JP5810331B1 - 通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ素子が筐体下部に配置される場合で、利用者が筐体下部を手で保持してもアンテナ性能の劣化が少ない通信端末を提供する。
【解決手段】第１の接地点５ａと第２の接地点５ｂを有し、第２の接地点５ｂと金属板５の下端までの間隔をローバンドの１／４λ〜３／８λに相当する長さとした金属板５に対して、第１の接地点５ａを、他の接地点よりもアンテナ素子２の開放端２ｂ近くに配置し、アンテナ素子２の一端２ａから開放端２ｂまでの直線方向に対して金属板５の板面を垂直方向で、かつ筐体１ａ内の基板３の板面と垂直方向に配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話やスマートフォン等の通信端末に関し、特にアンテナ素子を内蔵した通信端末に関する。

携帯電話やスマートフォン等の通信端末には、筐体上部又は筐体下部にアンテナ素子が設けられたものがある。この種の通信端末として、例えば特許文献１に記載された携帯端末装置がある。この携帯端末装置では、複数有するアンテナ素子の一部が筐体上部に配置され、残りが筐体下部に配置されている。

国際公開第２０１３／１６８４３６号

ところで、アンテナ素子が筐体下部に配置される場合、アンテナ素子上を流れる電流と回路基板のグランド上に流れる電流が筐体下部に集中することになる。このような状況で、利用者が筐体下部を手で保持すると、手が筐体下部の周囲を覆うことから、アンテナ電流が手に吸収されて、アンテナ性能が劣化してしまう。特に、ローバンド（７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）は波長が長く、回路基板のグランド上に電流が流れやすいため、手による影響が大きくなる。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、アンテナ素子が筐体下部に配置される通信端末であって、利用者が筐体下部を手で保持してもアンテナ性能劣化の少ない通信端末を提供することを目的とする。

本発明の通信端末は、筐体の一面に沿って配置され、一端は給電点に接続され、他端は開放端となっているローバンド用のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の前記一端から前記開放端までの直線方向に対して、板面が垂直方向に設けられ、前記アンテナ素子の前記開放端側に設けられた金属板とを備え、前記金属板は、他の接地点よりも前記アンテナ素子の開放端近くに設けられた第１の接地点と、前記第１の接地点との間に一定の距離を有する第２の接地点とを有し、前記筐体内の基板の板面に対して、前記金属板の板面が垂直方向に配置され、前記筐体の表面上に露出した、矩形の金属板である。

上記構成によれば、グランドに接続するための第１，第２の接地点を有する金属板を設けたことで、筐体下部以外にもアンテナ電流を分散させて流すことが可能となり、これにより、利用者が筐体下部を手で保持してもアンテナ性能の劣化が低く抑えられる。すなわち、金属板が無い場合と比べてアンテナ性能の向上が図れる。

上記構成において、前記筐体を利用者が保持した際、手で覆われる領域に、前記アンテナ素子と前記第１の接地点が配置されている。

上記構成によれば、アンテナ電流の手への吸収を低減できる。

上記構成において、前記第２の接地点と前記金属板の下端までの距離が、前記ローバンドの１／４λ〜３／８λである。

上記構成によれば、金属板をローバンドの周波数に共振させることができる。

上記構成において、前記ローバンドは、７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの帯域を示す。

上記構成によれば、金属板を７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの帯域に共振させることができる。

本発明によれば、アンテナ素子が筐体下部に配置される場合で、利用者が筐体下部を手で保持してもアンテナ性能の劣化を低く抑えることができる。

本実施の形態に係る通信端末をその内部の一部分が見えるようにした状態を正面側から見た図 本実施の形態に係る通信端末の内部構成を背面側から見た斜視図 本実施の形態に係る通信端末の実際のモデルにおいて、ローバンドの１／４λと３／８λにおける金属板の第２の接地点と金属板５の下端までの距離を示す図 本実施の形態に係る通信端末において金属板が有る場合と無い場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持によるアンテナ効率を示す図 本実施の形態に係る通信端末において金属板が有る場合と無い場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持によるアンテナ効率の劣化量を示す図 本実施の形態に係る通信端末において金属板が有る場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持による電圧定在波比を示す図 本実施の形態に係る通信端末において金属板が無い場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持による電圧定在波比を示す図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る通信端末をその内部の一部分（アンテナ素子及び給電点）が見えるようにした状態を正面側から見た図である。また、図２は、図１の通信端末の内部構成を背面側から見た斜視図であり、同図の（ａ）は正面側を下にして置いた状態、同図の（ｂ）は上部を上に向けて立てて置いた状態である。

