JP5121847B2 - 携帯無線機 - Google Patents

Description

本発明は、携帯無線機に関し、特に、端末の状態毎に任意の周波数において良好なアンテナ特性を実現することができる携帯無線機に関する。

昨今の携帯無線機においては、通話やメール機能だけでなく、テレビジョン放送の受信機能やインターネットへの接続機能等の様々な通信サービスが求められるようになってきている。このようなニーズに対応しつつ、高品質な通信を実現するため、携帯無線機においては、広帯域なアンテナ特性を持つアンテナや複数のアンテナが搭載されることが一般的になっている。また、使用する通信サービスやコンテンツに応じて、携帯無線機の形態を変えることを可能にして、利便性を高めている携帯無線機も多く見られる。

このように、一つの携帯無線機で、広帯域または複数の周波数帯域で良好なアンテナ特性を得ることは困難を伴う。特に、上下２つの筺体を備える折り畳み型の携帯無線機の場合、上下の筺体を単一に接続するだけでは全ての使用周波数帯域において良好なアンテナ特性を得ることができないことがある。

そこで、折り畳み型の携帯無線機においては、上下筺体の接続インピーダンスを切り替えることにより、アンテナにはある程度の電気的体積が必要ではあるが、各周波数・各アンテナにおいて良好な特性を得ることが可能である。

リアクタンス素子を介して上下筐体を接続する手段を有する携帯無線機として、例えば下記特許文献１に記載された携帯無線機がある。この携帯無線機は、上下２つの筺体を、接続ケーブルとは別途にリアクタンス素子を介して接続し、接続インピーダンスを開閉に応じて切り替えることで、開閉のいずれの状態においても良好なアンテナ特性を得ることができるようになっている。
特開２００５−５７６６４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の上下筐体の接続インピーダンスを切り替える技術においては、開閉の状態に応じて切り替えるのみであり、周波数変化には応じない。日本の地上デジタル放送帯域であるＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：４７０〜７７０ＭＨｚ）帯のように比帯域幅が略５０％となるような広帯域なアンテナや、各々が所望の周波数で励振する複数のアンテナを有する携帯無線機であり、上筺体が略同一平面内に回転する状態を有する場合、開閉や上筺体の回転に応じて、単に上下筐体の接続を切り替えるだけでは全使用周波数帯域において良好なアンテナ特性が得られないことがある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、たとえ広帯域な使用周波数に対応するアンテナや複数のアンテナが配置される場合であっても、開閉や上筺体が回転する状態に応じて、各周波数帯域で良好なアンテナ特性を得ることを目的とする。

本発明による携帯無線機は、第１の筺体である上筺体と第２の筺体である下筺体に収容された第１・第２の回路部材を接続する信号ラインを含むケーブルとは別に、使用周波数に応じてリアクタンスを切り替えるリアクタンス素子を介して接続する接続素子を有することを特徴とする。

この構成によれば、使用周波数に応じて上下筐体の接続インピーダンスを切り替えることにより、広帯域な使用周波数に対応するアンテナや、各々が所望の周波数で励振する複数のアンテナを有する場合であっても上下筐体を最適な接続インピーダンスに調整することが可能であり、そのため各周波数で良好なアンテナ特性が得られる。例えば、第１の回路部材の電気長を長くして逆相電流の経路も長くすることで、逆相電流の発生する周波数を低域側に移動できる。また、第１の回路部材の電気長は短くすると逆相電流の経路も短くなり、逆相電流の発生する周波数を高域側に移動できる。

また、上下筐体を開閉可能に接続したヒンジ部近傍で給電されるホイップアンテナのように、開状態に携帯無線機の第１の筺体とアンテナが近い場合、アンテナ上に流れる電流とは逆相の電流が特定の周波数で第１の筺体に流れることで、アンテナ上の電流と第１の筐体上の電流とが打ち消しあい特性劣化が発生することがある。特に、第１の筺体を回転可能にする回転機構部と第２の筺体を開閉可能にするヒンジ部を備える第３の筺体を有する構成では、信号ラインを含むケーブルが第３の筺体の内部を通過するため長くなり、第１の回路部材がかなり長く見えるため、昨今の一般的な携帯無線機の寸法ではＵＨＦ帯のように低い周波数において逆相電流が発生する。さらに、第１の筺体に発生する逆相電流には高次モードが生じるが、リアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子によって、逆相電流の基本モード・高次モードの両方によるアンテナ特性の劣化を回避できるため、このような構成に好適である。

また、ヒンジ部近傍に複数のアンテナを有する場合、各アンテナでの上下筐体の接続インピーダンスを切り替えて最適なリアクタンスに調整することで、各アンテナで良好なアンテナ特性を得ることができる。

また、第１の筺体が略同一平面内に略９０度回転可能な状態を有する場合であっても、上筺体が回転した状態と回転しない状態と上下筐体が略重なるように閉じられた状態のそれぞれにおいて、それぞれの周波数でリアクタンスの切り替えが可能であることが好ましい。

