JP5741200B2

JP5741200B2 - 通信装置

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Publication number: JP5741200B2
Application number: JP2011106575A
Authority: JP
Inventors: 公司添川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: JP2012239030A; US20120287010A1; US8692724B2

Description

本発明は、アンテナを備えた通信装置に関する。

近年、通信装置の多機能化に伴い、通信装置に放送を視聴する機能などが備えられている。例えば、携帯電話などで放送を視聴するためには、所定の長さのアンテナが必要であり、折り畳みが可能な携帯電話では筐体自体をアンテナとして用いる技術が知られている。折り畳みが可能な携帯電話では、キーボード側の筐体に設けられる基板と、ディスプレイ側の筐体に設けられる基板と、上記基板各々を接続する配線を有するフレキシブル基板とを用いて筐体アンテナを実現する技術を採用している。フレキシブル基板には、信号配線、グランド配線、アンテナ配線などが存在する。また、グランド配線は信号線を挟むように設けられており、シールドの役目もしている。

ところが、フレキシブル基板のアンテナ配線の一端はキーボード側の筐体に設けられる基板の給電部と接続され、アンテナ配線の他端はディスプレイ側の筐体に設けられる基板のキャパシタの一方の端子に接続される。キャパシタの他方の端子はディスプレイ側の基板のグランド配線に接続される。そのため、アンテナ配線とキャパシタとグランド配線が電気的にループを形成し、ループのインダクタンスの成分とキャパシタの成分により共振が発生し、グランド配線自体を共振させてしまう。そして、信号配線の中の高速シリアル伝送に用いられる高周波ノイズを発生する信号配線があると、共振されたグランド配線がシールドの役目を果たさず、逆に高周波ノイズを増幅させてしまう。その結果、受信信号に増幅された高周波ノイズの影響により受信感度が劣化することが想定される。

また、関連する技術として、折り畳みが可能な携帯電話で使用するフレキシブル基板の一方の縁に沿うように、アンテナ用の配線と信号配線の外側にダミーパターンを設ける技術が知られている。折り畳みが可能な携帯電話で使用するフレキシブル基板には、アンテナ用の配線と信号配線が設けられている。また、ダミーパターンと信号配線との間にアンテナ用の配線が設けられ、ダミーパターンの長さを使用周波の波長の４分の１以下としている。さらに、ダミーパターンとアンテナ用の配線とが、複数の接続部により接続されている。この技術では、ダミーパターンとアンテナ用の配線とを複数の接続部により接続することで、使用周波数帯でアンテナ共振周波数が変化してもアンテナ特性への影響を軽減させることができる。

特開２０１０−２７８９２１号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、基板間の配線を接続する配線群の信号配線におけるノイズを抑止し、通信装置の受信感度を向上させる通信装置を提供することを目的とする。

本実施の態様のひとつである第１の基板の配線と第２の基板の配線とを接続する配線群を備える通信装置は、アンテナ配線部とアンテナ用地導体配線とを備えている。
アンテナ配線部は、アンテナ配線の一端が上記第１の基板に設けられる給電部と接続され、上記アンテナ配線の他端がキャパシタの一方の端子に接続され、上記キャパシタの他方の端子が上記第２の基板の地導体と接続される。

アンテナ用地導体配線は、上記アンテナ配線と上記配線群との間に配設され、上記配線群の地導体配線より短く、一端が上記第１の基板の地導体に接続され、他端が上記第２の基板の地導体に接続される。

実施の形態によれば、基板間の配線を接続する配線群の信号配線におけるノイズを抑止し、通信装置の受信感度を向上させるという効果を奏する。

図１は、実施形態１のアンテナの一実施例を示す図である。図２のＡは、接続部の一実施例を示す図である。図２のＢは、給電部とアンテナ配線とアンテナ用地導体配線と各基板のグランド配線の関係を示す回路図である。図３のＡは、基板配線の一実施例を示す図である。図３のＢは、図３のＡに示すＡ−Ａ’で切断した断面図である。図４のＡはアンテナ用地導体配線が配設されない場合の電流を示す略図である。図４のＢは実施形態１における電流を示す略図である。図５のＡはアンテナ用地導体配線が配設されない場合の電流分布の一実施例を示すシミュレーション結果である。図５のＢは実施形態１における電流分布の一実施例を示すシミュレーション結果である。図６のＡは、実施形態２の基板配線の一実施例を示す図である。図６のＢは、図６のＡに示すＡ−Ａ’で切断した断面図である。図７のＡは、実施形態３の基板配線の一実施例を示す図である。図７のＢは、図７のＡに示すＡ−Ａ’で切断した断面図である。

