JPWO2007032330A1 - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

金属部を有する第１の筐体１１と、第２の筐体１２と、第１の筐体と第２の筐体とを回動自在に連結するヒンジ部１３と、第２の筐体内部に設けられ、グランドパターンを有する回路基板１８と、回路基板に接続された給電部とを備え、ヒンジ部１３は、導電性の金属で構成される回転軸２３を有し、第１の筐体、回転軸２３およびグランドパターンがアンテナ素子として動作する携帯無線機において、回転軸２３と所定の間隔を隔てて第１の筐体１１に配置され、無線周波数における略半波長と等しい電気的長さを有する第１導体素子２５をさらに備える。

Description

本発明は、携帯無線機に関し、上部筐体と下部筐体とを閉じた状態および開いた状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を有する携帯無線機に関する。

折畳式携帯電話などの折畳式の携帯無線機は、一般に、上部筐体と下部筐体とがヒンジ部で開閉自在に連結されるようになっており、開いた状態（以下、単に開状態という）と閉じた状態（以下、単に閉状態という）の２つの状態をとり得る。このため、開状態で閲覧する表示画面を大型化できるという利便性と、閉状態で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。

近年では、折畳式携帯電話の更なる小型化および薄型化が求められている。従来の折畳式の携帯無線機は、例えば、特許文献１に開示されているように、上部筐体内部にアンテナ素子を配設して、ヒンジ部に設けられた給電線を介して下部筐体の給電回路からアンテナ素子に給電する構成を有していた。

また、近年では、閉状態で机上に配置された状態、いわゆる「待受け状態」におけるアンテナ特性が重要視されている。従来の折畳式の携帯無線機は、特許文献２に開示されているように、端末の回路基板の表側（１側）と裏側（２側）にアンテナ素子が配設される構成を有しており、机とアンテナ素子とが近接した影響によって１側に配設されたアンテナ素子のアンテナ特性が劣化しても、２側に配設されたアンテナ素子によって通信品質を確保するようになっていた。
特開２００１−１５６８９８号公報 特開２００２−３６８８５０号公報

しかしながら、特許文献１の携帯無線機では、閉状態において上部筐体と下部筐体とのアンテナ電流位相が逆相となるため放射効率が低減し、通信品質が確保できないという課題があった。

また、特許文献２の携帯無線機では、２つのアンテナ素子が基板の表裏に配置されるため、薄型化、小型化できない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、上部筐体と下部筐体との開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる携帯無線機を提供することにある。

本発明の携帯無線機は、金属部を有する第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、グランドパターンを有する回路基板と、前記回路基板に接続された給電部とを備え、前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成される回転軸を有し、前記金属部、前記回転軸および前記グランドパターンがアンテナ素子として動作する携帯無線機において、前記回転軸と所定の間隔を隔てて前記第１の筐体に配置され、無線周波数における略半波長と等しい電気的長さを有する第１導体素子をさらに備える構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、第１導波素子が閉状態において導波素子として作用するので、閉状態で机上に配置された待受け状態において良好なアンテナ特性を確保でき、さらに、開状態において高い通話品質を確保できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記回転軸は、前記金属部と所定の間隔を隔てて配置され、かつ電磁的に結合されているとともに、前記グランドパターンから所定の間隔を隔てて前記ヒンジ部に配置され、かつ前記給電部に電気的に接続される構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、電流がヒンジ部に集中するので、従来の携帯無線機に比べ高い放射効率および指向性利得を確保できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第２の筐体に配置された第２導体素子をさらに備え、前記第１導体素子と前記第２導体素子とは、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれた状態において近接した所定の間隔を有し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられた状態において前記所定の間隔よりも隔離された間隔を有する構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、開状態と閉状態のいずれの状態においても高い放射効率および指向性利得を有するよう第１導体素子と第２導体素子との電磁結合が変化するので、第１および第２の筐体の開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第１の筐体には受話通話用の音孔が形成され、前記受話通話用の音孔が配置される面の反対側の面に前記第１導体素子が配置される構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、筐体を閉じて机上等の平面上に配置した状態において、第一導体素子からの放射が第一の筐体の金属部によって遮断されないため、高いアンテナから放射される電波が音孔による影響を受けにくくなるので、第１および第２の筐体の開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる。

本発明は、小型化および薄型化を実現した上で、第１および第２の筐体の開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる携帯無線機を提供することができるものである。

