JP6118889B2

JP6118889B2 - 移動端末装置

Info

Publication number: JP6118889B2
Application number: JP2015256196A
Authority: JP
Inventors: 偉厳
Original assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Current assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: CN105141717B; JP2017034651A; US20170033436A1; CN105141717A; US10263318B2

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、モバイル通信技術分野に関し、具体的には、移動端末装置に関する。

〔背景技術〕
モバイル通信技術の発展に伴い、携帯電話、ＰＡＤ、ノートパソコンなどは、徐々に生活において不可欠な電子製品になっている。また、このような電子製品は、いずれもアンテナシステムが増設されることにより、通信機能を有する電子通信製品になっている。しかしながら、消費者は、前記アンテナシステムの応用機能だけでは満足せず、その外観の美感も求めている。従来の移動端末装置の場合、特にモバイル端末の携帯電話の場合、ファッションの外観デザインが求められているため、従来のプラスチックケースの携帯電話のデザインはすでに一部のミドルエンド消費者やハイエンド消費者の需要を満足することができない。これらの消費者は携帯電話の外観に対してより高く求めている。そのため、金属筐体の携帯電話はトレンドになっている。金属筐体は、他の材質の筐体に比べ、ファッション性だけではなく、剛性が良く、強度が高く、サイズが薄く、回収可能であり、放熱性が良いなどの利点を有する。しかしながら、金属筐体は、金属筐体内部におけるアンテナに対して致命的な電磁シールドをする。

この課題を解決するために、一部の携帯電話の設計の中で、例えばｉｐｈｏｎｅ（登録商標）という携帯電話において、金属筐体に対して直接的に給電する金属外枠アンテナが用いられている。このような設計は、金属の環境でのアンテナ放射の課題を解決することができるが、アンテナが動作するとき、高周波数帯域が狭く、低周波数帯域の性能が良くないという欠点があり、移動端末装置の通信要求を満足することが難しい。

したがって、移動端末装置を新規提供することにより、上記の課題を解決する必要がある。

〔発明の概要〕
上述した全金属筐体の移動端末装置の、アンテナの性能のよくないことによる通信不良という技術課題を解決するために、本発明は以下のような移動端末装置を提供する。当該移動端末装置の金属ケースの一部を金属放射体とし、ＬＤＳアンテナと結合することにより、移動端末装置のアンテナが動作するとき、高周波数帯域が広く、低周波数帯域の性能が良いという利点を有するようにし、より高い通信要求を満足することができる。

本発明は移動端末装置を提供し、前記移動端末装置は、収納空間を有する金属ケースと、前記収納空間に収納されたアンテナモジュールとを備え、前記金属ケースは、金属筐体を備え、前記金属筐体は、互いに組み立てられて設置された金属リングと、金属カバーと金属リアケースとを含み、前記金属リングは、前記金属カバーの外側を取り囲むように設けられ、前記金属リングと前記金属カバーは間隔を隔てて設けられ、前記金属カバーと前記金属リアケースは間隔を隔てて設けられ、前記アンテナモジュールは、接地端を有するマザーボードとＬＤＳアンテナを備え、前記マザーボードは、前記ＬＤＳアンテナの接地を制御するスイッチング回路を含み、前記スイッチング回路は前記マザーボードの接地端と電気的に接続されるとともに、前記接地端のオンオフを制御し、前記マザーボードは前記金属カバー及び前記金属リングと電気的に接続され、前記金属カバー及び前記金属リングは前記ＬＤＳアンテナと結合接続されている。

本発明が提供する前記移動端末装置の一つの好ましい実施例において、前記移動端末装置は、更にスピーカーを備え、前記スピーカーは、前記マザーボードに固定設置され、且つ前記マザーボードと電気的に接続され、前記スピーカーは前記金属カバーと対向するように設置され、前記ＬＤＳアンテナは、レーザー照射により前記スピーカーの外面に設置されている。