実施の形態の通信装置は、第１の基板の配線（信号配線、電源配線、グランド配線）と第２の基板の配線（信号配線、電源配線、グランド配線）とを接続する配線群と、アンテナ配線部と、アンテナ用地導体配線とを備えている。アンテナ配線部は、通信装置のアンテナ配線の一端が第１の基板に設けられる給電部の一方の端子と接続され、アンテナ配線の他端がキャパシタの一方の端子に接続され、キャパシタの他方の端子が第２の基板の地導体と接続される。アンテナ用地導体配線は、アンテナ配線と配線群との間に配設され、配線群の地導体配線より短く、一端が第１の基板の地導体に接続され、他端が第２の基板の地導体に接続される。そして、上記構造を備える通信装置は、第１の基板と第２の基板の間の配線を接続する配線群の信号配線におけるノイズを抑止し、通信装置の受信感度を向上させることができる。

以下図面に基づいて、本実施形態について詳細を説明する。
実施形態１について説明する。
図１は、実施形態１のアンテナの一実施例を示す図である。図１のアンテナは、例えば、折り畳みが可能な携帯電話に用いられる筐体アンテナなどが考えられる。なお、実施形態１では折り畳みが可能な携帯電話について説明をするが、特に限定されるものではなく、他の通信機器や電子機器に実施形態１で説明するアンテナを用いてもよい。

図１に示すプリント基板１（第１の基板）は、折り畳みが可能な携帯電話のキーボードを備える筐体に設けられるプリント基板である。プリント基板２（第２の基板）は、折り畳みが可能な携帯電話のディスプレイを備える筐体に設けられるプリント基板である。プリント基板１、２は、例えば、硬質のプリント基板である。また、プリント基板１には、不図示のキーボードを制御して本携帯電話の機能を実現するための電子部品が実装されている。プリント基板２には、不図示のディスプレイを制御して本携帯電話の機能を実現するための電子部品が実装されている。なお、本実施例ではプリント基板１に後述する給電部を備えているが、給電部はプリント基板２に備えられていてもよい。

接続部３は、プリント基板１の配線とプリント基板２の配線とを接続する配線基板である。図２のＡは、接続部の一実施例を示す図である。図２のＡの接続部３の基板配線は、アンテナ配線４、信号配線と電源配線とグランド配線（地導体配線）とを有する配線群６、アンテナ用地導体配線７を有している。基板配線として、例えば、フレキシブル基板を用いることが考えられる。フレキシブル基板の基体は、ポリイミド樹脂などによりフィルム状に形成され、配線各々は銅箔など導体により形成されている。また、基体は複数の層を有し、信号配線と電源配線は、グランド配線と異なる層に設けられている。なお、図２のＡには便宜上配線基板の基体を示していない。

図２のＢは、給電部とアンテナ配線とアンテナ用地導体配線と各基板のグランド配線の関係を示す回路図である。アンテナ配線４の一端９はプリント基板１に設けられる図２のＢに示される給電部２１の一方の端子と接続され、アンテナ配線４の他端８はキャパシタ５の一方の端子に接続される。また、キャパシタ５の他方の端子はプリント基板２のグランドパターン２３（地導体）に接続される。グランドパターン２３は、プリント基板２の表面に備えられてもよいし、プリント基板２の内部に備えられてもよい。なお、キャパシタ５の代わりに空間的に容量結合させてもよい。給電部２１の他方の端子はプリント基板１のグランドパターン２２（地導体）に接続される。グランドパターン２２についても、プリント基板１の表面に備えられてもよいし、プリント基板１の内部に備えられてもよい。

給電部２１は、プリント基板１に設けられた無線回路やチューナ回路の送受信部などと接続されている。また、送受信部は、送信信号及び受信信号に対して信号処理を行うものであり、例えば、通信装置などに内蔵された不図示のバッテリーなどから電力が供給されている。

電源配線は、本例においてはプリント基板１からプリント基板２へ電力の供給する配線である。グランド配線は、プリント基板１のグランドパターン２２（地導体）とプリント基板２のグランドパターン２３と接続されている。信号配線は、例えば、携帯電話の機能を実現するための制御信号を伝送する配線や受信信号または送信信号などを伝送する配線などである。本例では、プリント基板１とプリント基板２との信号配線を接続する配線などである。なお、図２のＡに示す配線群６の端部に設けられる接点部１０は、配線群６の配線とプリント基板２の配線とを接続するために設けられている。配線群６の端部に設けられる接点部１１は、配線群６の配線とプリント基板１の配線とを接続するために設けられている。

