JP5782023B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置に関する。

近年、携帯電話機等の無線通信装置において、液晶表示画面の大型化や操作性の向上等の観点から、表示画面を備える表示側筐体と、操作キーを備える操作側筐体と、を互いにスライドさせて開閉する方式の製品が増えている。

スライド方式の無線通信装置において、表示側筐体と操作側筐体との位置関係によっては、アンテナ特性が劣化する恐れがあることが知られており、所望のアンテナ特性を保つために種々の技術が開発されている。

この種の技術として、特許文献１（特開２００６−１９７２９２号公報）には、つぎのような携帯無線端末装置が開示されている。この携帯無線端末装置は、表示側筐体に内包される上側グランドと、操作側筐体に内包される下側グランドとの間の空間に、ショートスタブを設けている。このショートスタブが、スライド開き時にアンテナ素子に悪影響を与える上側グラウンドとカップリングするので、アンテナ特性の劣化を低減することができる。

特開２００６−１９７２９２号公報

しかしながら特許文献１の技術では、５０ｍｍ程度のショートスタブを筐体に内蔵しなくてはならない。小型化・圧縮化が進んでいる携帯無線端末装置において、この寸法の部材を追加することは、設計上の大きな問題となり得る。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アンテナ素子に対向している導体面によるアンテナ特性の劣化を容易に防ぐことができる無線通信装置を提供することにある。

本発明によれば、筐体または基板が有する導体面の少なくとも一部と対向しているアンテナ素子と、前記アンテナ素子と前記導体面との間に位置し、前記導体面の面直方向に交差するように繰り返し配列され、誘電率と透磁率とがともに負である複数の導体要素と、を備える無線通信装置であって、複数の前記導体要素は、前記導体面の面方向に沿って配列されており、前記アンテナ素子を収容している第一筐体と、前記基板を収容している第二筐体と、を備え、前記基板は可撓性を有し、かつ前記第一筐体と前記第二筐体とを接続し、前記第一筐体と前記第二筐体とは、互いにスライドすることにより、前記基板が折り返された第一状態と、前記第一状態よりも前記基板が伸張した第二状態と、に切り替えられ、前記アンテナ素子は、前記第一状態または前記第二状態の少なくとも一方で、前記第一筐体、前記第二筐体または前記基板が有する前記導体面と対向し、複数の前記導体要素は、前記導体面に配列され、前記基板が前記導体要素に摺動することを特徴とする無線通信装置が提供される。

本発明によれば、アンテナ素子に対向している導体面によるアンテナ特性の劣化を容易に防ぐことができる無線通信装置が提供される。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

本発明の実施の形態にかかる無線通信装置を模式的に示す縦断面図である。 （ａ）は開放状態における第一回路基板、第二回路基板および配線基板を示す部分模式図であり、（ｂ）は閉止状態における第一回路基板、第二回路基板および配線基板を示す部分模式図である。 （ａ）の開放状態におけるアンテナ素子の周囲を示す部分模式図である。また、（ｂ）は繰り返し配列された導体要素を示す部分模式図である。 本実施形態の配線基板を模式的に示す斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 （ａ）は単位セルの第一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）はその単位セルの等価回路図である。 （ａ）は単位セルの第二例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）はその単位セルの等価回路図である。 （ａ）は単位セルの第三例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は第四例を模式的に示す斜視図である。 （ａ）は単位セルの第五例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）はその単位セルの等価回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる無線通信装置１００を模式的に示す縦断面図である。

はじめに、無線通信装置１００の概要について説明する。
無線通信装置１００は、第一筐体１０、第二筐体２０および可撓性の配線基板３０を備えている。第二筐体２０は第一筐体１０に対してスライド、例えば摺動する。配線基板３０は、第一筐体１０と第二筐体２０とを接続する。
無線通信装置１００は、第一筐体１０と第二筐体２０とが互いに摺動することより、以下の第一状態と第二状態とに切り替えられる。第一状態では、配線基板３０が折り返されている。そして、第二状態では、第一状態よりも配線基板３０が伸張する。
第一筐体１０は、把持するユーザの手によって無線通信装置１００の通信品質が劣化しないように、その端部にアンテナ素子を収容している。第二筐体２０は、配線基板３０の少なくとも一部を収容している。