本発明が提供する前記移動端末装置の一つの好ましい実施例において、前記アンテナモジュールは、ブラケットを更に備え、前記ブラケットは、前記マザーボードに固定設置され、前記ＬＤＳアンテナは、レーザー照射により前記ブラケットに設置されている。

本発明が提供する前記移動端末装置の一つの好ましい実施例において、前記金属筐体は、第１のスリット及び第２のスリットを更に備え、前記金属カバーと前記金属リアケースは、前記第１のスリットにより間隔を隔てて設けられ、前記金属リングと前記金属カバーは、前記第２のスリットにより間隔を隔てて設けられ、前記第１のスリットと前記第２のスリットは非導電材料で充填されている。

本発明が提供する前記移動端末装置の一つの好ましい実施例において、前記金属カバーと前記金属リングは、前記アンテナモジュールの放射体である。

本発明が提供する前記移動端末装置の一つの好ましい実施例において、前記アンテナモジュールは、低周波数帯域の８２４〜９６０ＭＨｚ、高周波数帯域の１７１０〜２６９０ＭＨｚで動作する。

〔発明の効果〕
従来技術と比べ、本発明が提供する移動端末装置は以下の有益な効果を有する。

１．本発明において、全金属の携帯電話の金属ケースの一部を金属放射体とし、ＬＤＳと結合する。結合する前（ＬＤＳアンテナがアンテナとして接続されていない）、金属ケースは放射体として、アンテナモジュールが動作するアンテナ周波数帯域は低周波数の８８０〜９６０ＭＨｚ、及び高周波数の２３００〜２６９０ＭＨｚである。結合した後（ＬＤＳアンテナは無給電アンテナとされている）、動作するアンテナの周波数帯域は、低周波数の８２４〜８９４ＭＨｚ、及び高周波数の１７１０〜２１７０ＭＨｚである。ＬＤＳアンテナの接地を制御するスイッチング回路を設置することにより、即ち、ＬＤＳアンテナが無給電アンテナとして接続されるか、又はアンテナとして接続されないかを制御することにより、アンテナモジュールは、低周波数帯域の８２４〜９６０ＭＨｚ、及び高周波数帯域の１７１０〜２６９０ＭＨｚで動作することができ、高周波数帯域が広く、低周波数帯域が広く、性能が良いという利点を有する。これにより、本発明に係る移動端末がより高い通信要求を満足できるようにする。

２．ＬＤＳアンテナは、アンテナの一部とすることができ、ＬＤＳのパターンの寸法を調節することにより共振周波数を調節することができるため、調節方法が簡単であり、実行性が高い。

３．ＬＤＳアンテナは、直接的にレーザー照射によりスピーカーの筐体の外面に設置することができる。ＬＤＳアンテナをスピーカーの外面にレーザー照射によって設置することにより、別途ブラケットを設けることを省くことができ、素子の数を減少させ、移動端末装置全体の軽薄化に有利である。

４．ＬＤＳアンテナはレーザー照射によりブラケットに設置することもできる。ブラケットは、独立の素子として固定されやすく、また、加工が便利である。

５．スイッチング回路によってＬＤＳアンテナの接続状態を制御することにより、高周波数の場合、広い帯域が必要である設計要求を満足することができ、低周波数の場合の帯域もある程度改善することができる。これにより、本体が全金属である場合、ＬＴＥアンテナの高周波数帯域及び低周波数帯域の設計要求を満足することができる。

６．金属放射体としての金属リングと金属カバーは、第２のスリットにより間隔を隔てて設けられ、金属カバーと金属リアケースは、第１のスリットにより間隔を隔てて設けられ、第１のスリットと第２のスリットは、非導電材料で充填されている。これにより、アンテナがエネルギーを放射しやすい。