また、上筺体が略９０度回転する機構を有して導電性部材でできた第３の筺体を使用する場合、第３の筺体を接続素子の一部とすることが好ましい。

また、上下筐体の接続インピーダンス調整の自由度を上げるため、リアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子を介した接続素子は１つだけではなく複数個を配置することが好ましい。

また、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筺体内に収容される第１の回路部材と、前記第２の筺体内に収容される第２の回路部材と、前記第１の筺体と前記第２の筺体とを開閉可能に連結するヒンジ部と、前記第２の筺体の前記ヒンジ部近傍に配置されたアンテナと、前記第１の回路部材と前記第２の回路部材とを接続する信号ラインを含むケーブルと、を有する折り畳み型の携帯無線機において、筺体間の接続インピーダンスを任意の周波数で切り替える接続インピーダンス切り替え機構を有することを特徴とする携帯無線機が提供される。

また、上記に記載の携帯無線機におけるリアクタンス素子の切替方法であって、リモコンキーＩＤを受信すると、記憶部に記憶された周波数テーブルから、入力された前記リモコンキーＩＤに対応した放送の中心周波数を読み出し、放送を該中心周波数の受信に切り替える旨の指示を出すステップと、放送の選局動作を行うように指示された周波数と前記中心周波数とを比較するステップと、前記指示された周波数が前記中心周波数以下の場合には、リアクタンス素子内の接続を容量素子側に設定するように制御し、前記指示された周波数が前記中心周波数以上の場合には、リアクタンス素子内の接続を誘導素子側に設定するように制御するステップと、を有することを特徴とする切替方法が提供される。

上記方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入るものであり、また、プログラムを伝送媒体により取得する形態であっても良い。

本発明によれば、携帯無線機の状態毎に各周波数帯で良好なアンテナ特性が得られる。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態による携帯無線機の一構成例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、本実施の形態による携帯無線機の接続インピーダンスの変化によるアンテナ特性を示す図であり、（ｃ）、（ｄ）は、リアクタンス素子と誘導素子の構成例を示す図である。 本実施の形態による携帯無線機の接続インピーダンスの切り替え回路の一構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による携帯無線機の一構成例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、本実施の形態による携帯無線機の接続インピーダンスの切り替え回路を示す図である。 （ａ）から（ｃ）までは、本発明の第３の実施の形態による携帯無線機の構成例を示す図である。 （ａ）から（ｃ）までは、本発明の第３の実施の形態による携帯無線機の構成例を示す図である。 本実施の形態による携帯無線機の接続インピーダンスの変化によるアンテナ特性を示す図である。 本実施の形態による携帯無線機の切り替え回路を示す図である。 （ａ）から（ｃ）までは、開閉と第１の筺体を回転可能な機構を備えたヒンジで略同一平面内に略９０度回転する携帯無線機を示す図である。 （ａ）から（ｃ）までは、図８Ａから、開閉と第１の筺体を回転可能な機構を備えたヒンジで略同一平面内に略９０度回転させた状態を示す図である。 本実施の形態による携帯無線機の外観図である。 本実施の形態による携帯無線機の一構成例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態による携帯無線機の記憶部が有する周波数テーブルの一例を示す表である。 本実施の形態による携帯無線機における処理の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

１０，１００，２００ 携帯無線機（携帯電話機）
１，２，１０１，１０２，１０３ 筺体
１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２ 回路部材
２１，１２１，２２１ 細線同軸ケーブル
２２，１２２，２２２ 接続素子
２３，１２３ リアクタンスの切り替え可能なリアクタンス素子
２５，２７，２９，１２５ 容量素子
２６，２８，１２６ 誘導素子
３１，３２，３３，１３１，１３２，１３３，２３１ アンテナ
４１，４２，１４１，１４２，２４１ 給電部
５１，５２，１５１，１５２ 電流
６１，６２，６３ ＰＩＮダイオード

（第１の実施の形態）
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。図１は、本発明の第１の実施の形態による携帯無線機の一構成例を示す図であり、図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図１（ａ）・（ｂ）に示すように、本実施の形態による携帯無線機１０は、第１・第２の筺体１・２内にそれぞれ収容される第１・第２の回路部材１１・１２の電気信号を伝送するための信号ラインを含む細線同軸ケーブル２１で第１・第２の回路部材１１・１２を接続している。さらに、第１・第２の回路部材１１・１２は、リアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子２３を介して、板金や基板上の導電性パターン等で構成される接続素子２２で接続されており、第２の筺体２におけるヒンジ部４近傍の給電部４１から給電され、第２の筺体２に収納可能に取り付けられている伸縮自在のホイップアンテナ３１を有している。尚、ＧＮＤという文字の記載は、図１の１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。