図１及び図２において、本実施の形態に係る通信端末１は、例えばスマートフォンと呼ばれる通信端末であり、縦長長方形状を成している。通信端末１の筐体１ａの下部には、筐体１ａの短手方向と同一方向にアンテナ素子２が配置されている。アンテナ素子２は、筐体１ａの短手方向の長さより短い長さの長方形板状を成し、一端２ａが基板（メイン基板）３上の給電点４に接続され、他端が開放端２ｂとなっている。給電点４は、基板３（図２参照）の下端右角部に配置されている。すなわち、給電点４は、利用者が通信端末１を右手５０で保持した際に、親指５０ａから最も離れる位置に配置される。

図１において、通信端末１の右側面部には、筐体１ａの表面上に露出するように金属板５が配置されている。より詳しくは、金属板５は、筐体１ａの表面上に露出し、アンテナ素子２の一端２ａから開放端２ｂまでの直線方向に対して板面が直角方向で、かつ筐体１ａ内の基板３（図２参照）の板面に対して直角方向になるように配置されている。金属板５は、筐体１ａの長手方向の長さより短い長さの矩形状（長方形板状）を成すとともに、アンテナ素子２の開放端２ｂ側に設けられ、他の接地点よりもアンテナ素子２の開放端２ｂ近くに設けられた第１の接地点５ａと、この第１の接地点５ａとの間に一定の距離を有する第２の接地点５ｂとを有している。金属板５の第１，第２の接地点５ａ，５ｂは基板３のグランドパターン（図示略）に接続される。第２の接地点５ｂと金属板５の下端までの間隔は、ローバンド（７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの帯域）の１／４λ〜３／８λに相当する長さになっている。金属板５の第２の接地点５ｂと金属板５の下端までの間隔をローバンドの１／４λ〜３／８λに相当する長さとすることで、金属板５がローバンドの周波数で共振する。なお、金属板５には例えば銅板が用いられる。

図３は、本実施の形態に係る通信端末１の実際のモデルにおいて、ローバンドの１／４λと３／８λにおける金属板５の第２の接地点５ｂと金属板５の下端までの距離を示す図である。同図に示すように、９６０ＭＨｚでは、１／４λの値が７８．１３ｍｍ、３／８λの値が１１７．１９ｍｍとなる。また、１０００ＭＨｚでは、１／４λの値が７５．００ｍｍ、３／８λの値が１１２．５０ｍｍとなる。

第２の接地点５ｂと金属板５の下端までの間隔をローバンドの１／４λ〜３／８λに相当する長さとした金属板５に対して、第１の接地点５ａを、他の接地点よりもアンテナ素子２の開放端２ｂ近くに配置することで、筐体１ａの下部以外にもアンテナ電流を分散させて流すことが可能となる。これにより、利用者が筐体１ａの下部を手で保持しても、金属板５が無い場合と比べて、手に吸収されるアンテナ電流が減少し、アンテナ性能の劣化を低く抑えることが可能となる。

ここで、金属板５を設けて、その接地点５ａ、５ｂを基板３のグランドに接地することで得られる効果について説明する。図４は、金属板５が有る場合と無い場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持によるアンテナ効率を示す図である。この場合、縦軸がアンテナ効率（ｄＢ）、横軸が周波数（ＭＨｚ）である。また、斜線を引いた方が金属板有り、一点鎖線を引いた方が金属板無しである。図５は、金属板５が有る場合と無い場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持によるアンテナ効率の劣化量を示す図であり、縦軸が劣化量（ｄＢ）、横軸が周波数（ＭＨｚ）である。この場合も斜線を引いた方が金属板有り、一点鎖線を引いた方が金属板無しである。

図４において、周波数７０４ＭＨｚ、７４６ＭＨｚ、７９１ＭＨｚ、８２４ＭＨｚ、８４９ＭＨｚ、８６９ＭＨｚ、８９４ＭＨｚ、９２５ＭＨｚ及び９６０ＭＨｚそれぞれにおいて金属板５が無い場合のアンテナ効率は−１１．３ｄＢ（９６０ＭＨｚ）〜―６ｄＢ（７０４ＭＨｚ）であり、金属板５が有る場合のアンテナ効率は−９．５ｄＢ（８２４ＭＨｚ）〜−８．１Ｂ（９６０ＭＨｚ）である。アンテナ効率の平均は、金属板５が無い場合で−９．０ｄＢ、金属板５が有る場合で−９．１ｄＢである。金属板５を設けて、その接地点５ａ、５ｂを基板３のグランドに接地することで、特定周波数（９６０ＭＨｚ）での劣化量が低減する。そして、アンテナ効率を平均化することで、右手保持での最低値が−９．５ｄＢに改善される。すなわち、最低値を１．８ｄＢ底上げすることができる。