図１は本発明の第１の実施の形態における閉状態の携帯無線機の正面図である。 図２は本発明の第１の実施の形態における閉状態の携帯無線機の側面図である。 図３は本発明の第１の実施の形態における閉状態の携帯無線機の背面図である。 図４は本発明の第１の実施の形態における開状態の携帯無線機の背面図である。 図５は本発明の第１の実施の形態における開状態の携帯無線機の側面図である。 図６は机上待受け状態における座標系および到来波方向を示す図である。 図７は通話状態における人体頭部と携帯無線機との位置関係を示す図である。 図８は閉状態の携帯無線機において、第１導体素子の有無による定在波特性の変化を示す図である。 図９（ａ）は第１導体素子を有する閉状態の携帯無線機における指向性を示す図であり、図９（ｂ）は第１導体素子を有さない閉状態の携帯無線機における指向性を示す図である。 図１０は本発明の第２の実施の形態における開状態の携帯無線機の背面図である。 図１１は本発明の第２の実施の形態における開状態の携帯無線機の側面図である。 図１２は本発明の第２の実施の形態における閉状態の携帯無線機の側面図である。 図１３は開状態の携帯無線機において、第２導体素子の有無による定在波特性の変化を示す図である。

符号の説明

１１ 第１の筐体
１２ 第２の筐体
１３ ヒンジ部
１４ 固定ネジ
１５ 上カバー（表示部側）
１６ 上ケース（副表示部側）
１７ ヒンジブラケット
１８ 回路基板
１９ 無線回路
２０ 整合回路
２３ 回転軸
２３Ａ 第１の回転軸（第１の筐体側）
２３Ｂ 第２の回転軸（第２の筐体側）
２４ 給電バネ（給電部）
２５ 第１導体素子
２６ フレキケーブル
２７ 表示部
２８ 副表示部
２９ レシーバ（受話用の音孔）
３０ 第２導体素子
３１ 到来波方向
３２ 人体頭部
３３ ＶＳＷＲ特性（閉状態、第１導体素子あり）
３４ ＶＳＷＲ特性（閉状態、第１導体素子なし）
３５ 指向性（閉状態、Ｅφ偏波成分、第１導体素子あり）
３６ 指向性（閉状態、Ｅφ偏波成分、第１導体素子なし）
３７ ＶＳＷＲ特性（開状態、第２導体素子あり）
３８ ＶＳＷＲ特性（開状態、第２導体素子なし）

以下、本発明の実施の形態の携帯無線機について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の携帯無線機を図１〜図９を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の携帯無線機の閉状態における正面図である。図２は、図１のII−II’から見た携帯無線機の側面図である。図３は、図２のIII−III’から見た携帯無線機の背面図である。また、図４は、本発明の第１の実施の形態の携帯無線機の開状態における背面図である。また、図５は、図４のＶ−Ｖ’から見た携帯無線機の側面図である。ここで、図１〜図５は、特徴部分の内部構造およびそれ以外の部分の外観構成を示している。

本実施の形態の携帯無線機は、図１および図２に示すように、上部筐体、すなわち第１の筐体１１と、下部筐体、すなわち第２の筐体１２と、ヒンジ部１３とを備え、第１の筐体１１と第２の筐体１２とが、ヒンジ部１３によって互いに開閉可能となるよう連結されている。

ここで、第１の筐体１１は、固定ネジ１４で固定された上カバー１５、上ケース１６およびヒンジブラケット１７によって構成されており、上カバー１５および上ケース１６は、導電性の金属により形成され、金属部を構成している。また、ヒンジブラケット１７は、非導体であるＡＢＳ樹脂により形成されている。

第１の筐体１１は、さらに、液晶表示装置等からなる表示部２７、副表示部２８、レシーバ２９を有している。ここで、レシーバ２９は、受話用の音孔の一部を構成している。

第２の筐体１２は、不図示の複数の操作キーボタンを有し、第２の筐体１２の内部には、無線回路１９、整合回路２０、不図示の制御部および情報処理部によって構成される回路基板１８が設けられている。回路基板１８は、ほぼ全面に接地電位となるグランドパターンが設けられている。

ヒンジ部１３は、フレキケーブル２６を有しており、フレキケーブル２６は、第１の筐体１１内の不図示の回路基板と第２の筐体１２内の回路基板１８とを接続するようになっている。