〔図面の簡単な説明〕
本発明の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下は実施例の記述に必要な図面について簡単に説明する。自明なこととして、以下に記述する図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働を要しない場合、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
〔図１〕本発明が提供する移動端末装置の一つの好ましい実施例の分解斜視構成を示す図である。
〔図２〕図１に示す移動端末装置の金属ケースの外観図である。
〔図３〕図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのリターンロスを示す図である。
〔図４〕図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのアンテナ効率を示す図Ａである。
〔図５〕図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのアンテナ効率を示す図Ｂである。

〔発明を実行するための態様〕
以下は、本発明の実施例における図面に合わせて、本発明の実施例における技術案について明確、且つ完全に説明する。自明なこととして、説明する実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。本発明の実施例に基づき、当業者が創造的な労働を要しない場合、得る他の実施例はすべて本発明の保護範囲に含まれる。

図１を図２と共に参照し、図１は本発明が提供する移動端末装置の一つの好ましい実施例の分解斜視構成を示す図である。図２は図１に示す移動端末装置の金属ケースの外観図である。前記移動端末装置１は、全金属筐体を有し、具体的にはスマートフォン、タブレットＰＣ、及びノートパソコンなどの移動端末装置であってもよい。理解を容易にするために、以下の実施例において、スマートフォンを例として説明する。

前記移動端末装置１は、収納空間を有する金属ケース１１と、アンテナモジュール１３と、スピーカー１５と、ＵＳＢモジュール１７とを備え、前記アンテナモジュール１３、スピーカー１５及びＵＳＢモジュール１７はいずれも前記収納空間に収納されている。

前記金属ケース１１は、金属筐体１１１及び金属フレーム１１３を含み、前記金属筐体１１１は前記金属フレーム１１３と共に囲んで前記収納空間を形成する。

前記金属筐体１１１は、金属リング１１１１と、金属カバー１１１３と、前記バックケース１１１５と、第１のスリット１１１７と、第２のスリット１１１９とを備える。前記金属リング１１１１は、前記金属カバー１１１３の外側を取り囲むように設けられ、前記金属カバー１１１３は、前記アンテナモジュール１３寄りに設けられ、前記金属リング１１１１と前記金属カバー１１１３は、本発明において前記アンテナモジュール１３の放射体とされている。前記金属リング１１１１と前記金属カバー１１１３は、前記第２のスリット１１１９により間隔を隔てて設けられ、前記金属カバー１１１３と前記金属リアケース１１１５は、前記第１のスリット１１１７により間隔を隔てて設けられている。前記第１のスリット１１１７と前記第２のスリット１１１９は、非導電材料で充填することができ、充填材は、プラスチックまたはガラスなどの材質であってもよい。非導電材料で前記第１のスリット１１１７及び前記第２のスリット１１１９を充填することにより、アンテナがエネルギーを放射するようにすることができる。前記第１のスリット１１１７及び前記第２のスリット１１１９が充填材に充填されることにより、接続構造１２０が形成される。すなわち、前記金属リング１１１１と、前記金属カバー１１１３と、前記金属リアケース１１１５と前記金属フレーム１１３との四者の間は、前記接続構造１２０により、完全な金属ケース構造を形成する。具体的に、前記金属カバー１１１３の幅は７〜９ｍｍであり、前記第１のスリット１１１７の幅は０．８〜１．２ｍｍであり、前記第２のスリット１１１９の幅は０．４〜０．６ｍｍである。前記金属カバー１１１３の幅とは、水平平面において、前記金属カバー１１１３の寸法の長さのうち、短い方の辺の長さを指す。本発明において、前記金属リアケース１１１５は、前記アンテナモジュール１３のマザーボードの接地とすることができる。