ホイップアンテナ３１は使用周波数に対して略λ／４の電気長を有しており、第１・第２の回路部材にも、ある程度の高周波電流を流すことにより、携帯無線機１０全体がアンテナとして動作している。給電部４１で給電されたホイップアンテナ３１は、携帯無線機の正面から見ると第１の筺体１と重なる。第１の回路部材１１には、第１の回路部材１１の長さと細線同軸ケーブル２１の接続条件に応じた特定の周波数においてホイップアンテナ３１上に流れる電流５１とは逆相の電流５２が流れ、電流５１・５２が打ち消し合うことでアンテナ特性の劣化を引き起こす場合がある。

特に、昨今の一般的な携帯無線機の寸法によれば、本実施の形態における逆相電流５２が発生するのはＵＨＦ帯付近である可能性が高い。以下、ホイップアンテナ３１は放送受信用アンテナであり、ＵＨＦ帯を使用帯域とするものとして説明する。

図２は、本実施の形態による携帯無線機の接続インピーダンスの変化によるアンテナ特性を示す図であり、横軸に周波数が、縦軸に利得Ｇがとられている。図２（ａ）の実線α１は、図１に示す携帯無線機１０が接続素子２２及びリアクタンス素子２３を備えない場合における、日本国におけるテレビジョン受信帯域であるＵＨＦ帯におけるホイップアンテナ３１の利得の周波数特性を示した図である。ＵＨＦ帯は比帯域幅が約５０％と広帯域な周波数帯であり、このような広帯域に対して第１・第２の回路部材１１・１２の接続インピーダンスを調整する手段が無い場合では、逆相電流５２が発生した場合にアンテナ特性の劣化を回避することができない。

図２（ｂ）の破線α２・α３は、接続素子２２及びリアクタンスの切り替えが不可能なリアクタンス素子２３は備える場合におけるホイップアンテナ３１の利得の周波数特性を示した図である。図２（ｂ）における破線α２は、リアクタンス素子２３を図２（ｃ）に示す容量素子２５とした場合のアンテナ特性であり、第１の回路部材１１の電気長は長くなるため逆相電流５２の経路も長くなり、逆相電流５２の発生する周波数を低域側に移動できることを示している。また図２（ｂ）における破線α３は、リアクタンス素子２３を図２（ｄ）に示す誘導素子２６とした場合のアンテナ特性であり、第１の回路部材１１の電気長は短くなるため逆相電流５２の経路も短くなり、逆相電流５２の発生する周波数を高域側に移動できることを示している。

但し、逆相電流５２は様々な経路を取りうるため高次モードが発生する。リアクタンスを容量性として逆相電流５２の発生周波数を低域側に移動する場合、逆相電流５２の高次モードの発生周波数も附随して低域側に移動する。第１の回路部材１１にとってはグランドである第２の回路部材に並列に容量素子で接続していると考えることができ、虚数ｊ、角周波数ω、容量値Ｃとすると、第１・第２の回路部材１１・１２の接続インピーダンスはｊωＣでリアクタンスが周波数と容量値に比例して変化する。従って、同じ容量値であれば、逆相電流５２の基本モードよりも高次モードの方がリアクタンスの変化が大きい。このため、α２の高域側の特性において利得が逆相電流の高次モードにより劣化している。

また、リアクタンスを誘導性として逆相電流５２の発生周波数を高域側に移動する場合、第１の回路部材１１にとってはグランドである第２の回路部材に並列に誘導素子で接続していると考えることができ、誘導値Ｌとすると、第１・第２の回路部材１１・１２の接続インピーダンスは１／ｊωＬであり、リアクタンスが周波数ωと誘導値Ｌとに反比例して変化する。従って、同じ誘導値であれば、低域ほどスミスチャート上でインピーダンスがショートの位置に近くなり、第１の回路部材１１はホイップアンテナ３１にとって強力なグランドに見える。従って、ホイップアンテナ３１の電気的体積が減少するため、特に低域におけるアンテナ特性が劣化するという欠点があり、α３の低域側の利得が劣化している。

以上に説明したように、図２（ａ）のようにリアクタンス素子２３が無い場合や、リアクタンス素子２３のリアクタンスが切り替えできない場合では全帯域で良好な特性を得ることができない。

図３は、周波数に応じてリアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子２３を容量性・誘導性に選択できるようにＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）２４を使用して実現した例である。ＳＰＤＴ２４は、図示しないバイアス回路によって電圧を印加することにより切り替えを制御される。ＳＰＤＴ２４が、図２（ｃ）と同一の容量素子２５に接続されている場合、図２（ａ）の利得の周波数特性α２を示し、ＳＰＤＴ２４が図２（ｄ）と同一の誘導素子２６に接続されている場合、図２（ｂ）の利得の周波数特性α３となることを示す。このためα２・α３が交差する周波数ｆ１以下でホイップアンテナ３１を使用する場合には、ＳＰＤＴ２４を容量素子２５に接続し、周波数ｆ１以上でホイップアンテナ３１を使用する場合にはＳＰＤＴ２４を誘導素子２６に接続することで、使用帯域内において逆相電流５２による劣化を回避した良好なアンテナ特性が得られる。例示的に説明すると、低周波数側が４７０ＭＨｚ、高周波数側が７７０ＭＨｚ、であり、その間が使用帯域となる。