アンテナ用地導体配線７は、アンテナ配線４と配線群６との間に配設され、配線群６の地導体配線より短く、図２のＢに示すように一端１３がプリント基板１のグランドパターン２２に接続され、他端１２がプリント基板２のグランドパターン２３に接続される。

図２のＡに示す筐体アンテナは、アンテナ用地導体配線７とアンテナ配線４が電気的にループを形成し、ループのインダクタンスの成分とキャパシタ５の成分により共振が発生する。この共振がプリント基板２（例えば、ディスプレイ基板など）を励振し、ディスプレイ基板全体がアンテナ化し、さらにプリント基板１（例えば、キーボード基板など）と合わせ、筐体全体がダイポールアンテナのように動作する。

図３のＡは、基板配線の一実施例を示す図である。実施形態１のフレキシブル基板は、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７と配線群６（配線群３２、グランド配線３１）とを有する。図３のＡのフレキシブル基板３０の基体には、アンテナ配線４、配線群３２（信号配線、電源配線など）、グランド配線３１、アンテナ用地導体配線７が設けられている。アンテナ配線４と配線群６との間にアンテナ用地導体配線７が配設されている。なお、図３のＡにはグランド配線３１ａが示されているが、グランド配線３１ｂは便宜上示されていない。アンテナ用地導体配線７の長さはグランド配線３１ａ、３１ｂ各々の長さより短いものとする。また、信号配線と電源配線を含む配線群３２は、グランド配線３１ａとグランド配線３１ｂの間に配設される。図３のＢに示すように配線群３２をグランド配線３１ａとグランド配線３１ｂとの間に設けることにより、配線群３２に対してグランド配線３１ａとグランド配線３１ｂはシールドの役目をする。図３のＢは、図３のＡに示すＡ−Ａ’で切断した断面図を示している。なお、配線群３２にグランド配線３１ａ、３１ｂと別のグランド配線が含まれていてもよい。

なお、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７の配線パターンの幅は０．５ｍｍであることが望ましい。また、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７の間の距離Ｌ１は１．０ｍｍ以上であることが望ましい。また、アンテナ用地導体配線７とグランド配線３１ａ、３１ｂとの間の距離Ｌ２は０．５ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、上記に示した幅と距離に限定されるものではなく、高周波ノイズを抑止できる幅と距離であればよい。

図４と図５を用いて実施形態１の効果について説明する。
図４のＡはアンテナ用地導体配線７が配設されない場合の電流を示し、図４のＢは実施形態１における電流を示す略図である。図４のＡおよび図４のＢの太線と点線は説明のために示した電流の略図である。図５のＡはアンテナ用地導体配線７が配設されない場合の電流分布の一実施例を示し、図５のＢは実施形態１における電流分布の一実施例を示すシミュレーション結果である。ここで、図５に示した電流分布は黒ほど電流の集中が多いことを示し、白いほど電流の集中が少ないことを示している。なお、図４のＡ、Ｂには便宜上配線基板の基体を示していない。

図４のＡに示すようにアンテナ用地導体配線７が配設されない場合、配線基板の配線群６のグランド配線とアンテナ配線４が電気的にループを形成し、ループのインダクタンスの成分とキャパシタ５の成分により共振が発生する。この共振がプリント基板２（例えば、ディスプレイ基板など）を励振し、ディスプレイ基板全体がアンテナ化し、さらにプリント基板１（例えば、キーボード基板など）と合わせ、筐体全体がダイポールアンテナのように動作する。

しかしながら、図４のＡに示すような筐体アンテナでは配線群６の信号配線を挟むように設けられたグランド配線自体を共振させてしまう。そのため、配線群６の多数の信号配線の中には高速シリアル伝送に用いられる高周波ノイズを発生する信号配線があると、配線群６の共振されたグランド配線が、シールドの役目を果たさず、逆に高周波ノイズを増幅させてしまう。その結果、受信信号に増幅された高周波ノイズの影響により通信装置や電子機器などの受信感度が劣化してしまうということが想定される。受信感度は、例えば、通信装置に搭載されたチューナの受信感度などが考えられる。

また、図５のＡに示すように、給電部から電流を供給した場合に、配線群６の電流分布はアンテナ配線４に近いほど電流が集中（黒）していることが分かる。すなわち、高周波ノイズが信号配線の信号に影響している。

