JPWO2006112160A1 - 折畳式携帯無線機 - Google Patents

Abstract

小型化および薄型化を実現した上で机上における高いアンテナ性能を確保できる折畳式携帯無線機を提供する。 アンテナ素子９は、下ケース１０内に主要部が筐体幅方向と略平行に配置され、下ケース１０の内部に配置された回路基板１１上の整合回路１３に例えばバネ接触や半田付けにより接続される。整合回路１３は無線回路１４に接続される。導体素子３は、上ケース１内に配置され、一端を上回路基板２のグランドパターンに接続され、他端は開放される。特に、導体素子３は主要部がアンテナ素子９と略平行に配置され、上回路基板２のグランドパターンとの接続部はヒンジ部５側において、アンテナ素子給電部側に配置される。接続線６は、ヒンジ部５内に配置され、上回路基板２のグランドパターンと下回路基板１１のグランドパターンとを接続している。

Description

本発明は、折畳式携帯無線機の内蔵アンテナに関し、特に、高いアンテナ性能を有する折り畳み型携帯電話用内蔵アンテナに関する。

折畳式の携帯電話機は、一般に、上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有するものであり、開いた状態と閉じた状態の２つの状態をとり得る。このため、開いて使用する状態（開状態）で閲覧する表示画面を大型化できるといった利便性と、閉じて使用する状態（閉状態）ではコンパクトな形状にすることができるという携帯容易性の２つの利点を有している。

さらに近年では、小型化および薄型化が折畳式携帯電話に求められている。

従来の折畳式携帯無線機用アンテナとしては、例えば、特開平１０−８４４０６号公報に開示されているような、上筐体基板からアンテナを給電、下筐体内に無給電素子を装荷し、筐体を閉じた状態における指向性を制御する構成が知られている。

また、従来の折畳式携帯無線機用アンテナとしては、例えば、特開２００４−２２９１４１号公報に開示されているような、上筐体先端に逆Ｆアンテナを配置し、表示部側に反射板を設け指向性を制御する構成が知られている。

しかしながら、特開平１０−８４４０６号公報の携帯無線機では筐体内に約半波長の電気長をもつ導体素子を配置すると、筐体の小型化が難しくなるという課題があった。

しかしながら、特開２００４−２２９１４１号公報の携帯無線機では、上筐体にアンテナ素子を配置することから、上筐体の薄型化が難しくなるという課題があった。

また、下筐体にアンテナ素子を配置すると、机上に携帯無線機を配置した場合において指向性が地面の方向に向いている場合が多く、基地局からの到来波方向である仰角２０度〜４０度方向と一致せず、受信感度が比較的悪くなるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化および薄型化を実現した上で、携帯無線機を机上に配置した場合における高いアンテナ性能を確保できる携帯無線機を提供することにある。

本発明の折畳式携帯無線機は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、前記第２の筐体内部に設けられた回路基板と、前記回路基板上の無線回路に接続された前記回路基板のヒンジ側端部に配置された第１給電部と、前記第２の筐体内に設けられ、前記第１給電部から給電されたアンテナ素子と、前記第１の筐体内部に設けられた導体板と、前記第１の筐体内部に配置された電気長が動作周波数において略１／４波長である導体素子とを備え、前記導体素子の一端を前記導体板の前記第１給電部近傍の位置に電気的に接続し、前記導体素子の他端を開放し、前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとを電気的に接続し、前記接続が前記第１給電部近傍である。この構成により、机上に携帯無線機を配置した状態において高いアンテナ性能を実現することができる。

また、本発明の折畳式携帯無線機においては、前記導体素子の主要部と前記アンテナ素子の主要部とを略平行に配置することが可能である。この構成により、机上に携帯無線機を配置した状態において高いアンテナ性能を実現することができる。

また、本発明の折畳式携帯無線機は、前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとを所定の値のリアクタンス素子を介して接続することが可能である。この構成により、机上に携帯無線機を配置した状態において高いアンテナ性能を実現することができる。

また、本発明の折畳式携帯無線機は、前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成され、前記第１筐体に設けた第１ヒンジ部及び前記第２の筐体に設けた第２ヒンジ部と、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に回動可能に支持する連結部とを備え、前記第１ヒンジ部は前記導体板の前記ヒンジ部側の端部に電気的に接続しているとともに、前記第２ヒンジ部は前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置し、前記第１給電部近傍の第２ヒンジ部側端部に設けられる第２給電部と、前記第１給電部と前記第２給電部とを選択的に無線回路に接続するアンテナ切替回路と、前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段とを備え、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第１給電部と前記無線回路を接続し、前記第２給電部は所定のリアクタンス回路を介して接地し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開いている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第２給電部と前記無線回路を接続し、前記第１給電部は所定のリアクタンス回路を介して接地することが可能である。この構成により、机上に折畳式携帯無線機を配置した状態において高いアンテナ性能を実現することができ、局所平均ＳＡＲが低く自由空間および通話状態において高いアンテナ性能を確保することができる。