尚、図１に示す無線通信機では、閉状態では第１の回路部材１１と第２の回路部材１２に設けられるホイップアンテナ３１とは重ならないため逆相電流５２は発生せず、さらにホイップアンテナ３１の電気的体積も大きくなるため、第１・第２の回路部材１１・１２の接続インピーダンスを切り替えなくても良好なアンテナ特性が確保できる可能性が高いが、アンテナ特性の改善が見られるのであれば閉状態においても同様に切り替えるようにしても良い。

また、リアクタンス素子２３は容量素子２５又は誘導素子２６の２系統のうち、いずれか一方の素子をＳＰＤＴ２４によって選択し、切り替える周波数ポイントは一つとして説明したが、３系統以上を切り替えることができる切り替え手段を用いて、選択する素子を増やしたりopen（素子やグランドに繋がっていない）状態を選択できるようにして、切り替える周波数ポイントを増やしても良い。

また、ホイップアンテナ３１は、任意の方向に傾けることが可能な可倒式の構造を有する装置があるが、ホイップアンテナ３１を第１の筐体１から遠ざけた場合に、逆相電流５２による影響が小さくなるため上述の効果は薄れるが、距離が変わっても同様の効果が得られる。第１の筐体１の開き角が垂直方向に立ち上がることで、ホイップアンテナ３１と第１の筐体１とが遠ざかる場合も同様である。

また、上記の実施の形態においてホイップアンテナが設けられている場合を例にして説明したが、Ｌ字型やヘリカル形状のように異なる形状のアンテナでも同様の効果が得られる。

また、リアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子２３としてＳＰＤＴ２４を使用した例について説明したが、ＰＩＮダイオードやバリキャップを使用することによりリアクタンスを切り替えるようにしても良い。

また、ホイップアンテナ３１と細線同軸ケーブル２１と接続素子２２との位置関係は、本実施の形態による構成に限られるものではない。

以下に、図面を参照して本実施の形態、特に、ＳＰＤＴ２４を使用したリアクタンスの切り替えの動作について、携帯無線機のブロック図、携帯無線機の動作のフローチャートを用いてより詳細に説明する。

図９Ａ・Ｂは、本実施の形態による携帯無線機１０の外観図と、携帯無線機１０の機能ブロック図である。図９Ａ・Ｂに示すように、本実施の形態による携帯無線機１０は、携帯無線機１０を制御する制御部（ＣＰＵ）３１５と、後述する周波数テーブルを記憶する領域を有する記憶部３１７と、制御部３１５の命令に従いＴＶ映像などを表示する表示部３０１と、ユーザからのキー入力を受け付けるキー入力部３０３と、音声を出力するスピーカ３０７と、スピーカ３０７に音声を出力する音声復号化部３０７ａと、音声を入力するマイク３０５と、マイク３０５から入力された音声を符号化する音声符号化部３０５ａと、携帯無線機の筺体の状態（折り畳みなどの形態）を検出する状態検出部３１１と、携帯無線機の通信を制御する通信制御部３２１と、通信制御部３２１に制御され通信を実行する無線装置３２３と、無線装置３２３に接続された通信用アンテナ３３１と、テレビジョン（ワンセグを含む）ＴＶ放送受信を制御する放送制御部３２５と、放送制御部３２５に制御され放送を受信する放送受信装置３２７と、放送受信装置３２７に接続されたホイップアンテナ３１と、を備えている。尚、上記リアクタンス素子２３は放送受信装置３２７の構成要素の１つである。

図１０は、本実施の形態による携帯無線機の記憶部３１７が有する周波数テーブルの一例を示す表である。図１０に示す表は、説明の便宜上、簡単な例として、長野県の飯田中継局が中継する放送局等の情報を示したものである。図１０に示されているリモコンキーＩＤとは、放送局を指定するためにユーザからのリモコン操作などにより装置に入力される番号である。中心周波数は、その放送の放送波の中心となる周波数をＭＨｚ単位で表記したものである。

例えば、本実施の形態による携帯無線機において、リモコンキーＩＤ＝１を入力すると、選択される放送局はＮＨＫ総合であり、その放送の中心周波数は６７１ＭＨｚであることがわかる。記憶部３１７に、図１０に示すような表を、放送局毎又は中継局毎に記憶しておく。図１１は、本実施の形態による携帯無線機における処理の流れを示すフローチャート図である。尚、本実施の形態の図２（ｂ）において、α２とα３とが交差する周波数ｆ１が６８６ＭＨｚであるものとし、この情報は放送制御部３２５が有しているものとする。また、制御部３１５は、リモコンＩＤに基づいて、多数存在する周波数テーブルの中から図１０に示す周波数テーブルを既に選択しているものとする。

処理が開始されると（ＳＴＡＲＴ）、制御部３１５は、キー入力部１０３及び状態検出部３１１からの入力を待つ（ステップＳ１）。ユーザのキー入力部３０３からの入力に応じて、制御部３１５は、その入力の種別を判断し（ステップＳ２）、リモコンキーＩＤ以外の入力種別であれば、その入力種別に応じた処理を実行し（ステップＳ７）、入力待ち状態に戻る（ステップＳ１）。