それに対して、図４のＢに示すような筐体アンテナでは、配線群６の信号配線を挟むように設けられたグランド配線自体を共振させずに、アンテナ用地導体配線７を共振させる。そのために、アンテナ用地導体配線７の一端は給電部になるべく近いグランドパターンに接続し、他端はキャパシタ５のなるべく近くに接続する。すなわち、図４のＡに示したアンテナ配線４と配線群６のグランド配線とから形成されるループの内側に、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７とから形成されるループが形成されることになる。

その結果、電流は最短のルートで流れようとするため、アンテナ配線４と配線群６のグランド配線とから形成されるループよりも、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７とから形成されるループの方に流れ易くなる。従って、筐体アンテナのアンテナ用地導体配線７が主な共振部分になり、配線群６のグランド配線に挟まれた信号配線の高周波ノイズが共振により増幅されにくくなり、良好な受信感度特性を得ることができる。

また、図５のＢに示すように、給電部から電流を供給した場合に、配線群６の電流分布はアンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７に電流が集中（黒）していることが分かる。すなわち、高周波ノイズが信号配線の信号に影響している。すなわち、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７に電流が集中し、この部分で共振していることが確認できるとともに、図５のＡより配線群６の電流集中が減っていることがわかる。

なお、高周波ノイズが多い信号配線の位置をアンテナ用地導体配線７から遠ざけることで、さらに受信感度を上げることができる。すなわち、電流はアンテナ用地導体配線７に近いほど集中するので、アンテナ用地導体配線７から遠ざけることでさらに高周波ノイズを抑止できる。

なお、フレキシブル基板の形状は、図１、図２のＡ、図３のＡとＢ、図４に限定されるものではない。
実施形態２について説明する。
実施形態２では、通信装置がアンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７とを有する第１のフレキシブル基板と、配線群６を有する第２のフレキシブル基板とを備える。

図６のＡは、実施形態２の基板配線の一実施例を示す図である。図６のＡのフレキシブル基板６０（第２のフレキシブル基板）の基体には配線群３２（信号配線、電源配線）、グランド配線３１が設けられている。フレキシブル基板６１（第１のフレキシブル基板）の基体にはアンテナ配線４、アンテナ用地導体配線７が設けられている。フレキシブル基板６１のアンテナ配線４とフレキシブル基板６０の配線群６との間に、フレキシブル基板６１のアンテナ用地導体配線７が配設されるようにする。なお、図６のＡにはグランド配線３１ａが示されているが、便宜上グランド配線３１ｂは示されていない。アンテナ用地導体配線７の長さはグランド配線３１ａ、３１ｂ各々の長さより短いものとする。また、信号配線と電源配線を含む配線群３２は、グランド配線３１ａとグランド配線３１ｂの間に配設される。図６のＢに示すように配線群３２をグランド配線３１ａとグランド配線３１ｂの間に設けることにより、配線群３２に対してグランド配線３１ａとグランド配線３１ｂはシールドの役目をする。図６のＢは、図６のＡに示すＡ−Ａ’で切断した断面図を示している。なお、配線群３２にグランド配線３１ａ、３１ｂと別のグランド配線が含まれていてもよい。

実施形態２によれば、配線群６の信号配線を挟むように設けられたグランド配線自体を共振させずに、アンテナ用地導体配線７を共振させる。なお、アンテナ用地導体配線７の一端は給電部になるべく近いグランドパターンに接続し、他端はキャパシタ５のなるべく近くに接続する。

その結果、電流は最短のルートで流れようとするため、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７とから形成されるループに流れ易くなる。従って、筐体アンテナのアンテナ用地導体配線７が主な共振部分になり、配線群６のグランド配線に挟まれた信号配線の高周波ノイズが共振により増幅されにくくなり、良好な受信感度特性を得ることができる。

なお、高周波ノイズが多い信号配線の位置をアンテナ用地導体配線７から遠ざけることで、さらに受信感度を上げることができる。すなわち、電流はアンテナ用地導体配線７に近いほど集中するので、アンテナ用地導体配線７から遠ざけることでさらに高周波ノイズを抑止できる。
なお、フレキシブル基板の形状は、図６のＡとＢに限定されるものではない。

実施形態３について説明する。
実施形態３では、通信装置がアンテナ配線とアンテナ用地導体配線と配線群とを有するフレキシブル基板を備える。さらに、該フレキシブル基板の異なる第１の層とアンテナ用地導体配線と第２の層のアンテナ用地導体配線とをそれぞれ設け、第１の層と第２の層の間の第３の層に配線群のうち１つ以上の信号配線を設ける。そして、該信号配線を２つのアンテナ用地導体配線の間に配設する。