本発明は、小型化および薄型化を実現した上で、机上に配置した場合において高いアンテナ性能を確保できる折畳式携帯無線機を提供することにある。

第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の斜視図 第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の基本構成図であり、図２（ａ）は＋Ｚ方向から見た図であり、図２（ｂ）はＹ方向から見た図であり、図２（ｃ）は−Ｚ方向から見た図 机上待ち受け状態座標系のおよび基地局からの到来波方向を示す図 第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の指向性の図 第２実施形態に係る折畳式携帯無線機の基本構成図であり、図５（ａ）は＋Ｚ方向から見た図であり、図５（ｂ）はＹ方向から見た図であり、図５（ｃ）は−Ｚ方向から見た図 第２実施形態に係る筐体を閉じた場合のアンテナ選択動作図 第２実施形態に係る筐体を開いた場合のアンテナ選択動作図 通話状態における折畳式携帯無線機と人体との位置関係図

符号の説明

１ 上ケース
２ 上回路基板
３ 導体素子
４ 回転軸
５ ヒンジ部
６ 接続線
７ 給電ランド
８ 給電ピン
９ アンテナ素子
１０ 下ケース
１１ 下回路基板
１２ 上カバー

以下、本発明の実施形態の折畳式携帯無線機について、添付図面を用いて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の折畳式携帯無線機を図１、図２に示す。

図１において、上ケース１と下ケース１０とがヒンジ部５で連結された構造によって折畳式携帯無線機が構成されており、ヒンジ部５を中心として回動することにより、筐体部分を閉じた「閉状態」と開いた「開状態」の２つの状態をとり得る。なお、上ケース１と下ケース２は、絶縁体である樹脂の成型品により構成されている。上ケース１が本発明における第１の筐体を構成し、下ケース１０が本発明における第２の筐体を構成すると考えられるが、下ケース１０が第１の筐体を構成し、上ケース１が第２の筐体を構成するような構成にすることも可能である。

上ケース１内には上回路基板２（これが「導体板」を構成する）、下ケース１０内には下回路基板１１が配置されており、両者は携帯無線機の各種機能を実現する回路部品が実装されたプリント基板であり、そのほぼ全面に回路の接地電位となるグランドパターンが形成されている。

アンテナ素子９は、下ケース１０内に主要部が筐体幅方向と略平行に配置され、下ケース１０の内部に配置された回路基板１１上の整合回路１３に給電用ランド７及び給電バネ８を介して接続される。本例では、給電用ランド７及び給電バネ８が、第１給電部（アンテナ素子給電部）を構成する。整合回路１３は無線回路１４に接続される。また、アンテナ素子９は、長さが動作周波数における４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯で３７ｍｍ程度）であり、間隔ｈ２（例えば、１０ｍｍ程度）を隔てて回路基板１１と略平行に配置される。特に、アンテナ素子９は筐体幅方向と略平行に配置される。

導体素子３は、上ケース１内に配置され、一端を上回路基板２のグランドパターンにバネ接触や半田付けにより接続され、他端は開放される。また、導体素子３は、長さが動作周波数において４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯で３７ｍｍ程度）であり、間隔ｈ１（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて上回路基板２と略平行に配置される。特に、導体素子３は主要部がアンテナ素子９と略平行に配置され、上回路基板２のグランドパターンとの接続部はヒンジ部５側において、アンテナ素子給電部側に配置される。言い換えると、導体素子３の一端は、上回路基板２における、閉じ状態で対向する他の筐体１０内におけるアンテナ素子給電部（第１の給電部）の近傍の位置に電気的に接続されている。

接続線６は、ヒンジ部５内に配置され、上回路基板２のグランドパターンと下回路基板１１のグランドパターンとを接続する電気的接続部を構成する。また、接続線６は筐体の開閉動作によって断線しないように、柔軟な素材であるフレキシブル基板や導線などで構成されバネ接続や半田付けにより接続される。特に、接続線６と上回路基板２のグランドパターンとの接続点と、導体素子３と上筐体グランドパターンとの接続点とは間隔Ｌ１（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて配置される。また、接続線６と下回路基板１１のグランドパターンとの接続点と、アンテナ素子９の給電点とは間隔Ｌ２（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて配置される。また、接続線６の長さはＬ３（例えば、１０ｍｍ程度）に設定される。すなわち、接続線６はアンテナ素子給電部の近傍において、上回路基板２と下回路基板１１のグランドパターンを接続する。

次に、本実施形態におけるアンテナの動作原理について説明する。本実施形態における折畳式携帯無線機において、導体素子３と接続線６がない場合、図３の座標系において筐体閉状態で机上に置かれた場合、アンテナ素子９が下ケース１０側に配置されているため、図４（ａ）に示すように指向性が−Ｚ方向（地面の方向）に向けられる傾向となり、基地局からの到来波方向である仰角２０度〜４０度方向（図３の矢印方向）と一致せず受信感度が比較的悪くなる。

ここで、接続線６が存在すると、上回路基板２と下回路基板１１とのグランドパターンが強結合となり、上回路基板２にアンテナ電流が分布する。さらに、導体素子３が存在すると、導体素子３が地線として動作し、導体素子３上にアンテナ電流が多く分布する。また、アンテナ素子９上の電流と導体素子３上の電流とに位相差が発生するため、図４（ｂ）に示すように到来波方向に指向性が向けられ、基地局からの到来波方向である仰角２０度〜４０度方向（図３の矢印方向）と一致し、接続線６と導体素子３がない場合と比較し受信感度が２ｄＢ改善する。