キー入力部３０３からの入力種別がリモコンキーＩＤの指定であった場合には、制御部３１５は、記憶部３１７に記憶された周波数テーブル（図１０）から、入力されたリモコンキーＩＤに対応した中心周波数を読み出し、放送制御部３２５に対して、その周波数の受信に切り替える旨の指示を出す。放送制御部３２５はその周波数の放送の選局動作を行うよう放送受信装置３２７に指示を出し、放送受信装置３２７が放送の受信を行う（ステップＳ３）。

さらに、放送制御部３２５は、制御部３１５から指示された周波数がｆ１以下の値か否かを判定する（ステップＳ４）。ｆ１（例えば６７１ＭＨｚ）以下の周波数を指示された場合には、リアクタンス素子２３内の接続を容量素子２５側に設定するように、放送受信装置３２７を制御する（ステップＳ５）。ｆ１より大きな周波数を指示された場合には、リアクタンス素子２３内の接続を誘導素子２６側に設定するように、放送受信装置３２７を制御する（ステップＳ６）。ステップＳ５、ステップＳ６のいずれの場合も、処理後に入力待ち状態に戻る。

尚、リモコンキーＩＤの入力前後の受信周波数がどちらもｆ１以下の場合、もしくは、どちらもｆ１より大きい場合は、リアクタンス素子２３内の接続を変更する必要がない。例えば、リモコンキーＩＤ＝１（ＮＨＫ総合、６７１ＭＨｚ）からリモコンキーＩＤ＝２（ＮＨＫ教育、６８３ＭＨｚ）に受信局が変更された場合は、どちらの周波数も、ｆ１（６８６ＭＨｚ）より小さな周波数であるため、リアクタンス素子２３内の接続は変更されず、容量素子２５側に接続されたままで良い。

以上の処理により、ユーザの選局設定に応じてリアクタンスを切り替えることで、全周波数帯域において良好な特性を得ることができるという利点がある。

尚、以下に説明するように、本発明の第３の実施の形態においては、磁気センサ等をの公知の検出手段により、第１の筺体１０１の形態に関する状態を検出し、その状態に応じてリアクタンスの切り替えを行っている。これについては、図９の状態検出部において上記の筺体の状態の検出を行うことにより実現することができる。

（第２の実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は、第１の実施の形態による携帯無線機１０のヒンジ部４の近傍に第２・第３のアンテナ３２・３３を追加した構成であり、図１と同一の部分には同一符号を付してその説明を省略する。

ホイップアンテナ３１はＵＨＦ帯、第２のアンテナ３２は８００ＭＨｚ帯のＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：８３０〜８８５ＭＨｚ）帯、第３のアンテナ３３は２ＧＨｚ帯のＷ−ＣＤＭＡ（１９２０〜２１７０ＭＨｚ）帯を使用帯域とする場合を例にして説明する。

ＵＨＦ帯を使用帯域とするホイップアンテナ３１は、第１の実施の形態と同様に構成することにより良好なアンテナ特性が得られる。

ホイップアンテナ３１の使用時と同様に、第２・第３のアンテナ３２・３３の使用時にも使用しているアンテナ（周波数と同義）を検出することでリアクタンス素子２３のリアクタンスを切り替えることが可能とすれば、第２・第３のアンテナ３２・３３使用時にも第１・第２の回路部材１１・１２の接続インピーダンスを調整して良好なアンテナ特性を得ることが可能である。

８００ＭＨｚ帯を使用帯域とする第２のアンテナ３２の最適な接続インピーダンスが第１の実施の形態におけるＳＰＤＴ２４で容量素子２５または誘導素子２６に切り替えてアンテナ特性が改善する場合、第２のアンテナ３２使用時にＳＰＤＴ２４を改善する方の素子に接続することで良好なアンテナ特性が得られる。またホイップアンテナ３１にとって最適な切り替えの定数である容量素子２５または誘導素子２６では第２のアンテナ３２の使用時に十分な特性が取れない場合、異なる接続インピーダンスとできるような回路構成とすれば良い。

例えば、図５（ａ）に示すように、第１・第２・第３の３つのＰＩＮダイオード６１・６２・６３を使い、リアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子２３を実現することができる。第１・第２・第３のＰＩＮダイオード６１・６２・６３には、図示しないバイアス回路によって電圧が印加され、それぞれのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることが可能になっている。第１・第２のＰＩＮダイオード６１・６２が接続されているのは、ホイップアンテナ３１のアンテナ特性に最適な容量素子２５と誘導素子２６であり、第３のＰＩＮダイオード６３が接続されている容量素子２７は第２のアンテナ３２にとって最適な容量値であるものとする。当然、ホイップアンテナ３１使用時には第１・第２のＰＩＮダイオード６１・６２を使用してリアクタンスを切り替えれば良く、第２のアンテナ３２使用時には第３のＰＩＮダイオード６３に接続されるように切り替えれば良い。