以下、本実施形態を詳細に説明する。
無線通信装置１００は、例えばスライド開閉式の携帯電話機である。
第一筐体１０は、ユーザが手で把持してキー操作する操作側筐体であり、操作キー１２、第一回路基板１４、電源１６およびアンテナ素子４０が設けられている。操作キー１２、電源１６およびアンテナ素子４０は第一回路基板１４と電気的に接続されている。
操作キー１２はユーザが指等で入力操作を行う入力インタフェースである。
第一回路基板１４は、いわゆるリジッド基板であり、無線通信装置１００の制御を行う。アンテナ素子４０は、所定の通信周波数の電波を送受信する。電源１６は無線通信装置１００に電力を供給する。

第二筐体２０は、表示パネル２２と第二回路基板２４を備える表示側筐体である。
第二回路基板２４は、いわゆるリジッド基板であり、配線基板３０を通じて第一回路基板１４から信号を受信し、表示パネル２２の制御を行う。表示パネル２２は種々の表示出力を行うディスプレイである。

配線基板３０は、いわゆるフレキシブル基板（ＦＰＣ）である。
第一回路基板１４と第二回路基板２４との間では、配線基板３０を通じて、無線通信装置１００の種々の動作周波数の信号が伝送される。無線通信装置１００は複数の動作周波数を有していてもよい。動作周波数としては、第一回路基板１４や第二回路基板２４に搭載された素子のクロック周波数や、アンテナ素子４０の通信周波数が例示される。

アンテナ素子４０の通信周波数としては、携帯電話機や無線通信システムの通話または通信周波数帯のほか、測位システムやデジタルテレビの周波数帯が挙げられる。具体的には、移動通信システム向けの８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯および２ＧＨｚ帯のほか、無線ＬＡＮ（Local Area Network）向けの２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯などを挙げることができる。

図１各図に示すように、本実施形態では第一筐体１０の操作キー１２の面直方向にあたる紙面上下方向を前後方向と規定し、無線通信装置１００の長手方向にあたる紙面左右方向を上下方向と規定する。ただし、これは構成要素の相対関係を説明するために便宜上規定した方向であり、無線通信装置１００の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

第一筐体１０と第二筐体２０とは、上下方向に延在するスライド機構（図示せず）により互いに相対的に摺動して開閉する。以下、第一筐体１０を固定側、第二筐体２０を摺動側として便宜的に説明する。ただし、ユーザまたは空間に対していずれか一方の筐体を固定する必要はなく、両者を反対方向に摺動させてもよい。

図１（ａ）は第二筐体２０が上方に摺動して操作キー１２が露出した開放状態を表し、同図（ｂ）は第二筐体２０が下方に摺動して操作キー１２が掩覆された閉止状態を表している。
開放状態の第二筐体２０の表示パネル２２の面直方向は、無線通信装置１００の前後方向に対して僅かに傾斜している。すなわち、閉止状態と開放状態とに遷移する第二筐体２０は、上下方向に摺動するとともに、幅方向（図１各図の紙面前後方向）を軸として僅かに回転する。本実施形態において第二筐体２０が摺動するとは、第二筐体２０が第一筐体１０に対して直線状または曲線状に並進移動することに加えて、第二筐体２０が第一筐体１０に対して回転移動することを含む。なお、本実施形態に代えて、第二筐体２０は第一筐体１０に対して傾斜することなく、それぞれの面直方向を一致させた状態で互いに直線状に摺動して開閉してもよい。

図２（ａ）は、図１（ａ）の開放状態における第一回路基板１４、第二回路基板２４および配線基板３０を示す部分模式図である。同様に、図２（ｂ）は、図１（ｂ）の閉止状態における第一回路基板１４、第二回路基板２４および配線基板３０を示す部分模式図である。図２各図において、第一筐体１０と第二筐体２０は破線で図示している。

図２（ａ）に示す配線基板３０は全体に折り返されている。この状態が第一状態にあたる。第一回路基板１４、第二回路基板２４、および配線基板３０の両端には、それぞれコネクタ（図示せず）が設けられていて互いに嵌合する。配線基板３０の各端部と、第一回路基板１４および第二回路基板２４との固定方向は任意である。

