JP5654888B2

JP5654888B2 - 携帯電子機器

Info

Publication number: JP5654888B2
Application number: JP2011015270A
Authority: JP
Inventors: 良章平岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: JP2012156858A

Description

本発明は、アンテナを有し外部機器と通信を行う携帯電子機器に関する。

携帯電子機器は、小型化・薄型化が進んでおり、また、様々な構成のアンテナが内蔵されている。
例えば、特許文献１では、第１筐体内に配置された第１導電部に切欠部を形成し、当該切欠部に給電することにより、切欠部がスロットアンテナとして動作する技術が提案されている。

特開２００８−１６７４２０号公報

ところで、このような携帯電子機器では、導電部を利用したさらなるアンテナ技術が求められている。

本発明は、小型化・薄型化の要請に応えつつ、導電部を利用した新たな構成のアンテナを有する携帯電子機器を提供することを一つの目的とする。

本発明に係る携帯電子機器は、上記課題を解決するために、第１導電部を有する第１筐体と、第２導電部を有する第２筐体と、第３導電部を有すると共に、前記第１筐体の主面と前記第２筐体の主面とを対向させて積層方向に配置させた閉状態と、前記閉状態から前記第１筐体に対して前記第２筐体を水平方向にスライドさせ、前記第１筐体の主面の一部が露出しつつ、他の一部が前記第２筐体の主面に覆われる開状態とに遷移可能なように前記第１筐体と前記第２筐体とを連結する連結部と、第１給電部とを備え、前記開状態及び前記閉状態のいずれか一方又は双方において、前記第１導電部と前記第２導電部とは、前記第３導電部を介して電気的に接続され、前記第１導電部と前記第２導電部と前記第３導電部とにより少なくとも三方を囲われて形成される対向領域は、前記第１給電部により給電されて磁流アンテナとして動作する構成である。

また、携帯電子機器では、第２給電部を備え、前記第２導電部は、第１部と第２部とを有し、前記第３導電部は、第１部と第２部とを有し、前記第１導電部と、前記第２導電部の前記第１部とは、前記第３導電部の前記第１部を介して電気的に接続され、前記第１導電部と、前記第２導電部の前記第１部と、前記第３導電部の前記第１部とにより囲われて形成される対向領域は、前記第１給電部により給電されて磁流アンテナとして動作し、前記第１導電部と、前記第２導電部の前記第２部は、前記第３導電部の前記第２部を介して電気的に接続され、前記第２導電部の前記第２部は、前記第２給電部により給電されて逆Ｆアンテナとして動作する構成でも良い。

また、携帯電子機器では、第３給電部と、前記第１給電部と前記第３給電部の一方を動作させる制御部とを備え、前記第１導電部及び前記第２導電部は、前記開状態及び前記閉状態で互いに対向する対向面を有し、前記対向領域の平面方向における一方側の端部は、前記第１給電部により給電されて第１磁流アンテナとして動作し、前記対向領域の前記平面方向における他方側の端部は、前記第３給電部により給電されて第２磁流アンテナとして動作し、前記制御部は、前記第１磁流アンテナによる通信品質と、前記第２磁流アンテナによる通信品質とを比較し、通信品質が高い一方の磁流アンテナによる通信を行う制御を実行する構成でも良い。

本発明によれば、導電部を利用した新たな構成のアンテナを有する携帯電子機器を提供することができる。

携帯電話装置がスライドダウン状態（閉状態）のときの外観斜視図を示す。携帯電話装置がスライドアップ状態（開状態）のときの外観斜視図を示す。磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。第１の構成における磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。第２の構成における磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。第３の構成における磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。開状態と閉状態における磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。第４の構成における磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。第５の構成における磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。第６の構成における磁流アンテナの動作についての説明に供する図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は、本発明に係る携帯電子機器の一例である携帯電話装置１の外観斜視図を示す。また、本実施の形態では、携帯電話装置１について説明するが、本発明は携帯電話装置に限定されるものではなく、例えば、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ポータブルナビゲーション装置、ノートパソコン等であっても良い。

携帯電話装置１は、操作部側筐体部２（第１筐体）と、表示部側筐体部３（第２筐体）と、を備えて構成される。操作部側筐体部２は、表面部１０に、操作キー群１１と、携帯電話装置１の使用者が通話時に発した音声が入力されるマイク１２を備えて構成される。操作キー群１１は、電話番号の数字やメール等の文字等を入力するための入力操作ボタンにより構成されている。