前記金属フレーム１１３は、前記金属リアケース１１１５の外側を取り囲むように設けられ、前記金属リアケース１１１５と一体成形された構造となっている。

前記アンテナモジュール１３は、アンテナ本体１３１と、マザーボード１３３と、接点バネ１３５とを含む。

前記アンテナ本体１３１は、ＬＤＳアンテナ（図示せず）及びブラケット１３１１を備える。よく知られているように、アンテナモジュールの長さ、高さなどのパラメータに対する設定は、直接的に前記アンテナモジュールの性能に影響を与える。本発明において、前記金属リング１１１１及び／又は前記金属カバー１１１３を前記ＬＤＳアンテナと結合接続し、無線電波を調節・受信または送信するためのアンテナを形成する。前記ＬＤＳアンテナは、レーザー照射によりプラスチック部材に設置されている。前記ＬＤＳアンテナは、ＬＤＳｐａｔｔｅｒｎの寸法を調節することにより、共振周波数を調節することができる。調節方法は、簡単であり、実行性が高い。具体的に、前記ＬＤＳアンテナは、レーザー照射により前記スピーカー１５の筐体の外面に設置されてもよく、レーザー照射により前記ブラケット１３１１に設置されてもよい。レーザー照射により前記ＬＤＳアンテナを前記スピーカー１５の筐体の表面に設置することにより、別途ブラケットを用いることを省くことができ、素子の数を減少させ、移動端末装置１全体の軽薄化に有利である。レーザー照射により前記ＬＤＳアンテナを前記ブラケット１３１１に設置する場合、前記ブラケット１３１１が前記マザーボード１３３に固定設置され、且つ前記スピーカー１５と、前記マザーボード１３３の同一側に位置し、ブラケット１３１１は、独立の素子として固定されやすく、また、加工が便利である。

前記マザーボード１３３は前記金属カバー１１１３と対向するように設けられ、接地端（図示せず）とスイッチング回路（図示せず）とを含む。前記アンテナモジュール１３は、前記接地端により、前記金属ケース１１を介して接地するようにすることができる。前記スイッチング回路は、前記ＬＤＳアンテナの接地処理を制御するためのものであり、前記スイッチング回路と前記接地端との接続または切断を制御することにより、前記ＬＤＳアンテナが無給電アンテナとして接続されるか、またはアンテナとして接続されないか（前記金属リング１１１１及び前記金属カバー１１１３のみがアンテナ放射体とされる）を制御し、これにより、前記アンテナモジュール１３がより広い高周波数帯域及びより広い低周波数帯域をカバーするようにする。具体的に、回路がオフの状態にあるとき、ＬＤＳは、無給電アンテナとして前記金属放射体と結合し、生じる高周波共振は１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚであり、生じる低周波共振は８２４ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚである。回路がオンの状態にあるとき、アンテナモジュール１３が満足するアンテナ周波数帯域は低周波数の８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ、高周波数の２３００ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚである。前記スイッチング回路を制御することにより、本発明におけるアンテナモジュール１３が、低周波数の８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ、高周波数の１７１０ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚの帯域で動作できるようにする。これにより、高周波数の帯域を広くすると共に、低周波数帯域の性能を改善することができる。これにより、本体が全金属である場合、ＬＴＥアンテナの広帯域の設計要求を満足することができる。

それとともに、前記マザーボード１３３は、更にマッチング回路（図示せず）とアンテナスイッチ（図示せず）とを含むことができる。前記アンテナスイッチにより前記ＬＤＳアンテナを異なるマッチング回路に接続することによって、それが異なる負荷特性を有するようにする。これに加えて、異なる共振周波数を有することができ、その帯域を広くする。

前記接点バネ１３５は、前記マザーボード１３３に溶接され、複数であってもよく、前記金属リング１１１１及び前記金属カバー１１１３を前記マザーボード１３３と電気的に接続するために用いられる。

前記スピーカー１５は前記マザーボード１３３と電気的に接続され、前記スピーカー１５の筐体の表面にＬＤＳアンテナが嵌込められ、設置されているとき、前記スピーカー１５は、前記マザーボード１３３に固定される必要があり、前記ＬＤＳが前記金属ケース１１との距離が一致するようにし、アンテナの周波数オフセットや整合性が悪いという欠陥を避けるようにする。具体的に、前記スピーカー１５を前記マザーボード１３３と係合接続することができる。