折り曲げられた配線基板３０同士の重なり領域ＯＶＬは第二筐体２０に収容されている。ここで、第二筐体２０の寸法制約により重なり領域ＯＶＬの収容空間は限られた容積であるのに対して、配線基板３０は曲げ剛性に基づく所定の形態保持性を有するため、配線基板３０と第二筐体２０、および配線基板３０同士は互いに密着する。このため、図２（ａ）に示すように、配線基板３０には、配線基板３０同士の対向間隔の小さい頸部３７が形成される。また、折り曲げられた配線基板３０の折返部３８は円弧状をなし、配線基板３０は全体に略Ω字状となる。そして、第一状態における配線基板３０の形状は高い再現性を有する。このため、第二筐体２０を摺動させて無線通信装置１００を開放状態とするたびに、頸部３７における配線基板３０同士の所定の対向間隔（面直距離）が再現される。

なお、配線基板３０の重なり領域ＯＶＬとは、第一筐体１０または第二筐体２０の少なくとも一方における面直方向から配線基板３０を見た場合に、配線基板３０が複数枚に重なっている領域をいう。
また、頸部３７とは、第一状態における重なり領域ＯＶＬの内部において、配線基板３０同士の対向間隔が、折返部３８近傍を除いて最小となる領域をいう。頸部３７は所定の広がりをもつ領域である。なお、頸部３７において、配線基板３０同士は接触してもよく（対向間隔＝０）、または互いに離間していてもよい（対向間隔≠０）。

配線基板３０のうち、重なり領域ＯＶＬの前面側にあたる長さ領域を前面部３０ａ、後面側にあたる長さ領域を後面部３０ｂとして区別する。
第一筐体１０から第二筐体２０に向かって（またはその逆に）配線基板３０を流れる電流は、前面部３０ａと後面部３０ｂとでは逆向きの逆相電流となる。

一方、第二筐体２０が開放状態（図１（ａ））から閉止状態（同図（ｂ）に遷移すると、配線基板３０は第二筐体２０とともに下方に牽引されて全体に伸張する（図２（ｂ）を参照）。この状態が第二状態にあたる。そして、第一状態における折り返された配線基板３０同士の重なり領域ＯＶＬの面積は、第二状態における重なり領域ＯＶＬの面積よりも大きい。本実施形態の場合、第二状態の配線基板３０に頸部３７は存在していない。

ここで、図１各図に示すように、アンテナ素子４０は、第一筐体１０、第二筐体２０、配線基板３０、第一回路基板１４または第二回路基板２４等と対向している。
なお、ここでアンテナ素子４０が対向しているとは、アンテナ素子４０から対象の部材（領域）を直線で結んだとき、対象の部材の面方向が当該直線に交差していることをいう。

また、図１（ａ）に示すように、無線通信装置１００が第一状態である場合、アンテナ素子４０から見て、配線基板３０の背後に第二回路基板２４が位置する。そして、図１（ｂ）に示すように、無線通信装置１００が第二状態である場合も、アンテナ素子４０から見て、配線基板３０の背後に第二回路基板２４が位置する。
なお、アンテナ素子４０から見て、配線基板３０の背後に第二回路基板２４が位置するとは、第二回路基板２４を介してアンテナ素子４０と配線基板３０とが対向していることをいう。

ここで列挙した各部材において、アンテナ素子４０と対向している各部材が導体面を少なくとも一部に有している場合、アンテナ素子４０から放射される電磁波が当該導体面で逆相反射する。このとき、アンテナ素子４０と当該導体面との距離がλ／４（ただし、λ＝アンテナ素子４０が放射する電磁波の波長）に設定できればアンテナ特性を阻害せずに済むが、無線通信装置１００のように小型の無線通信端末においては、アンテナ素子４０と各部材の導体面との距離をλ／４も確保できない。従って、各部材の導体面がアンテナ特性（アンテナの放射効率）を阻害する。
特に、無線通信装置１００が第一状態である場合には、配線基板３０に含まれる導体層（導体面）との対向が避け難く、この導体層がアンテナ素子４０のアンテナ特性を阻害する。
このような悪影響を低減することを目的として、アンテナ素子４０と当該導体面との間に、当該導体面の面直方向に交差するように、複数の導体要素３６（後述の図３、４、５を参照）を繰り返し配列している。

本実施形態においては、第二筐体２０が導体板２１、配線基板３０が導体層３４ａ、導体層３４ｂを有しており（後述の図３、図５を参照）、夫々を導体面と見做す。複数の導体要素３６は、導体面（導体板２１、導体層３４ａ）と電気的に接続しており、電気的に接続している導体面とともに左手系のメタマテリアルを構成している。ここで、左手系のメタマテリアルとは、誘電率と透磁率とがともに負であり、負の屈折率をもつ人工物質をいう。