なお、前述でアンテナ素子９の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであればよい。

また、図１、図２においてアンテナ素子９はモノポール構成としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであれば、逆Ｆアンテナ、ヘリカルアンテナであってもよい。

また、前述で導体素子３の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において地線として共振得られる長さであればよい。

また、前述で接続線６と上回路基板２のグランドパターンとの接続点と、導体素子３と上筐体グランドパターンとの接続点との間隔Ｌ１を５ｍｍ程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

また、前述で接続線６と下回路基板１１のグランドパターンとの接続点と、アンテナ素子９の給電点との間隔Ｌ２を５ｍｍ程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

また、前述で接続線６の長さＬ３を１０ｍｍ程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の折畳式携帯無線機を図５に示す。図５において図２と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、その詳細な説明を省略する。

上ケース１の−Ｚ側の面、すなわち一般に表示部が配置される面には、金属フレーム１２ａが装着されている。一般に、金属フレーム１２ａは、高い導電性を有し、かつ、軽量で強度が高い金属、例えばマグネシウム合金が用いられる。これにより、薄型形状である上ケース１の強度を確保するとともに、金属フレーム１２ａがアンテナ素子（これが「第２アンテナ素子」を構成する）としても動作する。一般に、金属フレーム１２ａの長辺の長さは９０ｍｍ程度である。また、上回路基板２の接地電位であるグランドパターンと金属フレーム１２ａとはネジで共締めされるなどして接続される。

導体素子３は、上ケース１内に配置され、一端を上回路基板２のグランドパターンにバネ接触や半田付けにより接続され、他端は開放される。また、導体素子３は、長さが動作周波数において４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯で３７ｍｍ程度）であり、間隔ｈ１（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて上回路基板２と略平行に配置される。特に、導体素子３は主要部がアンテナ素子９と略平行に配置され、上回路基板２のグランドパターンとの接続部はヒンジ部５側において、アンテナ素子給電部側に配置され、後述する「回転軸４と金属フレーム１との接続点」と「導体素子３と上回路基板２のグランドパターンとの接続点」とはＬ１ａ（例えば、５ｍｍ）を隔てて配置される。

ヒンジ部５は、金属フレーム１２ａの下端（これが「第１ヒンジ部」を構成する）、ヒンジ金具４ａ（これが「第２ヒンジ部」を構成する）及び回転軸４によって構成されている。金属フレーム１２ａ、ヒンジ金具４ａ及び回転軸４は、導電性の金属で構成されており、それぞれの間の接触点において電気的に導通するように構成される。金属フレーム１２ａ、ヒンジ金具４ａ及び回転軸４は、後述する第２の給電部を介して、上回路基板２と下回路基板１１のグランドパターンとを電気的に接続する電気的接続部を構成する。また、金属フレーム１２ａの下端とヒンジ金具４ａとは、連結手段に該当する回転軸４により回動可能なように連結される。

下ケース１０には、ヒンジ部５寄りにアンテナ素子９（これが「第１アンテナ素子」を構成している）が設置されている。また、アンテナ素子９は、その一端に設けた給電用ランド７が給電用バネ８を介してアンテナ制御回路部１５に接続され、他端が開放される。

ヒンジ金具４ａの一端（図５では右側）は、給電用ランド１６と給電用バネ１７を介してアンテナ制御回路部１５に接続される。給電用ランド１６と給電用バネ１７は第２の給電部を構成する。

給電用ランド７と給電用ランド１６とは所定の距離Ｌ２ａ（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて配置される。

また、下ケース１０内に設けた前述のアンテナ制御回路部１５は、図６に示すように、整合回路１８、整合回路１９、高周波スイッチ２０、高周波スイッチ２１、終端リアクタンス素子２３、および終端リアクタンス素子２４から構成されている。

また、前述のアンテナ制御回路部１５には、無線回路部１４、開閉検出装置２５が接続されている。開閉検出装置２５は、例えばホール素子などで構成され、開閉検出装置２５とアンテナ制御回路部１５とが連動することで、筐体の開閉に応じて無線回路部とアンテナ素子との接続を切替することができる。

次に、本実施形態に係る折畳式携帯無線機の筐体である上ケース１と下ケース１０の（Ｉ）閉状態及び（ＩＩ）開状態における作用について説明する。

（Ｉ）図６は、折畳式携帯無線機の上ケース１と下ケース１０を閉じた「閉状態」において、無線回路部１４がアンテナ素子９を選択し、ヒンジ金具４ａが終端リアクタンス素子２４に接続されている状態を示している。また、ヒンジ金具４ａは金属フレーム１２ａとヒンジ部５を介し接続されている。

このとき、アンテナ素子９は、高周波スイッチ２０、整合回路１８、給電用ランド７、給電用バネ８を介して無線回路１４に接続され、アンテナとして給電される。

ヒンジ金具４ａは、給電用バネ１７、給電用ランド１６、整合回路１９、高周波スイッチ２１、終端リアクタンス素子２４を介して下回路基板１１の接地電位であるグランドパターンに接地される。このとき、終端リアクタンス素子２４の値を調節して、ヒンジ金具４ａ側から整合回路１９を見たインピーダンスを低くするように、すなわち、金属フレーム１２ａと下回路基板１１のグランドパターンとが接続され、上回路基板２と下回路基板１１とが高周波的に「強結合」状態となる。