前記ＵＳＢモジュール１７は、前記マザーボード１３３と電気的に接続され、前記スピーカー１５と、前記マザーボード１３３の同一側に設けられ、前記ＵＳＢモジュール１７は、データを伝送し、携帯電話を充電可能なインタフェースを提供するためのものである。

図３を参照し、図３は図１に示す前記移動端末装置のアンテナモジュールのリターンロスを示す図である。当該図３は、ＬＤＳアンテナが金属ケースと結合することにより、共振が生じる七つの周波数ポイントのリターンロスを示し、それぞれは以下のとおりである。

ポイント１：８２４ＭＨｚ、−４．７９００ｄＢ、
ポイント２：８８０ＭＨｚ、−１４．３１７ｄＢ、
ポイント３：９６０ＭＨｚ、−３．３０９９ｄＢ、
ポイント４：１．７１ＧＨｚ、−８．９７７５ｄＢ、
ポイント５：２．１７ＧＨｚ、−４．９９０９ｄＢ、
ポイント６：２．３０ＧＨｚ、−５．０３６８ｄＢ、
ポイント７：２．６９ＧＨｚ、−９．７４０１ｄＢ。

それとともに、アンテナの元の状態（金属ケースの一部のみが金属放射体とされている）でのリターンロスの状況を示す。これによりわかるように、本発明が提供するアンテナモジュールは、高周波数帯域が広く（その高周波数帯域が１７１０ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚに達することができる）、低周波数帯域の性能が良い（その低周波数帯域が８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚに達することができる）というメリットを有する。

図４及び図５を参照し、図４は図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのアンテナ効率を示す図Ａである。図５は図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのアンテナ効率を示す図Ｂである。表１及び表２におけるアンテナモジュールの高周波数帯域及び低周波数帯域でのアンテナ効率のデータに合わせて、本発明が提供する技術案は、高周波数帯域及び低周波数帯域のいずれにおいても動作することができ、且つ放射効率を著しく向上させることができる。

本発明における移動端末装置１は、以下の有益な効果を有する。

１．本発明において、全金属の携帯電話の金属ケース１１の一部を金属放射体とし、ＬＤＳと結合する。結合する前（ＬＤＳアンテナがアンテナとして接続されていない）、金属ケース１１を放射金属体として、アンテナモジュール１３が動作するアンテナ周波数帯域は低周波数の８８０〜９６０ＭＨｚ、及び高周波数の２３００〜２６９０ＭＨｚである。結合した後（ＬＤＳアンテナは無給電アンテナとされている）、動作するアンテナの周波数は、低周波数の８２４〜８９４ＭＨｚ、及び高周波数の１７１０〜２１７０ＭＨｚである。ＬＤＳアンテナの接地を制御するスイッチング回路を設置することにより、即ち、ＬＤＳアンテナが無給電アンテナとして接続されるか、又はアンテナとして接続されないかを制御することにより、アンテナモジュール１３は、低周波数帯域の８２４〜９６０ＭＨｚ、及び高周波数帯域の１７１０〜２６９０ＭＨｚで動作することができ、高周波数帯域が広く、低周波数帯域が広く、性能が良いという利点を有する。これにより、本発明に係る移動端末がより高い通信要求を満足できるようにする。

２．ＬＤＳアンテナは、アンテナの一部とすることができ、ＬＤＳのパターンの寸法を調節することにより共振周波数を調節することができるため、調整方法が簡単であり、実行性が高い。

３．ＬＤＳアンテナは、直接的にレーザー照射によりスピーカー１５の筐体の外面に設置することができる。ＬＤＳアンテナをスピーカー１５の外面にレーザー照射によって設置することにより、別途ブラケットを設けることを省くことができ、素子の数を減少させ、移動端末装置全体の軽薄化に有利である。