左手系のメタマテリアルは、電磁波を同相で反射する特性を有する。従って、複数の導体要素３６が配列されている領域は、アンテナ素子４０から放射された電磁波を同相反射する反射板として機能させることができる。同相反射する反射板の場合、アンテナ素子４０と近い距離に設置されるほど、アンテナ素子４０の放射効率が向上する。
また、左手系のメタマテリアルは、いわゆる電磁バンドギャップ（ＥＢＧ：Electromagnetic Band-Gap）の特性を有するように作りこむこともできる。このとき、複数の導体要素３６が配列されている領域は、無線通信装置１００の動作周波数の電磁波を減衰することもできる。本実施形態では、複数の導体要素３６を配列させている領域に、電磁バンドギャップの特性を有する左手系のメタマテリアルを実現する。

なお、ここで導体面とは、導体性の素材が延在している領域のことであって、金属製の筐体や基板中の導体層等も含まれる。
また、ここで導体面の面直方向に交差するように繰り返し配列するとは、各々の導体要素３６の面方向と、導体面の面方向とが垂直ではなく、導体要素３６の面同士が互いに対向しないように間隙を隔てて配列されていることをいう。
また、互いに隣り合う導体要素３６において、中心間距離は、アンテナ素子４０の通信周波数（複数ある場合はいずれか）の電磁波の波長λの１／２以内とすることが好ましい。
さらに、導体面と導体要素３６との間隔が一律になるように、導体要素３６が導体面の面方向に沿って配列されることが望ましいが、必ずしもこれに限らない。すなわち、アンテナ素子４０の通信周波数において左手系のメタマテリアルとして機能する範囲内で導体面と導体要素３６との距離が、個別に変動しても構わない。

（導体要素の配列）
以下、各図面を用いて導体要素３６の配列について詳細に説明する。
図３（ａ）は、図１（ａ）の開放状態におけるアンテナ素子４０の周囲を示す部分模式図である。また、図３（ｂ）は繰り返し配列された導体要素３６を示す部分模式図である。なお、図３各図では、導体要素３６をマッシュルーム型に図示しているがこれは一例であり、好適に用いられる導体要素３６の構造の具体例は後記に詳述する。

図３（ａ）に示している第二筐体２０の内部が、導体板２１である。導体板２１の表面には塗料が塗布されている。導体要素３６は、導体板２１とアンテナ素子４０との間に位置し、導体板２１の面方向に沿って配列されている。各々の導体要素３６は、導体板２１に電気的に接続しており、複数の導体要素３６と導体板２１とから成る左手系のメタマテリアルを構成している。

図３（ｂ）に示すとおり、導体要素３６は、平面状に形成された導体エレメント３６１と、導体エレメント３６１の面に対して垂直方向に柱状に形成された接続部材３６２とで構成されている。また、導体エレメント３６１と対向する導体板２１との間を充填するように誘電体層３１が形成されている。
ここでは、誘電体層３１の厚みが、接続部材３６２の長さに相当するように図示しているが、必ずしもこれに限らず、誘電体層３１は導体要素３６の全体を覆ってもよい。

図３（ａ）で示している導体要素３６の位置は一例であって、これに限らない。導体要素３６は、アンテナ素子４０と対向している領域を含む、いずれの領域に配列してもよい。
ただし、導体要素３６が配列されている領域は、アンテナ素子４０に対する反射板として機能するので、アンテナ素子４０の指向性に影響を与える。また、第一筐体１０、第二筐体２０の備えられる各部材の配置によって、導体要素３６が配列可能な領域は制限される。これらの点について留意して、導体要素３６の配列は適切に定められればよい。

続いて、図４は本実施形態の配線基板３０を模式的に示す斜視図であり、図５はそのＶ−Ｖ線断面図である。配線基板３０は、配線層３２と導体層３４に加えて、少なくとも一方の主面に導体要素３６を備えている。導体要素３６が設けられている側の主面を表面３０１、反対面を裏面３０２とする。図４では幅方向に四個の導体要素３６を図示しているが、その個数、寸法および位置は一例である。なお、図４では表面３０１の一部が隠れているが、表面３０１の略全体に導体要素３６が配列されているものとして以下説明する。ただし、配線基板３０は、表面３０１に局所的に導体要素３６が配列されることも、表面３０１と裏面３０２の双方に導体要素３６が配列されることも、許容する。