また、表示部側筐体部３は、表面部２０に、各種情報を表示するためのディスプレイ２１と、通話の相手側の音声を出力する音声出力部２２と、各種操作における決定やスクロール等を行う決定操作ボタン２３から構成されている。

なお、携帯電話装置１は、上述した以外にも他の構成要素により構成されている。他の構成要素は、例えば、被写体を撮像するＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ等により構成される撮像部や、音楽等を外部に出力するスピーカ等である。

また、操作部側筐体部２の上端部と表示部側筐体部３の下端部とは、スライド機構を有する連結部４（不図示）を介して連結されている。したがって、携帯電話装置１は、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を互いに重ね合わせ、表示部側筐体部３で操作部側筐体部２の上面を覆う状態（スライドダウン状態であって、以下、閉状態という。）、及び（図１を参照。）、表示部側筐体部３を操作部側筐体部２に対して長手方向へスライドさせて操作部側筐体部２の覆われていた部分（操作キー群１１とマイク１２）が露出する状態（スライドアップ状態であって、以下、開状態という。）に自在に遷移することができる（図２を参照。）。

このように構成される携帯電話装置１は、導電部を利用して複数のアンテナを構成することが可能な構成になっている。このような構成によれば、例えば、複数アンテナによる同一周波数同時空間多重化伝送（ＭＩＭＯ、ＭｕｌｔｉＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉＯｕｔｐｕｔ）に適用することができる。以下に、具体的な構成について説明する。

携帯電話装置１は、図３に示すように、第１給電部３０を備える。また、操作部側筐体部２は、第１導電部１３を有する。表示部側筐体部３は、第２導電部２４を有する。
また、第１導電部１３及び第２導電部２４は、回路基板に形成される基準電位部（グランドパターン）によって構成されるものとする。例えば、第１導電部１３は、操作キー群１１が操作されたときに操作信号を処理する回路等が実装されているキー基板上に配置される。また、例えば、第２導電部２４は、ディスプレイ２１を駆動する回路等が実装されているディスプレイ基板上に配置されている。

連結部４は、第３導電部４０を有すると共に、操作部側筐体部２の平面と表示部側筐体部３の底面を対向させて積層方向に配置させた閉状態と、閉状態から操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を水平方向にスライドさせ、操作部側筐体部２の平面の一部が露出しつつ、他の一部が表示部側筐体部３の底面に覆われる開状態とに遷移可能なように操作部側筐体部２と表示部側筐体部３とを連結する。また、第３導電部４０は、連結部４に形成される基準電位部（グランドパターン）によって構成されるものとする。第３導電部４０は、例えば、連結部４に配置される金属製のレールに相当する。

また、携帯電話装置１においては、操作部側筐体部２及び表示部側筐体部３において開状態及び閉状態の両方で積層配置される部分で、磁流アンテナが構成される。操作部側筐体部２と表示部側筐体部３とは、図３に示すように、Ｗの範囲内で開状態と閉状態とに遷移する。第１導電部１３と第２導電部２４は、開状態及び閉状態で、図３中の領域ａ１、ａ２、ａ３及びａ４において、連結部４の第３導電部４０を介して電気的に導通している。なお、図３中のＢ１及びＢ２は、信号ライン用のスリットを示している。

また、開状態及び閉状態において、第１導電部１３と第２導電部２４とは、第３導電部４０を介して電気的に接続される。さらに、第１導電部１３と第２導電部２４と第３導電部４０とにより少なくとも三方を囲われて形成される対向領域Ａは、第１給電部３０により給電されて磁流アンテナとして動作する。また、第１給電部３０は、第２導電部２４のエッジ（幅方向の端部）に配置され、第１導電部１３に配置されているポゴピン（先端がばねで伸縮可能なプローブピン）Ｐによりコンタクトされる構成である。また、第１給電部３０は、ポゴピンＰを介して、例えば、操作部側筐体部２又は表示部側筐体部３に配置された回路基板（不図示）に設けられる高周波信号を処理する処理部（不図示）に接続される。