このように、筐体を閉じた状態において、第１の実施形態と同様の作用を得ることができ、導体素子３と給電バネ１７がない場合と比較し机上における受信感度が２ｄＢ程度改善する。

（ＩＩ）図７は、折畳式携帯無線機の上ケース１と下ケース１を開いた「開状態」において、無線回路部１４がヒンジ金具４ａを選択し、アンテナ素子９が終端リアクタンス素子２３に接続されている状態を示している。また、ヒンジ金具４ａは金属フレーム１２ａとヒンジ部５を介し接続されている。

このとき、金属フレーム１２ａ（これが「第２のアンテナ素子」を構成する）は、ヒンジ金具４ａ、給電バネ１７、給電用ランド１６、整合回路１９、高周波スイッチ２１を介し無線回路１４に接続され、アンテナとして給電され、筐体全体がダイポールアンテナとして動作する。筐体全体がアンテナとして動作しているため、アンテナの電気的体積が高いため、広帯域・高アンテナ効率特性のアンテナ性能を得ることができる。

また、アンテナ素子９は、給電用バネ８、給電用ランド７、整合回路１８、高周波スイッチ２０、終端リアクタンス素子２３を介し接続される。このとき、終端リアクタンス素子２３の値を調整して、アンテナ素子９から整合回路１８を見たインピーダンスを低くするように、すなわち、アンテナ素子９と下回路基板１１のグランドパターンとが接続される状態となり、地線として動作する。

また、導体素子３は上回路基板２のグランドパターンに接続された地線として動作する。

一般に、図８に示すように使用者が携帯無線機を人体頭部近傍で通話した「通話状態」において、アンテナ素子と人体とが近接すると局所平均ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ：比吸収率）が比較的高くなる。本実施形態の携帯無線機においても、導体素子３とアンテナ素子９がない場合、給電部付近であるヒンジ部５にアンテナ電流が集中し、比較的ＳＡＲが高くなる。

ここで、導体素子３とアンテナ素子９が存在すると、各々の素子が地線として動作しアンテナ電流が人体２６から遠い導体素子３上とアンテナ素子９上に集中し、人体２６とアンテナ電流を離すことができ、３０％程度ＳＡＲを低減できる。

以上のように、本実施の形態無線機は、閉状態では机上において高いアンテナ性能を確保でき、開状態では低ＳＡＲかつ高いアンテナ性能を確保できる。

なお、前述でアンテナ素子９の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであればよい。

また、図５、図６、図７においてアンテナ素子９はモノポール構成としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであれば、逆Ｆアンテナ、ヘリカルアンテナであってもよい。

また、前述で導体素子３の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において地線として共振得られる長さであればよい。

また、前述で「回転軸４と金属フレーム１との接続点」と「導体素子３と上回路基板２のグランドパターンとの接続点」との距離Ｌ１ａを５ｍｍとしたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

また、前述で給電用ランド７と給電用ランド１６との間隔Ｌ２ａを５ｍｍ程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

本出願は、２００５年３月３０日出願の日本特許出願（特願２００５−０９９０７６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

以上のように、本発明は、小型化および薄型化を実現した上で、机上における高いアンテナ性能を確保できるので、折畳式携帯無線機の無線通信性能の高性能化に有用である。

本発明は、折畳式携帯無線機の内蔵アンテナに関し、特に、高いアンテナ性能を有する折り畳み型携帯電話用内蔵アンテナに関する。

折畳式の携帯電話機は、一般に、上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有するものであり、開いた状態と閉じた状態の２つの状態をとり得る。このため、開いて使用する状態（開状態）で閲覧する表示画面を大型化できるといった利便性と、閉じて使用する状態（閉状態）ではコンパクトな形状にすることができるという携帯容易性の２つの利点を有している。

さらに近年では、小型化および薄型化が折畳式携帯電話に求められている。

従来の折畳式携帯無線機用アンテナとしては、例えば、特開平１０−８４４０６号公報に開示されているような、上筐体基板からアンテナを給電、下筐体内に無給電素子を装荷し、筐体を閉じた状態における指向性を制御する構成が知られている。

また、従来の折畳式携帯無線機用アンテナとしては、例えば、特開２００４−２２９１４１号公報に開示されているような、上筐体先端に逆Ｆアンテナを配置し、表示部側に反射板を設け指向性を制御する構成が知られている。

しかしながら、特開平１０−８４４０６号公報の携帯無線機では筐体内に約半波長の電気長をもつ導体素子を配置すると、筐体の小型化が難しくなるという課題があった。

しかしながら、特開２００４−２２９１４１号公報の携帯無線機では、上筐体にアンテナ素子を配置することから、上筐体の薄型化が難しくなるという課題があった。

また、下筐体にアンテナ素子を配置すると、机上に携帯無線機を配置した場合において指向性が地面の方向に向いている場合が多く、基地局からの到来波方向である仰角２０度〜４０度方向と一致せず、受信感度が比較的悪くなるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化および薄型化を実現した上で、携帯無線機を机上に配置した場合における高いアンテナ性能を確保できる携帯無線機を提供することにある。