図５に示す配線層３２は、第一回路基板１４と第二回路基板２４（図１を参照）との間で動作周波数の信号を授受する多数の信号線ＳＩＧと、グランド電位などの定電位が与えられたグランドＧＮＤと、電源配線（図示せず）とがパターン配置された層である。信号線ＳＩＧ同士、および信号線ＳＩＧとグランドＧＮＤとは互いに絶縁されている。配線層３２は、銅メッキの化学エッチング処理などで作成することができる。配線基板３０は、配線層３２を一層または二層以上備えている。図４では、二層の配線層３２ａ、３２ｂを備える配線基板３０を例示している。

導体層３４（３４ａ、３４ｂ）は、配線層３２の上下両側に積層された、銅などの金属材料からなるシールド層である。導体層３４ａ、３４ｂの一方は接地されており、また両者はビア（図示せず）により互いに導通している。導体層３４は当該層内で実質的に配線基板３０の全面に形成されているが、局所的な非形成領域が存在することを許容する。

導体層３４と配線層３２との間、および配線層３２同士の間には、それぞれ絶縁層３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）が積層されている。絶縁層３３は、絶縁性の樹脂材料の塗工形成により作成することができる。また、導体層３４の外側には絶縁性の被覆層３５ａ、３５ｂがさらに積層されている。

なお、導体エレメント３６１が被覆層３５ａから露出している場合には、配線基板３０の表面３０１に、導体エレメント３６１を被覆する絶縁性のコート層（図示せず）をさらに設けるとよい。以下、簡単のため、かかるコート層の厚みを被覆層３５ａの厚みに含めて説明する。

導体要素３６は、導体層３４の表面３０１側に積層して設けられている。このうち本実施形態では、導体層３４に沿う平面状に形成された導体エレメント３６１と、配線基板３０の面直方向に延在して導体エレメント３６１と導体層３４ａとを接続する接続部材３６２とで構成された、いわゆるマッシュルーム型の導体要素３６を例示する。ただし、後述するように導体要素３６の形態は種々を採用することができる。接続部材３６２は被覆層３５ａを貫通している柱状のビアである。

各々の導体要素３６は、接続部材３６２を介して導体層３４ａに電気的に接続しており、複数の導体要素３６と導体層３４ａとから成る左手系のメタマテリアルを構成している。

導体要素３６は、導体層３４ａの面方向に沿って配列されている。また、本実施形態においては、無線通信装置１００が第一状態にある場合に、重なり領域ＯＶＬの後面部３０ｂにおいて表面３０１がアンテナ素子４０側に向くように配線基板３０が設置される（図２（ａ）参照）。このとき、重なり領域ＯＶＬの前面部３０ａに配列される導体要素３６は、導体層３４（３４ａ、３４ｂ）から見て第一筐体１０側に位置する。また、他の導体要素３６は、導体層３４（３４ａ、３４ｂ）から見てアンテナ素子４０側に位置する。

図４、図５で示している導体要素３６の位置は一例であって、これに限らない。導体要素３６は、アンテナ素子４０と対向している重なり領域ＯＶＬの後面部３０ｂを少なくとも含む、いずれの領域に配列してもよい。ただし、配線基板３０上の領域であって、アンテナ素子４０と第二回路基板２４との間に位置する領域（図３ａを参照）にも、さらに複数の導体要素３６を配列させることがより好ましい。
そして、上述のようにアンテナ素子４０の指向性や各部材の配置等に留意して、導体要素３６の配列は適切に定められればよい。

ここでは、無線通信装置１００が第一状態である場合について説明したが、配線基板３０上の導体要素３６が配列されている領域は、第一状態と第二状態の双方でアンテナ素子４０に対向していることが好ましい。従って、複数の導体要素３６は、配線基板３０の両面（表面３０１と裏面３０２）に配列されてもよい。

（導体要素の構造）
以下、各図面を用いて、本実施形態に好適に用いられる導体要素３６の構造について詳細に説明する。
本実施形態に用いられる左手系のメタマテリアルを構成する導体要素３６に共通する特徴として、互いに対向する導体面（導体板２１、導体層３４ａ）および導体エレメント３６１で構成される第一の容量と、これに直列に設けられたインダクタンス要素とを含む点が挙げられる。