具体的には、図４に示すように、閉状態及び開状態において、第１導電部１３と第２導電部２４と第３導電部４０とにより囲われて形成される対向領域Ａが、第１給電部３０により給電されることにより磁流アンテナ（スロットアンテナ）が構成される。また、第１導電部１３の一方端部Ｂには、アンテナ（モノポールアンテナ）１４が接続されている。

ここで、磁流アンテナとアンテナ１４とは、偏波面が互いに直交している。また、アンテナ１４は、いわゆる電流アンテナと呼ばれ、磁流アンテナとは放射パターンが異なっている。よって、携帯電話装置１は、閉状態及び開状態のいずれの状態においても、高いアイソレーションを図りつつ、互いに低相関となる磁流アンテナとアンテナ１４を動作させることができる。

また、磁流アンテナでは、スロットの長手方向の長さに応じた周波数の信号を送受信することができる。具体的には、スロットの長手方向の長さは、所望する波長λに対して、ｎλ／２（但し、ｎ＝１、２、３・・・）により決定される。

また、上述の実施形態においては、第１導電部１３と第２導電部２４との両端部同士が第３導電部４０により接続され、四方から囲まれる対向領域Ａが形成されるが、これに限られない。

例えば、図５に示すように、第１導電部１３と第２導電部２４の一方端部同士のみが第３導電部４０により接続され、第１導電部１３、第２導電部２４及び第３導電部４０により三方から囲まれる対向領域Ａが形成されても良い。この対向領域Ａに対して第１給電部３０により給電することにより、対向領域Ａを磁流アンテナとして動作させることができる。

また、第３導電部４０を配置する位置は、図５（ａ）に示すように、アンテナ１４に近い位置でも良いし、図５（ｂ）に示すように、アンテナ１４から遠い位置でも良い。
また、第１給電部３０は、図５においては、スロットの長手方向における略中心位置に配置しているが、これに限られない。

図５に示す構成の磁流アンテナは、図４に示す構成の磁流アンテナに比して、スロットの長手方向の長さが長くなるため、低周波数（長波長）の信号の送受信を行うことができる。

また、他の実施例として、図６に示すように、第１導電部１３及び第２導電部２４の端部において三方から囲まれて形成される対向領域Ａに対して、第１給電部３０により給電することにより、この対向領域Ａを磁流アンテナとして動作させる構成であっても良い。なお、対向領域Ａは、第１導電部１３の一方端部Ｂ１において形成しても良いし（図６（ａ）を参照。）、第１導電部１３の他方端部Ｂ２において形成しても良い（図６（ｂ）を参照）。

図６に示す構成の磁流アンテナは、図４及び図５に示す構成の磁流アンテナに比して、スロットの長手方向の長さが短くなるため、高周波数（短波長）の信号の送受信を行うことができる。

このようにして、携帯電話装置１は、操作部側筐体部２及び表示部側筐体部３において開状態及び閉状態の両方で積層配置される部分（図７中のＸ）で磁流アンテナが構成されるので、開状態及び閉状態のいずれの状態においても、導電部（第１導電部１３、第２導電部２４及び第３導電部４０）を利用したアンテナ（スロットアンテナ）を構成することができる。これにより、他のアンテナ（例えば、アンテナ１４）との間において、高いアイソレーションと低相関を実現できるので、利得を低減させることなく複数アンテナを同時に動作させることができる。

また、携帯電話装置１は、図８に示すように、さらに、第２給電部３１を備える構成でも良い。第２導電部２４は、第１部２４ａと第２部２４ｂとを有する。第３導電部４０は、第１部４０ａと第２部４０ｂとを有する。

閉状態及び開状態において、第１導電部１３と、第２導電部２４を構成する第１部２４ａとは、第３導電部４０を構成する第１部４０ａを介して電気的に接続される。この場合、第１導電部１３と、第２導電部２４を構成する第１部２４ａと、第３導電部４０を構成する第１部４０ａとにより囲われて形成される対向領域Ａは、第１給電部３０により給電されて磁流アンテナとして動作する。

また、第１導電部１３と、第２導電部２４を構成する第２部２４ｂとは、第３導電部４０を構成する第２部４０ｂを介して電気的に接続される。この場合、第２導電部２４を構成する第２部２４ｂは、第２給電部３１により給電されて逆Ｆアンテナとして動作する。