図６は、金属板５が有る場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持による電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）を示す図である。この場合、縦軸がＶＳＷＲ、横軸が周波数（ＭＨｚ）である。図７は、金属板５が無い場合の周波数７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおける右手保持による電圧定在波比を示す図である。この場合も縦軸がＶＳＷＲ、横軸が周波数（ＭＨｚ）である。金属板５が有る場合の電圧定在波比は、おおよそ１．５〜３．５であり、金属板５が無い場合は、おおよそ１．５〜６．０である。このように、金属板５を設けることで、電圧定在波比が大きく改善されることが分かる。

このように本実施の形態に係る通信端末１によれば、第１の接地点５ａと第２の接地点５ｂを有し、第２の接地点５ｂと金属板５の下端までの間隔をローバンドの１／４λ〜３／８λに相当する長さとした金属板５に対して、第１の接地点５ａを、他の接地点よりもアンテナ素子２の開放端２ｂ近くに配置し、アンテナ素子２の一端２ａから開放端２ｂまでの直線方向に対して金属５の板面を垂直方向で、かつ筐体１ａ内の基板３の板面と垂直方向に配置したので、筐体１ａの下部以外にもアンテナ電流を分散させて流すことが可能となり、これにより、利用者が筐体１ａの下部を手で保持してもアンテナ性能の劣化を低く抑えることが可能となる。すなわち、金属板を有しない通信端末と比べてアンテナ性能の向上が図れる。

なお、本実施の形態に係る通信端末１においては、金属板５の第１，第２の接地点５ａ，５ｂを直接回路基板３のグランドに接続するようにしたが、インダクタやコンダクタを介して回路基板３のグランドに接続するようにしてもよい。このようにすることで、共振周波数の調整が可能となる。

また、金属板５の第１，第２の接地点５ａ，５ｂを回路基板３のグランドに接続する以外に、図示しないシャーシに接続するようにしてもよい。但し、この場合、シャーシがアンテナ素子２のグランドであること（基板３とシャーシ間がグランド接続されていること）が必要である。
また、アンテナ素子２の形状は、長方形板状以外に、折り返し形状やメアンダ形状等の形状にしても良い。

本発明は、アンテナ素子が筐体下部に配置される場合で、利用者が筐体下部を手で保持してもアンテナ性能の劣化を低く抑えることができるといった効果を有し、携帯電話やスマートフォン等の通信端末への適用が可能である。

１ 通信端末
１ａ 筐体
２ アンテナ素子
２ａ アンテナ素子の一端
２ｂ アンテナ素子の他端（開放端）
３ 基板
４ 給電点
５ 金属板
５ａ 第１の接地点
５ｂ 第２の接地点
５０ 右手
５０ａ 親指

Claims (4)

1. 筐体の一面に沿って配置され、一端は給電点に接続され、他端は開放端となっているローバンド用のアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子の前記一端から前記開放端までの直線方向に対して、板面が垂直方向に設けられ、前記アンテナ素子の前記開放端側に設けられた金属板とを備え、
   前記金属板は、
   他の接地点よりも前記アンテナ素子の開放端近くに設けられた第１の接地点と、
   前記第１の接地点との間に一定の距離を有する第２の接地点とを有し、
   前記筐体内の基板の板面に対して、前記金属板の板面が垂直方向に配置され、前記金属板が前記筐体の表面上に露出した、矩形の金属板であることを特徴とする、
   通信端末。
2. 前記筐体を利用者が保持した際、手で覆われる領域に、前記アンテナ素子と前記第１の接地点が配置されていることを特徴とする、
   請求項１に記載の通信端末。
3. 前記第２の接地点と前記金属板の下端までの距離が、前記ローバンドの１／４λ〜３／８λであることを特徴とする、
   請求項１又は請求項２に記載の通信端末。
4. 前記ローバンドは、７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの帯域を示すことを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の通信端末。

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