ここで、単一の導体エレメント３６１と、当該導体エレメント３６１と対向する領域の導体面とで構成される第一の容量と、これに直列に設けられたインダクタンス要素を含む構成を単位セル５０と定義する。
本実施形態において、単位セル５０（導体要素３６）は、導体面（導体板２１、導体層３４ａ）に沿って繰り返し配置されている。単位セル５０の配置パターンは限定されないが、たとえば周期的に配置されていることが好ましい。
「繰り返し」には、いずれかの単位セル５０において構成の一部が欠落している場合も含まれる。本実施形態のように単位セル５０が二次元配列を有している場合には、「繰り返し」には単位セル５０が部分的に欠落している場合も含まれる。また「周期的」には、一部の単位セル５０において構成要素の一部がずれている場合や、一部の単位セル５０そのものの配置がずれている場合も含まれる。すなわち厳密な意味での周期性が崩れた場合においても、単位セル５０が繰り返し配置されている場合には、メタマテリアルとしての特性を得ることができるため、「周期性」にはある程度の欠陥が許容される。
なお、これらの欠陥が生じる要因としては、単位セル５０間に配線やビア、接続部材３６２を通す場合の製造上の理由が挙げられる。このほか、既存の配線レイアウトや基板間接続構造にメタマテリアル構造を追加する場合において、既存のビアやパターン、接続部材によって単位セルが配置できない場合、または製造誤差、既存のビアやパターン、接続部材を単位セルの一部として用いる場合などが挙げられる。

図３や図５に図示した導体要素３６と導体面（導体板２１、導体層３４ａ）とで構成される単位セル５０は、いわゆるマッシュルーム型のメタマテリアルであり、詳細には、導体要素３６における導体エレメント３６１が、マッシュルームのヘッド部分に相当し、接続部材３６２がマッシュルームのインダクタンス部分に相当する。

図６（ａ）は単位セル５０の第一例を模式的に示す斜視図であり、同図（ｂ）はその単位セル５０の等価回路図である。第一例の単位セル５０は、導体面（導体板２１、導体層３４ａ）の面外でこれに対向するパッチ状の導体エレメント３６１と、導体面に設けられた開口３６３と、開口３６３の内部に島状に形成された導体片３６４と、導体片３６４と導体面とを接続する配線３６５とを備える。導体片３６４および配線３６５は導体面と同層で形成されている。本実施形態の導体要素３６は、導体エレメント３６１、導体片３６４および配線３６５で構成されている。

導体エレメント３６１と導体面との間には容量Ｃ１が形成される。また、隣り合う導体エレメント３６１の相互間に容量Ｃ２とインダクタンスＬ１が形成される。さらに、導体エレメント３６１と導体片３６４との間に容量Ｃ３が形成される。そして、配線３６５はインダクタンスＬ２を有する。

図７（ａ）は単位セル５０の第二例を模式的に示す斜視図であり、同図（ｂ）はその単位セル５０の等価回路図である。第二例の単位セル５０は、図６（ａ）の導体片３６４および配線３６５に代えて線状のマイクロストリップ線路３６６を備えたオープンスタブ型である点で第一例と相違する。マイクロストリップ線路３６６の一端は導体面（導体板２１、導体層３４ａ）に接続され、他端はオープン端である。本実施形態の導体要素３６は導体エレメント３６１とマイクロストリップ線路３６６とで構成されている。

図８（ａ）は単位セル５０の第三例を模式的に示す斜視図である。第三例の単位セル５０の等価回路図は第二例（図７（ｂ））と共通する。第三例の単位セル５０は、マイクロストリップ線路３６６が導体面（導体板２１、導体層３４ａ）と異層に形成され、マイクロストリップ線路３６６の一端と導体面とが接続部材３６２で接続されている点で第二例と相違する。マイクロストリップ線路３６６の他端はオープン端である。これにより、マイクロストリップ線路３６６と接続部材３６２のインダクタンスが直列的に連結され、高いインダクタンスを得ることができる。第三例のマイクロストリップ線路３６６は、導体エレメント３６１と導体面との中間層に形成されている。本実施形態の導体要素３６は導体エレメント３６１、マイクロストリップ線路３６６および接続部材３６２で構成されている。