本発明の折畳式携帯無線機は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、前記第２の筐体内部に設けられた回路基板と、前記回路基板上の無線回路に接続された前記回路基板のヒンジ側端部に配置された第１給電部と、前記第２の筐体内に設けられ、前記第１給電部から給電されたアンテナ素子と、前記第１の筐体内部に設けられた導体板と、前記第１の筐体内部に配置された電気長が動作周波数において略１／４波長である導体素子とを備え、前記導体素子の一端を前記導体板の前記第１給電部近傍の位置に電気的に接続し、前記導体素子の他端を開放し、前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとを電気的に接続し、前記接続が前記第１給電部近傍である。この構成により、机上に携帯無線機を配置した状態にお
いて高いアンテナ性能を実現することができる。

また、本発明の折畳式携帯無線機においては、前記導体素子の主要部と前記アンテナ素子の主要部とを略平行に配置することが可能である。この構成により、机上に携帯無線機を配置した状態において高いアンテナ性能を実現することができる。

また、本発明の折畳式携帯無線機は、前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとを所定の値のリアクタンス素子を介して接続することが可能である。この構成により、机上に携帯無線機を配置した状態において高いアンテナ性能を実現することができる。

また、本発明の折畳式携帯無線機は、前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成され、前記第１筐体に設けた第１ヒンジ部及び前記第２の筐体に設けた第２ヒンジ部と、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に回動可能に支持する連結部とを備え、前記第１ヒンジ部は前記導体板の前記ヒンジ部側の端部に電気的に接続しているとともに、前記第２ヒンジ部は前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置し、前記第１給電部近傍の第２ヒンジ部側端部に設けられる第２給電部と、前記第１給電部と前記第２給電部とを選択的に無線回路に接続するアンテナ切替回路と、前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段とを備え、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第１給電部と前記無線回路を接続し、前記第２給電部は所定のリアクタンス回路を介して接地し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開いている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第２給電部と前記無線回路を接続し、前記第１給電部は所定のリアクタンス回路を介して接地することが可能である。この構成により、机上に折畳式携帯無線機を配置した状態において高いアンテナ性能を実現することができ、局所平均ＳＡＲが低く自由空間および通話状態において高いアンテナ性能を確保することができる。

本発明は、小型化および薄型化を実現した上で、机上に配置した場合において高いアンテナ性能を確保できる折畳式携帯無線機を提供することにある。

以下、本発明の実施形態の折畳式携帯無線機について、添付図面を用いて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の折畳式携帯無線機を図１、図２に示す。

図１において、上ケース１と下ケース１０とがヒンジ部５で連結された構造によって折畳式携帯無線機が構成されており、ヒンジ部５を中心として回動することにより、筐体部分を閉じた「閉状態」と開いた「開状態」の２つの状態をとり得る。なお、上ケース１と下ケース２は、絶縁体である樹脂の成型品により構成されている。上ケース１が本発明における第１の筐体を構成し、下ケース１０が本発明における第２の筐体を構成すると考えられるが、下ケース１０が第１の筐体を構成し、上ケース１が第２の筐体を構成するような構成にすることも可能である。

上ケース１内には上回路基板２（これが「導体板」を構成する）、下ケース１０内には下回路基板１１が配置されており、両者は携帯無線機の各種機能を実現する回路部品が実装されたプリント基板であり、そのほぼ全面に回路の接地電位となるグランドパターンが形成されている。

アンテナ素子９は、下ケース１０内に主要部が筐体幅方向と略平行に配置され、下ケース１０の内部に配置された回路基板１１上の整合回路１３に給電用ランド７及び給電バネ８を介して接続される。本例では、給電用ランド７及び給電バネ８が、第１給電部（アンテナ素子給電部）を構成する。整合回路１３は無線回路１４に接続される。また、アンテナ素子９は、長さが動作周波数における４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯で３７ｍｍ程度）であり、間隔ｈ２（例えば、１０ｍｍ程度）を隔てて回路基板１１と略平行に配置される。特に、アンテナ素子９は筐体幅方向と略平行に配置される。

導体素子３は、上ケース１内に配置され、一端を上回路基板２のグランドパターンにバネ接触や半田付けにより接続され、他端は開放される。また、導体素子３は、長さが動作周波数において４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯で３７ｍｍ程度）であり、間隔ｈ１（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて上回路基板２と略平行に配置される。特に、導体素子３は主要部がアンテナ素子９と略平行に配置され、上回路基板２のグランドパターンとの接続部はヒンジ部５側において、アンテナ素子給電部側に配置される。言い換えると、導体素子３の一端は、上回路基板２における、閉じ状態で対向する他の筐体１０内におけるアンテナ素子給電部（第１の給電部）の近傍の位置に電気的に接続されている。

接続線６は、ヒンジ部５内に配置され、上回路基板２のグランドパターンと下回路基板１１のグランドパターンとを接続する電気的接続部を構成する。また、接続線６は筐体の開閉動作によって断線しないように、柔軟な素材であるフレキシブル基板や導線などで構成されバネ接続や半田付けにより接続される。特に、接続線６と上回路基板２のグランドパターンとの接続点と、導体素子３と上筐体グランドパターンとの接続点とは間隔Ｌ１（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて配置される。また、接続線６と下回路基板１１のグランドパターンとの接続点と、アンテナ素子９の給電点とは間隔Ｌ２（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて配置される。また、接続線６の長さはＬ３（例えば、１０ｍｍ程度）に設定される。すなわち、接続線６はアンテナ素子給電部の近傍において、上回路基板２と下回路基板１１のグランドパターンを接続する。