このような携帯電話装置１においては、開状態及び閉状態のいずれの状態においても、導電部（第１導電部１３と、第２導電部２４を構成する第１部２４ａと、第３導電部４０を構成する第１部４０ａ）を利用したアンテナ（スロットアンテナ）が形成され、かつ、第１導電部１３と、第２導電部２４を構成する第２部２４ｂと、第３導電部４０を構成する第２部４０ｂにより逆Ｆアンテナが形成される。さらに、携帯電話装置１は、逆Ｆアンテナが構成されていない側の端部にアンテナ１４（電流アンテナ）を備えている。

このようにして携帯電話装置１は、低相関であるスロットアンテナと逆Ｆアンテナとの間において、高いアイソレーションを図ることができるので、利得を低減させることなく同時に動作させることができる。

また、携帯電話装置１は、図９に示すように、対向領域Ａの第１導電部１３及び第２導電部２４の幅方向における一方側の端部Ｙ１を第１磁流アンテナとして動作させる第３給電部３２と、第１給電部３０と第３給電部３２を動作可能に切り替える制御部５０を備える。また、第１給電部３０は、対向領域Ａの第１導電部１３及び第２導電部２４の幅方向における他方側の端部Ｙ２を第２磁流アンテナとして動作させる。制御部５０は、第１磁流アンテナによる通信品質と、第２磁流アンテナによる通信品質とを比較し、通信品質が高い磁流アンテナによる通信を行うように第１給電部３０又は第３給電部３２の一方を動作状態に切り替える。

第１給電部３０は、制御部５０の制御にしたがって、第１磁流アンテナにより受信した信号をＲＦ回路部５１に送信し、また、ＲＦ回路部５１で処理された信号を第１磁流アンテナに送信する。ＲＦ回路部５１は、第１給電部３０を介して送信されてきた信号（高周波信号）に対して所定の信号処理を行って処理部５２へ送信し、また、処理部５２から送信されてきた信号に対して所定の信号処理を行い、処理後の信号（高周波信号）を第１給電部３０に送信する。

また、第３給電部３２は、制御部５０の制御にしたがって、第２磁流アンテナにより受信した信号をＲＦ回路部５１に送信し、また、ＲＦ回路部５１で処理された信号を第２磁流アンテナに送信する。ＲＦ回路部５１は、第３給電部３２を介して送信されてきた信号（高周波信号）に対して所定の信号処理を行って処理部５２へ送信し、また、処理部５２から送信されてきた信号に対して所定の信号処理を行い、処理後の信号（高周波信号）を第３給電部３２に送信する。

ここで、制御部５０は、第１給電部３０を動作状態に制御して、ＲＦ回路部５１における信号処理の結果に基づいて第１磁流アンテナによる通信感度を検知し、その後、第１給電部３０を非動作状態に制御し、第３給電部３２を動作状態に制御して、ＲＦ回路部５１における信号処理の結果に基づいて第２磁流アンテナによる通信感度を検知する。そして、制御部５０は、それぞれの通信感度を比較して、優先的に通信感度の良い側の磁流アンテナによる通信を継続するように、第１給電部３０又は第３給電部３２の一方を動作状態に切り替える。

なお、制御部５０は、それぞれのアンテナによって受信された受信信号強度（ＲＳＳＩ、ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）によって通信感度を検知しても良い。また、制御部５０は、第１給電部３０及び第３給電部３２の双方を動作させて、第１磁流アンテナと第２磁流アンテナのうち通信品質の良い一方のアンテナにより通信を行い、他方のアンテナで信号を間欠的に受信する構成であっても良い。

このようにして、開状態及び閉状態のいずれの状態においても、二つの磁流アンテナを動作させて、通信感度の良い方を優先的に使用する、いわゆるダイバーシティーアンテナが構成される。

また、本発明に係る携帯電話装置１は、上述した以外の構成であっても良い。
例えば、携帯電話装置１は、図１０に示すように、第３導電部４０が第１切替部４０ｘと第２切替部４０ｙにより構成されており、制御部５０の制御によって、スイッチの切り替えが制御されるように構成される。なお、図１０においては、給電部の図示を省略している。

第１切替部４０ｘは、切替端子ａ１１と、第１導電部１３に接続される端子ｂ１１、ｂ１２、ｂ１３と、第２導電部２４に接続される端子ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３から構成されている。