図８（ｂ）は単位セル５０の第四例を模式的に示す斜視図である。第四例の単位セル５０の等価回路図は第二例（図７（ｂ））と共通する。第四例の単位セル５０は、マイクロストリップ線路３６６が導体エレメント３６１を挟んで導体面（導体板２１、導体層３４ａ）の反対側に位置している点で第三例と相違する。すなわち、第四例の接続部材３６２は導体エレメント３６１を貫通してマイクロストリップ線路３６６の一端と導体面とを接続している。これにより、接続部材３６２のインダクタンスを増大することが可能である。本実施形態の導体要素３６もまた、導体エレメント３６１、マイクロストリップ線路３６６および接続部材３６２で構成されている。

図９（ａ）は単位セル５０の第五例を模式的に示す斜視図であり、同図（ｂ）はその単位セル５０の等価回路図である。第五例の単位セル５０は、マイクロストリップ線路３６６の先端がオープン端ではなく、第二接続部材３６７によって導体エレメント３６１とショートされている点で第四例と相違する。この単位セル５０は、インダクタンスＬ１および容量Ｃ２からなるインピーダンス部と、マイクロストリップ線路３６６、第二接続部材３６７、容量Ｃ１およびインダクタンスＬ２からなるアドミタンス部とで構成されている。本実施形態の導体要素３６は、導体エレメント３６１、マイクロストリップ線路３６６、接続部材３６２および第二接続部材３６７で構成されている。

上述したいずれの単位セル５０においても、導体エレメント３６１の幅は数ｃｍまたは数ｍｍ程度、導体エレメント３６１と導体面（導体板２１、導体層３４ａ）との間隔は数ｍｍ、または１ｍｍ以下の寸法で、左手系のメタマテリアルを構成することができる。なお、図８または図９に図示した単位セル５０は三層で実現可能であるのに対して、図６または図７に図示した単位セル５０は二層で実現可能であるため、より薄く左手系のメタマテリアルを実現することができて好適である。

（本実施形態の効果）
本実施形態において、複数の導体要素３６が配列されている導体面（導体板２１、導体層３４ａ）が、アンテナ素子４０から放射された電磁波を同相で反射し、当該導体面がアンテナ素子４０の近傍に設けられている。従って、アンテナ素子４０の特性劣化を防ぐことができる。
また、配線基板３０の表面３０１の略全体に複数の導体要素３６が配列されるので、第二回路基板２４をアンテナ素子４０から掩蔽することができる。さらに、配線基板３０の裏面３０２の略全体に複数の導体要素３６が配列されれば、第二状態においても第二回路基板２４をアンテナ素子４０から掩蔽することができる。
このため、導体板２１、配線基板３０の導体層３４（３４ａ、３４ｂ）、第二回路基板２４の導体層（図示せず）が、無線通信装置１００のアンテナ特性に与える悪影響を低減することができる。
ここで、基板がアンテナ素子４０から掩蔽されているとは、当該基板とアンテナ素子４０との間の電磁波の授受の少なくとも一部が、他の物理的な要素によって低減されている状態をいう。

そして、本実施形態において、複数の導体要素３６が配列されている導体層３４ａは伝播ノイズを減衰させる機能を有する。このため、第一回路基板１４または第二回路基板２４が発した高周波のノイズが導体層３４ｂからアンテナ素子４０に伝搬して通信周波数に対するノイズになることを抑え、無線通信装置１００の通信品質を安定化することができる。

さらに、本実施形態の導体要素３６（単位セル５０）の寸法は極めて小さく、かつ対象の領域（導体面）に繰り返し配列するだけで左手系のメタマテリアルを構成することができるので、設計の自由度が高く、比較的容易に実現することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。当然ながら、上述した実施の形態および複数の例示は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。

上記の実施の形態において、スライド開閉式の無線通信装置１００について説明したが、折り畳み開閉式の無線通信装置であってもよいし、形状固定の無線通信装置であってもよい。すなわち、本発明は、筐体や基板が有する導体面がアンテナ素子に対向している無線通信装置のいずれにも適用が可能である。

上記の実施の形態において、導体板２１、導体層３４ａの夫々に導体要素３６が配列されることを説明した。しかし、本発明は、複数の導体要素３６がこれらの一部に配列された実施の形態や、あるいは複数の導体要素３６が図示されない他の導体面に配列された実施の形態も許容する。例えば、アンテナ素子４０と対向している第一筐体１０の一部領域が導体面である場合、複数の導体要素３６が当該導体面に繰り返し配列されてもよい。