２ＧＨｚ帯を使用帯域とする第３のアンテナ使用時にも、第２のアンテナ３２の使用時と同様に、最適な接続インピーダンスとなるようにリアクタンス素子２３の回路を調整すれば、リアクタンスを切り替えることで良好な特性が得られる。

尚、切り替えた接続先のリアクタンス素子は容量素子または誘導素子の１つのみであるものとして説明したが、第２・第３のアンテナ３２・３３のどちらか、または、両方とホイップアンテナ３１とが同時に使用される場合、切り替えたリアクタンス次第では第２・第３のアンテナ３２・３３のアンテナ特性が劣化する場合がある。このような劣化を回避するために、ＬＣの直列共振回路や並列共振回路を設けて、ホイップアンテナ３１にとっては理想的なインピーダンスの位置にしつつ、第２・第３のアンテナ３２・３３にとっては劣化を回避するインピーダンスの位置に調整することが好ましい。

以下に具体例を上げて説明を行う。ホイップアンテナ３１のアンテナ特性を得るために接続素子２２が誘導素子２６に接続されている場合、第３のアンテナ３３のアンテナ特性が劣化し、接続素子２２が容量素子２５に接続されている場合、第３のアンテナ３３のアンテナ特性が改善するものとする。この場合、図５（ｂ）のように、図５（ａ）における誘導素子２６を並列共振回路とし、この並列共振回路がＵＨＦ帯では誘導素子２６の誘導値、２ＧＨｚ帯では容量素子２５の容量値、となるように誘導素子２８・容量素子２９の定数を調整すれば、ホイップアンテナ３１と第３のアンテナ３３との両方ともアンテナ特性を損なわずに同時に使用することが可能となる。このように調整することで、各アンテナが同時に使用できる。

また、第２・第３のアンテナ３２・３３は、ホイップアンテナ３１ほどは電気的体積が大きくないため、閉状態での使用時においても第１・第２の回路部材１１・１２の接続インピーダンスを切り替えることでアンテナ特性が改善する可能性がある。このような場合、閉状態でもリアクタンス素子２３のリアクタンスを切り替えるのが好ましい。

また、本実施の形態では、第２・第３のアンテナ３２・３３の給電部４２をホイップアンテナ３１の給電部４１の逆側の角部としたが、給電部４１の近傍としても良い。また、第２・第３のアンテナ３２・３３はヒンジ部４の近傍に配置したが、第２の筺体２の下部に配置しても良い。

また、第２・第３のアンテナ３２・３３は略Ｌ字型として示したが、ヘリカルアンテナのように異なる形状のアンテナであっても良い。

また、ホイップアンテナ３１はＵＨＦ帯、第２のアンテナ３２は８００ＭＨｚ帯、第３のアンテナ３３は２ＧＨｚ帯、を使用帯域とするアンテナとして説明したが、各アンテナの使用帯域や、アンテナの数は本実施の形態に示したものに限定されるものではない。

（第３の実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図６Ａ（ａ）から（ｃ）までに示すように、本実施の形態による携帯無線機１００は、ヒンジ部１０４を含む第３の筺体１０３により開閉可能に連結された第１・第２の筺体１０１・１０２内に第１・第２の回路部材１１１・１１２を有し、第２の筺体１０２のヒンジ部１０４近傍に第１・第２・第３のアンテナ１３１・１３２・１３３を有し、第１・第２の回路部材１１１・１１２は電気信号を伝送するための信号ラインを含む細線同軸ケーブル１２１が第３の筺体１０３の内部を通過して接続されている。さらに、ヒンジ部１０４を含む第３の筐体１０３は導電性部材で構成されており、この第３の筐体１０３と第２の回路部材１１２とは、リアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子１２３を介して板金や基板上の導電性パターン等で構成される接続素子１２２で接続される。この第３の筐体１０３は第１の筺体１０１を略同一平面内に略９０度回転可能にする導電性部材で構成された回転機構部１０５を備え、この回転機構部１０５と第１の回路部材１１１がバネ等で高周波的に接続されている。第１・第２の回路部材１１１・１１２は、第３の筐体１０３を介すことにより、第１の実施の形態と同様に接続インピーダンスを切り替え可能に接続されている。

図６Ａ（ａ）〜（ｃ）までは第１の筐体１０１が直線的に開かれている第１の状態を示しており、図６Ｂ（ａ）〜（ｃ）までは第１の筐体１０１が第１の状態から同一平面内において９０度回転させた第２の状態を示している。第１の筐体１０１には文字等の情報を視認するための図示しない表示部が設けられており、表示部を回転させることによりコンテンツに応じた視認性の良い表示が可能となる。

尚、携帯無線機１００は、図示しない磁気センサ等を用いた公知の検出手段により、第１の筐体１０１が第１の状態であるか、第２の状態であるか、閉状態であるか、を判別することが可能に構成されている。