また、第２切替部４０ｙは、切替端子ａ２１と、第１導電部１３に接続される端子ｂ２１、ｂ２２、ｂ２３と、第２導電部２４に接続される端子ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３から構成されている。

制御部５０は、高周波数帯域で通信を行う場合には、第１切替部４０ｘの切替端子ａ１１が端子ｂ１１と端子ｃ１１に接触するように制御し、かつ、第２切替部４０ｙの切替端子ａ２１が端子ｂ２１と端子ｃ２１に接触するように制御する。このように切り替えることにより、携帯電話装置１は、スロットの長手方向の長さを相対的に短く調整することができ、高周波数による通信を行うことができる。

また、制御部５０は、低周波数帯域で通信を行う場合には、第１切替部４０ｘの切替端子ａ１１が端子ｂ１３と端子ｃ１３に接触するように制御し、かつ、第２切替部４０ｙの切替端子ａ２１が端子ｂ２３と端子ｃ２３に接触するように制御する。このように切り替えることにより、携帯電話装置１は、スロットの長手方向の長さを相対的に長く調整することができ、低周波数による通信を行うことができる。

また、制御部５０は、高周波数帯域と低周波数帯域の中間の周波数帯域で通信を行う場合には、第１切替部４０ｘの切替端子ａ１１が端子ｂ１２と端子ｃ１２に接触するように制御し、かつ、第２切替部４０ｙの切替端子ａ２１が端子ｂ２２と端子ｃ２２に接触するように制御する。このように切り替えることにより、携帯電話装置１は、スロットの長手方向の長さが所定の長さに調整され、中間の周波数による通信を行うことができる。

つぎに、代表的な周波数について、通信可能な波長（λ／２）の長さ（スロットの長手方向の長さ）について説明する。周波数が８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ（ＣＤＭＡ、ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）は、約１６７〜１８７ｍｍであり、周波数が１７００ＭＨｚ〜１９００ＭＨｚ（ＣＤＭＡ）は、約７９ｍｍ〜８８ｍｍであり、周波数が２．４Ｈｚ〜２．５ＧＨｚ（ＷＬＡＮ）は、約６０ｍｍ〜６２ｍｍであり、周波数が２．５ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚ（ＷｉＭＡＸ）は、約５８〜６２ｍｍであり、周波数が５ＧＨｚ（ＷＬＡＮ）は、約３０ｍｍである。なお、上述したスロットの長手方向の長さは、真空中におけるものであり、実際とは異なる。

１携帯電話装置
２操作部側筐体部
３表示部側筐体部
４連結部
１３第１導電部
２４第２導電部
３０第１給電部
３１第２給電部
３２第３給電部
４０第３導電部
５０制御部
Ａ対向領域

Claims

第１導電部を有する第１筐体と、
第２導電部を有する第２筐体と、
第３導電部を有すると共に、前記第１筐体の主面と前記第２筐体の主面とを対向させて積層方向に配置させた閉状態と、前記閉状態から前記第１筐体に対して前記第２筐体を水平方向にスライドさせ、前記第１筐体の主面の一部が露出しつつ、他の一部が前記第２筐体の主面に覆われる開状態とに遷移可能なように前記第１筐体と前記第２筐体とを連結する連結部と、
第１給電部と、
第３給電部と、
前記第１給電部と前記第３給電部の一方を動作させる制御部と、を備え、
前記開状態及び前記閉状態のいずれか一方又は双方において、
前記第１導電部と前記第２導電部とは、前記第３導電部を介して電気的に接続され、
前記第１導電部と前記第２導電部と前記第３導電部とにより少なくとも三方を囲われて形成される対向領域は、前記第１給電部により給電されて磁流アンテナとして動作し、
前記第１導電部及び前記第２導電部は、前記開状態及び前記閉状態で互いに対向する対向面を有し、
前記対向領域の平面方向における一方側の端部は、前記第１給電部により給電されて第１磁流アンテナとして動作し、
前記対向領域の前記平面方向における他方側の端部は、前記第３給電部により給電されて第２磁流アンテナとして動作し、
前記制御部は、前記第１磁流アンテナによる通信品質と、前記第２磁流アンテナによる通信品質とを比較し、通信品質が高い一方の磁流アンテナによる通信を行う制御を実行する
携帯電子機器。