上記の実施の形態において、複数の導体要素３６が配列されている領域の全部が、電磁バンドギャップの特性を有する左手系のメタマテリアルであるかのように説明したが、必ずしもこれに限らない。複数の導体要素３６が配列されている領域の一部または全部が、電磁バンドギャップの特性を持たない左手系のメタマテリアルであってもよい。

上記の実施の形態において、アンテナ素子４０と対向する基板は、第一回路基板１４、第二回路基板２４、配線基板３０の三種類を記載したが、これより少なくても多くても構わない。また、アンテナ素子４０と対向する基板は、リジッド基板、フレキシブル基板のいずれであってもよく、これらが複合した基板であってもよい。

この出願は、２０１０年３月３１日に出願された日本出願特願２０１０−０８１４５６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (13)

1. 筐体または基板が有する導体面の少なくとも一部と対向しているアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子と前記導体面との間に位置し、前記導体面の面直方向に交差するように繰り返し配列され、誘電率と透磁率とがともに負である複数の導体要素と、
   を備える無線通信装置
   であって、
   複数の前記導体要素は、前記導体面の面方向に沿って配列されており、
   前記アンテナ素子を収容している第一筐体と、
   前記基板を収容している第二筐体と、を備え、
   前記基板は可撓性を有し、かつ前記第一筐体と前記第二筐体とを接続し、
   前記第一筐体と前記第二筐体とは、互いにスライドすることにより、
   前記基板が折り返された第一状態と、
   前記第一状態よりも前記基板が伸張した第二状態と、に切り替えられ、
   前記アンテナ素子は、前記第一状態または前記第二状態の少なくとも一方で、前記第一筐体、前記第二筐体または前記基板が有する前記導体面と対向し、
   複数の前記導体要素は、前記導体面に配列され、前記基板が前記導体要素に摺動することを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記第一状態における折り返された前記基板同士の重なり領域の面積が、前記第二状態における前記重なり領域の面積よりも大きい請求項１に記載の無線通信装置。
3. 請求項１または２に記載の無線通信装置であって、
   前記アンテナ素子は、前記第一状態における折り返された前記基板同士の重なり領域に対向し、
   複数の前記導体要素は、少なくとも前記重なり領域に配列されていることを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項４に記載の無線通信装置であって、
   前記アンテナ素子は、前記第一状態および前記第二状態において前記基板を介して他の基板と対向し、
   複数の前記導体要素は、前記基板の両面に配列されていることを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
   複数の前記導体要素は、前記導体面に対して電気的に接続することを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項４または５に記載の無線通信装置であって、
   複数の前記導体要素が配列されている領域は、電磁バンドギャップの特性を有し、前記無線通信装置の動作周波数の電磁波を減衰させることを特徴とする無線通信装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
   前記導体要素は、
   前記導体面の面外で当該導体面と対向する導体エレメントと、
   前記導体面に設けられた開口と、
   前記開口の内部に島状に形成された導体片と、
   前記導体片と前記導体面とを接続する配線と、を備え、
   前記導体片と前記配線は、前記導体面と同層であることを特徴とする無線通信装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
   前記導体要素は、
   前記導体面の面外で当該導体面と対向する導体エレメントと、
   前記導体面に設けられた開口と、
   前記開口の内部に形成され、一端は前記導体面に接続され、他端はオープン端である線状の導体線路と、を備え、
   前記導体線路は、前記導体面と同層であることを特徴とする無線通信装置。
9. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
   前記導体要素は、
   前記導体面と対向する導体エレメントと、
   前記導体面と異層に形成される線状の導体線路と、
   前記線状の導体線路の一端と前記導体面とを接続する接続部材と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
10. 請求項９に記載の無線通信装置であって、
    前記導体線路は、前記導体エレメントと前記導体面との中間層に形成されていることを特徴とする無線通信装置。
11. 請求項９に記載の無線通信装置であって、
    前記導体線路は、前記導体エレメントを挟んで前記導体面の反対側に位置し、
    前記接続部材は、前記導体エレメントを貫通していることを特徴とする無線通信装置。
12. 請求項１１に記載の無線通信装置であって、
    前記導体線路の他端は、オープン端であることを特徴とする無線通信装置。
13. 請求項１１に記載の無線通信装置であって、
    前記導体線路の他端は、前記導体エレメントとショートされていることを特徴とする無線通信装置。

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