第１のアンテナ１３１は、第１・第２の状態ともに第１の回路部材１１１と重なるため、第１の実施の形態と同様に、第１の筐体１０１に生じる逆相電流１５２が第１のアンテナ１３１上に流れる電流１５１と打ち消し合うことによりアンテナ特性の劣化を生じる。特に、昨今の一般的な携帯無線機の寸法によれば、本実施の形態における逆相電流１５２が発生するのはＵＨＦ帯の帯域内である可能性が高い。以下、ホイップアンテナ１３１はＵＨＦ帯を使用帯域とするものとして説明する。

図７Ａ（ａ）の実線β１・γ１は、携帯無線機１００が、接続素子１２２とリアクタンス素子１２３とを備えない場合の、第１の状態における第１のアンテナ１３１の利得の周波数特性β１と、第２の状態における第１のアンテナ１３１の利得の周波数特性γ１を示した図である。第２の状態は第１の状態よりも逆相電流１５２の経路が短くなるため、逆相電流１５２の生じる周波数が第１の状態よりも高域側にある。ここで第２の状態は、第１のアンテナ１３１と第１の回路部材１１１とが重なる領域が第１の状態よりも減るため、第１のアンテナ１３１の電気的体積が増大して第１の状態よりも若干良好なアンテナ特性となっている。

尚、本実施の形態における第１の状態における利得の周波数特性β１は、逆相電流１５２の基本モード・高次モードによるアンテナ特性の劣化が第１の実施の形態における利得の周波数特性α１（図２（ａ））よりも低域側に見られる。これは、本実施の形態では、細線同軸ケーブル１２１が第３の筺体１０３の内部を通過しつつ迂回して第１・第２の回路部材１１１・１１２を接続しているため、逆相電流１５２の経路が長くなることで第１の回路部材の電気長が長くなっていることに起因する。また、細線同軸ケーブル１２１は長くなればなるほど、逆相電流１５２の基本モード・高次モードの発生する周波数の間隔が狭まるという傾向が見られた。そのため、第１の実施の形態のように、第１・第２の筺体１・２が細線同軸ケーブル２１によって短く接続されている場合には、接続素子２２を必要としない可能性、または、リアクタンスの切り替えを必要としない可能性があるが、本実施の形態ではリアクタンスの切り替えを必要とする可能性が非常に高い。

図７Ｂは、周波数に応じてリアクタンスを切り替え可能なリアクタンス素子１２３を、容量性・誘導性に選択できるようにＳＰＤＴ１２４を使用して実現した例を示す図である。ＳＰＤＴ１２４は、図示しないバイアス回路によって電圧を印加することで切り替え制御される。図７Ａ（ｂ）において、利得の周波数特性β２は第１の状態でＳＰＤＴ１２４が容量素子１２５に接続されている場合、利得の周波数特性β３は第１の状態でＳＰＤＴ１２４が誘導素子１２６に接続されている場合の特性を示す図である。図７Ａ（ｃ）に示すように、利得の周波数特性γ２は第２の状態でＳＰＤＴ１２４が容量素子１２５に接続されている場合、利得の周波数特性γ３は第２の状態でＳＰＤＴ１２４が誘導素子１２６に接続されている場合を示す。第１・第２の状態毎に同一のリアクタンス素子１２３を切り替えているため、第１の状態における利得の周波数特性β２・β３が交差する周波数ｆ１と、第２の状態における利得の周波数特性γ２・γ３が交差する周波数ｆ２とが同じにはならない。

周波数ｆ１・ｆ２が同一の周波数となるように切り替える素子を増やしても良いが、その場合、部品点数の増加によりコストが増大する。本実施の形態では、第１・第２の状態の判別が可能であるため、第１の状態ではリアクタンス素子１２３をｆ１で切り替え、第２の状態ではリアクタンス素子１２３をｆ２で切り替えることにより、端末の状態に関わらずＵＨＦ帯の全帯域内で良好なアンテナ特性が得られるという利点がある。

尚、第２・第３のアンテナ１３２・１３３の使用時には、第２の実施の形態と同様に調整が可能であり、本実施の形態のホイップアンテナ１３１と同様に、第１・第２・閉の状態毎に周波数に応じてリアクタンス素子１２３を切り替えるのが好ましい。

また、接続素子１２２は、第３の筐体１０３に接続せずに細線同軸ケーブル１２１のように第３の筺体１０３内を通過する導電性のケーブル等で第１・第２の回路部材１１１・１１２を直接接続してもよい。その場合、第３の筺体１０３は導電性でなくても良い。

また、接続素子１２２は、細線同軸ケーブル１２１の逆側に配置しているが、同じ側に配置しても良い。例えば図８Ａ（ａ）〜（ｃ）までに示すように、細線同軸ケーブル１２１とは絶縁された導電性のシールドＳＨで細線同軸ケーブル１２１を覆い、シールドＳＨを第３の筺体１０３と導通させ、リアクタンス素子１２３を介して第２の回路部材１１２と接続するようにしても良い。このような構成とすることで、細線同軸ケーブル１２１用に設けた既存のスペースを活用できるため、リアクタンス素子１２３を配置するための新たなスペースを設ける必要が無いという利点がある。