次に、本実施形態におけるアンテナの動作原理について説明する。本実施形態における折畳式携帯無線機において、導体素子３と接続線６がない場合、図３の座標系において筐体閉状態で机上に置かれた場合、アンテナ素子９が下ケース１０側に配置されているため、図４（ａ）に示すように指向性が−Ｚ方向（地面の方向）に向けられる傾向となり、基地局からの到来波方向である仰角２０度〜４０度方向（図３の矢印方向）と一致せず受信感度が比較的悪くなる。

ここで、接続線６が存在すると、上回路基板２と下回路基板１１とのグランドパターンが強結合となり、上回路基板２にアンテナ電流が分布する。さらに、導体素子３が存在すると、導体素子３が地線として動作し、導体素子３上にアンテナ電流が多く分布する。また、アンテナ素子９上の電流と導体素子３上の電流とに位相差が発生するため、図４（ｂ）に示すように到来波方向に指向性が向けられ、基地局からの到来波方向である仰角２０度〜４０度方向（図３の矢印方向）と一致し、接続線６と導体素子３がない場合と比較し受信感度が２ｄＢ改善する。

なお、前述でアンテナ素子９の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであればよい。

また、図１、図２においてアンテナ素子９はモノポール構成としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであれば、逆Ｆアンテナ、ヘリカルアンテナであってもよい。

また、前述で導体素子３の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において地線として共振得られる長さであればよい。

また、前述で接続線６と上回路基板２のグランドパターンとの接続点と、導体素子３と上筐体グランドパターンとの接続点との間隔Ｌ１を５ｍｍ程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

また、前述で接続線６と下回路基板１１のグランドパターンとの接続点と、アンテナ素子９の給電点との間隔Ｌ２を５ｍｍ程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

また、前述で接続線６の長さＬ３を１０ｍｍ程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の折畳式携帯無線機を図５に示す。図５において図２と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、その詳細な説明を省略する。

上ケース１の−Ｚ側の面、すなわち一般に表示部が配置される面には、金属フレーム１２ａが装着されている。一般に、金属フレーム１２ａは、高い導電性を有し、かつ、軽量で強度が高い金属、例えばマグネシウム合金が用いられる。これにより、薄型形状である上ケース１の強度を確保するとともに、金属フレーム１２ａがアンテナ素子（これが「第２アンテナ素子」を構成する）としても動作する。一般に、金属フレーム１２ａの長辺の長さは９０ｍｍ程度である。また、上回路基板２の接地電位であるグランドパターンと金属フレーム１２ａとはネジで共締めされるなどして接続される。

導体素子３は、上ケース１内に配置され、一端を上回路基板２のグランドパターンにバネ接触や半田付けにより接続され、他端は開放される。また、導体素子３は、長さが動作周波数において４分の１波長（例えば、２ＧＨｚ帯で３７ｍｍ程度）であり、間隔ｈ１（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて上回路基板２と略平行に配置される。特に、導体素子３は主要部がアンテナ素子９と略平行に配置され、上回路基板２のグランドパターンとの接続部はヒンジ部５側において、アンテナ素子給電部側に配置され、後述する「回転軸４と金属フレーム１との接続点」と「導体素子３と上回路基板２のグランドパターンとの接続点」とはＬ１ａ（例えば、５ｍｍ）を隔てて配置される。

ヒンジ部５は、金属フレーム１２ａの下端（これが「第１ヒンジ部」を構成する）、ヒンジ金具４ａ（これが「第２ヒンジ部」を構成する）及び回転軸４によって構成されている。金属フレーム１２ａ、ヒンジ金具４ａ及び回転軸４は、導電性の金属で構成されており、それぞれの間の接触点において電気的に導通するように構成される。金属フレーム１２ａ、ヒンジ金具４ａ及び回転軸４は、後述する第２の給電部を介して、上回路基板２と下回路基板１１のグランドパターンとを電気的に接続する電気的接続部を構成する。また、金属フレーム１２ａの下端とヒンジ金具４ａとは、連結手段に該当する回転軸４により回動可能なように連結される。

下ケース１０には、ヒンジ部５寄りにアンテナ素子９（これが「第１アンテナ素子」を構成している）が設置されている。また、アンテナ素子９は、その一端に設けた給電用ランド７が給電用バネ８を介してアンテナ制御回路部１５に接続され、他端が開放される。

ヒンジ金具４ａの一端（図５では右側）は、給電用ランド１６と給電用バネ１７を介してアンテナ制御回路部１５に接続される。給電用ランド１６と給電用バネ１７は第２の給電部を構成する。

給電用ランド７と給電用ランド１６とは所定の距離Ｌ２ａ（例えば、５ｍｍ程度）を隔てて配置される。

また、下ケース１０内に設けた前述のアンテナ制御回路部１５は、図６に示すように、整合回路１８、整合回路１９、高周波スイッチ２０、高周波スイッチ２１、終端リアクタンス素子２３、および終端リアクタンス素子２４から構成されている。