図７のＡは、実施形態３の基板配線の一実施例を示す図である。図７のＡのフレキシブル基板７０の基体にはアンテナ配線４、配線群３２（信号配線、電源配線）、グランド配線３１、アンテナ用地導体配線７１ａ（第１の層）、アンテナ用地導体配線７１ｂ（第２の層）、信号配線３３が設けられている。フレキシブル基板７０のアンテナ配線４とフレキシブル基板７０の配線群６との間に、アンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂが配設されるようにする。なお、図７のＡにはグランド配線３１ａ、アンテナ用地導体配線７１ａが示されているが、便宜上グランド配線３１ｂ、アンテナ用地導体配線７１ｂは示されていない。アンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂの長さはグランド配線３１ａ、３１ｂ各々の長さより短いものとする。

また、信号配線と電源配線を含む配線群３２は、グランド配線３１ａとグランド配線３１ｂの間に配設される。図６のＢに示すように配線群３２をグランド配線３１ａとグランド配線３１ｂで挟むことにより、配線群３２に対してグランド配線３１ａとグランド配線３１ｂはシールドの役目をする。

また、アンテナ用地導体配線７１ａとアンテナ用地導体配線７１ｂの間（第３の層）には高周波ノイズを発生しにくい信号配線３３を通す。ただし、信号配線３３は１つ以上であってもよい。図７のＢは、図７のＡに示すＡ−Ａ’で切断した断面図を示している。

なお、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７の配線パターンの幅は０．５ｍｍであることが望ましい。また、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７の間の距離Ｌ１は１．０ｍｍ以上であることが望ましい。また、アンテナ用地導体配線７とグランド配線３１ａ、３１ｂとの間の距離Ｌ２は０．５ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、上記に示した幅と距離に限定されるものではなく、高周波ノイズを抑止できる幅と距離であればよい。なお、フレキシブル基板の形状は、図７のＡとＢに限定されるものではない。

実施形態３によれば、配線群３２の信号配線を挟むように設けられたグランド配線自体を共振させずに、アンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂを共振させる。なお、アンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂの一端各々は給電部になるべく近いグランドパターンに接続し、他端各々はキャパシタ５のなるべく近くにそれぞれ接続する。

その結果、電流は最短のルートで流れようとするため、アンテナ配線４とアンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂとから形成されるループに流れ易くなる。従って、筐体アンテナのアンテナ用地導体配線７が主な共振部分になり、配線群３２のグランド配線３１ａと３１ｂに挟まれた信号配線の高周波ノイズが共振により増幅されにくくなり、良好な受信感度特性を得ることができる。

なお、高周波ノイズが多い信号配線の位置をアンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂから遠ざけることで、さらに受信感度を上げることができる。すなわち、電流はアンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂに近いほど集中するので、アンテナ用地導体配線７１ａ、７１ｂから遠ざけることでさらに高周波ノイズを抑止できる。

なお、フレキシブル基板の形状は、図７のＡとＢに限定されるものではない。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１、２プリント基板
３接続部
４アンテナ配線
５キャパシタ
６配線群
７アンテナ用地導体配線
１０、１１接点部
２１給電部
２２、２３グランドパターン
３０フレキシブル基板
３１、３１ａ、３１ｂグランド配線
３２配線群
６０、６１フレキシブル基板
７０フレキシブル基板
７１ａ、７１ｂアンテナ用地導体配線

Claims

第１の基板の配線と第２の基板の配線とを接続する配線群を備える通信装置であって、
アンテナ配線の一端が前記第１の基板に設けられる給電部と接続され、前記アンテナ配線の他端がキャパシタの一方の端子に接続され、前記キャパシタの他方の端子が前記第２の基板の地導体と接続されるアンテナ配線部と、
前記アンテナ配線と前記配線群との間に配設され、前記配線群の地導体配線より短く、一端が前記第１の基板の地導体に接続され、他端が前記第２の基板の地導体に接続されるアンテナ用地導体配線と、
前記アンテナ配線と前記アンテナ用地導体配線と前記配線群とを有する第３の基板と、
を備えることを特徴とする通信装置。
前記第３の基板を、
前記アンテナ配線と前記アンテナ用地導体配線とを有する第４の基板と、
前記配線群を有する第５の基板と、に分ける、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記第３の基板の異なる第１の層と第２の層に前記アンテナ用地導体配線をそれぞれ設け、前記第１の層と前記第２の層の間の第３の層に前記配線群のうち１つ以上の信号配線を設け、該信号配線を前記アンテナ用地導体配線の間に配設する、ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。