また、細線同軸ケーブル１２１の同じ側と逆側との両方にリアクタンス切り替え素子を介した接続素子を配置するなどして、接続素子は１つに限らず複数個を配置しても良い。このような構成とすることで、第１・第２の筺体１０１・１０２の接続インピーダンスの調整の自由度が上がり、各アンテナにおいて、さらに良好なアンテナ特性が得られる。

このように、ホイップアンテナ１３１と第２・第３のアンテナ１３２・１３３と細線同軸ケーブル１２１と接続素子１２２との位置関係は、上記の各実施の形態に示したものに限られるものではない。

また、本実施の形態では第２の状態は第１の筺体１０１の中心付近で略同一平面内に略９０度回転させる構造としているが、中心よりも第２の筐体寄りの部分で、略同一平面内の左右両方に略９０度回転可能な回転機構部としても良い。

また、上筺体が略同一平面内に回転することで逆相電流の経路が変わるという一観点によれば、図８Ｂ（ａ）〜（ｃ）までに示すように、携帯無線機１００は、第３の筐体を備えずに、図８Ｂ（ｂ）の携帯無線機２００に示すように、開閉可能かつ第１の筺体２０１を回転可能な機構を備えたヒンジ２０４を備え、略同一平面内において略９０度ずつ（図８Ｂ（ａ）及び図８Ｂ（ｃ））回転可能なようにしても良い。図８Ｂ（ａ）又は図８Ｂ（ｃ）の略同一平面内において略９０度回転した状態の場合、携帯無線機１００と同様に、図８Ｂ（ｂ）の状態とは逆相電流の経路が変わるため、本実施の形態と同様に接続インピーダンスを周波数に応じて切り替えることで良好なアンテナ特性が得られる。また、図８Ｂ（ａ）と図８Ｂ（ｃ）では同じような逆相電流が流れるが、図８Ｂ（ｃ）においてはホイップアンテナ２３１が第１の筺体２０１と重なる部分が無いため電気的体積が大きく、図８Ｂ（ａ）よりも良好なアンテナ特性となる。そのため、図８Ｂ（ａ）と図８Ｂ（ｃ）において切り替える周波数やリアクタンス値が異なる可能性があるが、その場合、左右のどちらに回転しているのかを検出することにより、図８Ｂ（ａ）と図８Ｂ（ｃ）の状態毎にも切り替えることが好ましい。

以上のような各構成においても、携帯無線機の状態毎に各周波数帯で良好なアンテナ特性が得られるようにすることができる。

本発明は携帯無線機に利用可能である。

Claims (8)

1. 第１の筐体と、
   第２の筐体と、
   前記第１の筺体内に収容される第１の回路部材と、
   前記第２の筺体内に収容される第２の回路部材と、
   前記第１の筐体を略平面内で回転可能にする回転機構部を備える第３の筺体であって、前記第２の筺体と前記第３の筐体とを開閉可能にするヒンジ部を備える第３の筺体と、
   前記第２の筺体に設けられ、前記ヒンジ部近傍に配置されたアンテナと、
   前記第１の回路部材と前記第２の回路部材とを接続する信号ラインを含むケーブルと、
   リアクタンスの切り替えが可能で前記第１の回路部材と前記第２の回路部材とを接続するリアクタンス素子を有する携帯無線機。
2. 前記リアクタンス素子は、前記第１の筐体の位置が異なるときに異なるリアクタンスに切り替える請求項１に記載の携帯無線機。
3. 前記リアクタンス素子は、前記アンテナが使用する周波数に応じてリアクタンスを切り替える請求項１又は２に記載の携帯無線機。
4. 前記第３の筐体は導電性部材で構成されており、前記第１の回路部材と高周波的に接続することで前記リアクタンス素子の一部を構成する請求項１から３までのいずれか１項に記載の携帯無線機。
5. 前記アンテナは、ホイップアンテナである請求項１から４までのいずれか１項に記載の携帯無線機。
6. 前記第２の筐体に配置された第２のアンテナと、前記携帯無線機を制御する制御部をさらに有し、
   前記制御部は、使用されるアンテナに応じて前記リアクタンス素子のリアクタンスを切り替える請求項１から５までのいずれか１項に記載の携帯無線機。
7. 前記第１の筺体が前記第２の筺体に対して直線的に開く第１の状態と、
   前記第１の筺体が前記第１の状態から略平面内に略９０度回転した第２の状態と、
   前記第１の状態から前記第１の筺体と前記第２の筺体とが略重なる第３の状態と、
   のそれぞれの状態毎に、リアクタンスが切り替え可能である請求項１から６までのいずれか１項に記載の携帯無線機。
8. 前記第１の筐体を前記第２の筐体に対して移動させると、前記第１の筐体と前記アンテナとの重なりが変化し、前記リアクタンス素子がリアクタンスを切り替える請求項１から７までのいずれか１項に記載の携帯無線機。

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