また、前述のアンテナ制御回路部１５には、無線回路部１４、開閉検出装置２５が接続されている。開閉検出装置２５は、例えばホール素子などで構成され、開閉検出装置２５とアンテナ制御回路部１５とが連動することで、筐体の開閉に応じて無線回路部とアンテナ素子との接続を切替することができる。

次に、本実施形態に係る折畳式携帯無線機の筐体である上ケース１と下ケース１０の（Ｉ）閉状態 及び （ＩＩ）開状態における作用について説明する。

（Ｉ）図６は、折畳式携帯無線機の上ケース１と下ケース１０を閉じた「閉状態」において、無線回路部１４がアンテナ素子９を選択し、ヒンジ金具４ａが終端リアクタンス素子２４に接続されている状態を示している。また、ヒンジ金具４ａは金属フレーム１２ａとヒンジ部５を介し接続されている。

このとき、アンテナ素子９は、高周波スイッチ２０、整合回路１８、給電用ランド７、給電用バネ８を介して無線回路１４に接続され、アンテナとして給電される。

ヒンジ金具４ａは、給電用バネ１７、給電用ランド１６、整合回路１９、高周波スイッチ２１、終端リアクタンス素子２４を介して下回路基板１１の接地電位であるグランドパターンに接地される。このとき、終端リアクタンス素子２４の値を調節して、ヒンジ金具４ａ側から整合回路１９を見たインピーダンスを低くするように、すなわち、金属フレーム1２ａと下回路基板１１のグランドパターンとが接続され、上回路基板２と下回路基板１１とが高周波的に「強結合」状態となる。

このように、筐体を閉じた状態において、第１の実施形態と同様の作用を得ることができ、導体素子３と給電バネ１７がない場合と比較し机上における受信感度が２ｄＢ程度改善する。

（ＩＩ）図７は、折畳式携帯無線機の上ケース１と下ケース１を開いた「開状態」において、無線回路部１４がヒンジ金具４ａを選択し、アンテナ素子９が終端リアクタンス素子２３に接続されている状態を示している。また、ヒンジ金具４ａは金属フレーム１２ａとヒンジ部５を介し接続されている。

このとき、金属フレーム１２ａ（これが「第２のアンテナ素子」を構成する）は、ヒンジ金具４ａ、給電バネ１７、給電用ランド１６、整合回路１９、高周波スイッチ２１を介し無線回路１４に接続され、アンテナとして給電され、筐体全体がダイポールアンテナとして動作する。筐体全体がアンテナとして動作しているため、アンテナの電気的体積が高いため、広帯域・高アンテナ効率特性のアンテナ性能を得ることができる。

また、アンテナ素子９は、給電用バネ８、給電用ランド７、整合回路１８、高周波スイッチ２０、終端リアクタンス素子２３を介し接続される。このとき、終端リアクタンス素子２３の値を調整して、アンテナ素子９から整合回路１８を見たインピーダンスを低くするように、すなわち、アンテナ素子９と下回路基板１１のグランドパターンとが接続される状態となり、地線として動作する。

また、導体素子３は上回路基板２のグランドパターンに接続された地線として動作する。

一般に、図８に示すように使用者が携帯無線機を人体頭部近傍で通話した「通話状態」において、アンテナ素子と人体とが近接すると局所平均ＳＡＲ（Specific Absorption Rate：比吸収率）が比較的高くなる。本実施形態の携帯無線機においても、導体素子３とアンテナ素子９がない場合、給電部付近であるヒンジ部５にアンテナ電流が集中し、比較的ＳＡＲが高くなる。

ここで、導体素子３とアンテナ素子９が存在すると、各々の素子が地線として動作しアンテナ電流が人体２６から遠い導体素子３上とアンテナ素子９上に集中し、人体２６とアンテナ電流を離すことができ、３０％程度ＳＡＲを低減できる。

以上のように、本実施の形態無線機は、閉状態では机上において高いアンテナ性能を確保でき、開状態では低ＳＡＲかつ高いアンテナ性能を確保できる。

なお、前述でアンテナ素子９の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであればよい。

また、図５、図６、図７においてアンテナ素子９はモノポール構成としたが、動作周波数において電気的な共振が得られる長さであれば、逆Ｆアンテナ、ヘリカルアンテナであってもよい。

また、前述で導体素子３の長さは動作周波数において４分の１波長としたが、動作周波数において地線として共振得られる長さであればよい。

また、前述で「回転軸４と金属フレーム１との接続点」と「導体素子３と上回路基板２のグランドパターンとの接続点」との距離Ｌ１ａを５ｍｍとしたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

また、前述で給電用ランド７と給電用ランド１６との間隔L２ａを5mm程度としたが、極力短い方が机上における受信感度の改善効果が高い。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

本出願は、２００５年３月３０日出願の日本特許出願（特願２００５−０９９０７６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

以上のように、本発明は、小型化および薄型化を実現した上で、机上における高いアンテナ性能を確保できるので、折畳式携帯無線機の無線通信性能の高性能化に有用である。

第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の斜視図 第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の基本構成図であり、図２（ａ）は＋Ｚ方向から見た図であり、図２（ｂ）はＹ方向から見た図であり、図２（ｃ）は−Ｚ方向から見た図 机上待ち受け状態座標系のおよび基地局からの到来波方向を示す図 第１実施形態に係る折畳式携帯無線機の指向性の図 第２実施形態に係る折畳式携帯無線機の基本構成図であり、図５（ａ）は＋Ｚ方向から見た図であり、図５（ｂ）はＹ方向から見た図であり、図５（ｃ）は−Ｚ方向から見た図 第２実施形態に係る筐体を閉じた場合のアンテナ選択動作図 第２実施形態に係る筐体を開いた場合のアンテナ選択動作図 通話状態における折畳式携帯無線機と人体との位置関係図