４．ＬＤＳアンテナはレーザー照射によりブラケット１３１１に設置することもできる。ブラケット１３１１は、独立の素子として固定されやすい。また、加工が便利である。

５．スイッチング回路によってＬＤＳアンテナの接続状態を制御することにより、高周波数の場合、幅広い帯域が必要である要求を満足することができ、低周波数の場合の帯域もある程度改善することができる。これにより、本体が全金属である場合、ＬＴＥアンテナの高周波数帯域及び低周波数帯域の設計要求を満足することができる。

６．金属放射体としての金属リング１１１１と金属カバー１１１３は、第２のスリット１１１９により間隔を隔てて設けられ、金属カバー１１１３と金属リアケース１１１５は、第１のスリット１１１７により間隔を隔てて設けられ、第１のスリット１１１７と第２のスリット１１１９は、非導電材料で充填されている。これにより、アンテナがエネルギーを放射しやすい。

上述したのは本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者にとって、本発明に対して種々の変更及び修正をすることができる。本発明の主旨及び原則の枠組み内でなされたすべての修正、均等な置き換え、改良などは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれなければならない。

本発明が提供する移動端末装置の一つの好ましい実施例の分解斜視構成を示す図である。図１に示す移動端末装置の金属ケースの外観図である。図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのリターンロスを示す図である。図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのアンテナ効率を示す図Ａである。図１に示す移動端末装置のアンテナモジュールのアンテナ効率を示す図Ｂである。

Claims

収納空間を有する金属ケースと、前記収納空間に収納されたアンテナモジュールとを備える移動端末装置であって、
前記金属ケースは、金属筐体を備え、前記金属筐体は、互いに組み立てられて設置された金属リングと、金属カバーと金属リアケースとを含み、前記金属リングは、前記金属カバーの外側を取り囲むように設けられ、前記金属リングと前記金属カバーは間隔を隔てて設けられ、前記金属カバーと前記金属リアケースは間隔を隔てて設けられ、
前記アンテナモジュールは、接地端を有するマザーボードとＬＤＳアンテナを備え、前記マザーボードは、前記ＬＤＳアンテナの接地を制御するスイッチング回路を含み、前記スイッチング回路は前記マザーボードの接地端と電気的に接続されるとともに、前記接地端のオンオフを制御し、前記マザーボードは前記金属カバー及び前記金属リングと電気的に接続され、前記金属カバー及び前記金属リングは前記ＬＤＳアンテナと結合接続されている、ことを特徴とする移動端末装置。
前記移動端末装置は、更にスピーカーを備え、前記スピーカーは、前記マザーボードに固定設置され、且つ前記マザーボードと電気的に接続され、前記ＬＤＳアンテナはレーザー照射により前記スピーカーの外面に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の移動端末装置。
前記アンテナモジュールは、ブラケットを更に備え、前記ブラケットは、前記マザーボードに固定設置され、前記ＬＤＳアンテナは、レーザー照射により前記ブラケットに設置されていることを特徴とする請求項１に記載の移動端末装置。
前記金属筐体は、第１のスリット及び第２のスリットを更に備え、前記金属カバーと前記金属リアケースは、前記第１のスリットにより間隔を隔てて設けられ、
前記金属リングと前記金属カバーは、前記第２のスリットにより間隔を隔てて設けられ、
前記第１のスリットと前記第２のスリットは非導電材料で充填されている、ことを特徴とする請求項１に記載の移動端末装置。
前記金属カバーと前記金属リングは、前記アンテナモジュールの放射体であること、を特徴とする請求項１に記載の移動端末装置。
前記アンテナモジュールの動作周波数帯域は、低周波数帯域の８２４〜９６０ＭＨｚ、高周波数帯域の１７１０〜２６９０ＭＨｚである、ことを特徴とする請求項１に記載の移動端末装置。