す断面図（ｂ）は収納状態を示す断面図である。（ａ）本発明の第２実施形態における携帯無線装置の背面図、（ｂ）Ａ−Ａ´間の断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ´間の断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。本発明の第２実施形態における切替手段を切り替えた状態はＡ−Ａ´間の断面図である。（ａ）は本発明の第３実施形態における携帯無線装置の背面図、（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、（ｃ）はＣ-Ｃ´間の断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。（ａ）は本発明の第４実施形態における携帯無線装置の背面図、（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ´間の断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。（ａ）は本発明の第５実施形態における携帯無線装置の背面図、（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ´間の断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。（ａ）は携帯無線装置の背面図、（ｂ）はＡ−Ａ´間の断面図、（ｃ）はＡ−Ａ´間の断面図で収納状態、（ｄ）はＢ−Ｂ´間の断面図である。

符号の説明

１第１筐体
２第２筐体
３レール
４回路基板
５無線回路（無線部）
７給電ピン（給電手段）
２０アンテナ素子（金属フレーム）
２１摺動手段

Claims

第１筐体と、第２筐体と、前記第１筐体と前記第２筐体とを摺動自在に連結する摺動手段とを備え、
前記第１筐体は前記第２筐体から所定の間隔を隔てて配置されるとともに前記第１筐体と前記第２筐体との間で給電する給電手段とを備え、
前記第１筐体は前記第２筐体を摺動自在に支持する導電性の金属で形成されたレールを有し、前記第２筐体はグランドパターンを有する回路基板を内部に備え、前記レールと前記回路基板との間で給電する給電手段を備えており、
前記レールは前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置され、前記レールと前記グランドパターンとがダイポールアンテナとして動作する携帯無線装置。
前記摺動手段は、導電性の金属で構成されかつ互いに摺動可能に連結される第１摺動部と第２摺動部とを有し、
前記第１筐体にアンテナ素子をさらに備え、
前記第１摺動部は、前記第１筐体に設けられて前記アンテナ素子の前記第２筐体と重なる側の端部に電気的に接続され、
前記第２摺動部は、前記第２筐体に設けられて前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置されかつ前記回路基板上の無線回路に接続された給電部と電気的に接続されており、
前記アンテナ素子及び前記摺動手段と前記グランドパターンがダイポールアンテナとして動作する請求項１に記載の携帯無線装置。