符号の説明

１ 上ケース
２ 上回路基板
３ 導体素子
４ 回転軸
５ ヒンジ部
６ 接続線
７ 給電ランド
８ 給電ピン
９ アンテナ素子
１０ 下ケース
１１ 下回路基板
１２ 上カバー

Claims (10)

1. 第１の筐体と、
   第２の筐体と、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、
   前記第２の筐体内部に設けられた回路基板と、
   前記回路基板上の無線回路に接続され前記回路基板のヒンジ側端部に配置された第１給電部と、
   前記第２の筐体内に設けられ、前記第１給電部から給電されたアンテナ素子と、
   前記第１の筐体内部に設けられた導体板と、
   前記第１の筐体内部に配置され電気長が動作周波数において略１／４波長である導体素子とを備え、
   前記導体素子の一端を前記導体板の前記第１給電部近傍の位置に電気的に接続し、
   前記導体素子の他端を開放し、
   前記第１給電部近傍において、前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとを電気的に接続する電気的接続部を備えた携帯無線機。
2. 請求項１記載の携帯無線機であって、
   前記導体素子の主要部と前記アンテナ素子の主要部とが略平行に配置される、携帯無線機。
3. 請求項１または２記載の携帯無線機であって、
   前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとが所定の値のリアクタンス素子を介して接続される、携帯無線機。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の携帯無線機であって、
   前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成され、前記第１筐体に設けた第１ヒンジ部及び前記第２の筐体に設けた第２ヒンジ部と、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に回動可能に支持する連結部とを備え、
   前記第１ヒンジ部は前記導体板の前記ヒンジ部側の端部に電気的に接続しているとともに、前記第２ヒンジ部は前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置し、
   前記第１給電部近傍の第２ヒンジ部側端部に設けられる第２給電部と、
   前記第１給電部と前記第２給電部とを選択的に無線回路に接続するアンテナ切替回路と、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段とを備え、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第１給電部と前記無線回路を接続し、前記第２給電部は所定のリアクタンス回路を介して前記回路基板上のグランドパターンに接続し、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体が開いている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第２給電部と前記無線回路を接続し、前記第１給電部は所定のリアクタンス回路を介して前記回路基板上のグランドパターンに接続する、携帯無線機。
5. 第１の筐体と、
   第２の筐体と、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、
   前記第２の筐体内部に設けられた回路基板と、
   前記回路基板上の無線回路に接続された第１給電部と、
   前記第２の筐体内に設けられ、前記第１給電部から給電される第１のアンテナ素子と、
   前記第１の筐体内部に設けられた導体板と、
   前記第１の筐体内部において、第１端が前記導体板に電気的に接続され、第２端が開放された導体素子と、
   前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとを電気的に接続する電気的接続部と、を備えた携帯無線機。
6. 請求項５記載の携帯無線機であって、
   前記導体素子の主要部と前記アンテナ素子の主要部とが略平行に配置される、携帯無線機。
7. 請求項５または６記載の携帯無線機であって、
   前記導体板と前記回路基板の接地電位であるグランドパターンとが所定の値のリアクタンス素子を介して接続される、携帯無線機。
8. 請求項５ないし７のいずれか１項記載の携帯無線機であって、
   前記電気的接続部が、前記ヒンジ部内に配置された接続線より構成される、携帯無線機。
9. 請求項５ないし７のいずれか１項記載の携帯無線機であって、
   前記第１の筐体が、前記導体板に電気的に接続された金属フレームを更に含み、
   前記ヒンジ部が、ヒンジ金具と、回転軸と、前記金属フレームの一端部より構成され、
   前記電気的接続部が、前記ヒンジ金具と、前記回転軸と、前記金属フレームより構成される、携帯無線機。
10. 請求項５ないし９のいずれか１項記載の携帯無線機であって、
    前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成され、前記第１筐体に設けた第１ヒンジ部及び前記第２の筐体に設けた第２ヒンジ部と、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に回動可能に支持する連結部とを備え、
    前記第１ヒンジ部は前記導体板の前記ヒンジ部側の端部に電気的に接続しているとともに、前記第２ヒンジ部は前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置し、
    前記第１給電部近傍の第２ヒンジ部側端部に設けられる第２給電部と、
    前記第１給電部と前記第２給電部とを選択的に無線回路に接続するアンテナ切替回路と、
    前記第１の筐体と前記第２の筐体の開閉状態を検出する開閉検出手段とを備え、
    前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第１給電部と前記無線回路を接続し、前記第２給電部は所定のリアクタンス回路を介して前記回路基板上のグランドパターンに接続し、
    前記第１の筐体と前記第２の筐体が開いている場合には、前記アンテナ切替回路が前記第２給電部と前記無線回路を接続し、前記第１給電部は所定のリアクタンス回路を介して前記回路基板上のグランドパターンに接続する、携帯無線機。

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