また、ヒンジ部１３は、回転軸２３を有しており、第１の筐体１１と第２の筐体１２とは、回転軸２３を介して連結されている。回転軸２３は、第１の回転軸２３Ａと、第２の回転軸２３Ｂによって構成されており、第１の筐体１１は第１の回転軸２３Ａと、第２の筐体１２は第２の回転軸２３Ｂとそれぞれ機械的に固定されている。図３に示すように、第１の回転軸２３Ａと第２の回転軸２３Ｂとはその接点で回動可能であり、直流的に接続されている。

第１の筐体１１および第２の筐体１２は、例えばそれぞれの長さが１００ｍｍ、幅が５０ｍｍ程度の大きさを有している。第２の筐体１２の回路基板１８は、例えば厚さ１ｍｍ、長さ６０ｍｍ、幅４０ｍｍのプリント基板で構成されている。また、回転軸２３は、例えば直径８ｍｍ、長さ２０ｍｍの大きさを有し、鋼鉄などの導電率が高く、機械的強度も強い金属により形成されている。

回転軸２３は、図３に示すように、一端が回路基板１８上の給電バネ２４に電気的に接続されており、整合回路２０を介し、無線回路１９に接続される。また、図２に示すように、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とは距離ｄｈ（例えば２ｍｍ）を隔てて近接している。ここで、距離ｄｈは、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とが給電時に容量結合されるよう、１ｍｍから５ｍｍの間にあることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、本実施の形態においては、回転軸２３と回路基板１８上のグランドパターンとは４ｍｍ程度離隔して配置されている。ここで、回転軸２３とグランドパターンとの距離は２ｍｍから５ｍｍの間にあることが好ましいが、これに限定されるものではない。なお、給電バネ２４は、給電部の一部を構成している。

本実施の形態の携帯無線機は、さらに第１導体素子２５を備えている。第１導体素子２５は、回転軸２３から距離ｄｅ（例えば２ｍｍ）を隔てて、例えばＡＢＳ樹脂製のヒンジブラケット１７に貼付けて配置される。すなわち、第１導体素子２５は、第１の筐体１１に支持されており、筐体の開閉によって第１の筐体１１と一体となって回転軸２３の回りを回動するようになっている。ここで、距離ｄｅは、携帯無線機の閉状態において、第１導体素子２５が導波素子として動作するよう、０．１ｍｍから５ｍｍの間にあることが好ましいが、これに限定されるものではない。

また、第１導体素子２５は、動作周波数における電気的長さが略半波長（例えば２ＧＨｚ帯で７５ｍｍ）となるよう形成されている。

本実施の形態においては、携帯無線機は、使用周波数が１．７ＧＨｚ（帯域１３０ＭＨｚ）、２ＧＨｚ（帯域２５０ＭＨｚ）付近のＷ−ＣＤＭＡ方式の携帯電話システムに用いられるものとする。無論、本発明の携帯無線機は、設計条件を変えることにより、他の通信方式下、他の周波数下においても適応可能である。

上記のように構成された第１の実施の形態の携帯無線機は、図１〜図３における閉状態において、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部が所定の距離ｄｈを隔てて配置されているため、回転軸２３が動作周波数１．７ＧＨｚ帯から２ＧＨｚ帯において４分の１波長系モノポールアンテナとして動作する。また、第１導体素子２５が導波素子として動作する。

ここで、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部が所定の間隔ｄｈで離れているため、回転軸２３によって構成されるヒンジ部１３に電流が集中する。したがって、本実施の形態の携帯無線機は、放射効率および指向性利得が従来の携帯無線機と比較して改善する。一方、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部が直流的に接続、または、容量結合で電磁的に強結合している場合を考慮すると、第１の筐体１１の金属部にアンテナ電流（電流）が分散し、第１の筐体１１に流れる電流の位相と回路基板１８に流れる電流の位相とが逆相となり、放射効率が低下してしまう。また、ヒンジ部１３に電流が集中しないため、第１導体素子２５に励起されるアンテナ電流が低減し、基地局方向、すなわち図６に示す到来波方向３１の指向性利得が低下する。ゆえに、閉状態におけるアンテナ特性を確保するためには、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とは所定の距離ｄｈ離れている必要がある。ここで、基地局方向とは、水平面に対して仰角が２０〜４０°となる方向をいう。

図８は、携帯無線機の閉状態における、アンテナに給電される高周波信号の周波数に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）を示した特性図である。
図８において、実線は第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機のＶＳＷＲ特性３３を示したものであり、点線は第１導体素子２５がない状態におけるＶＳＷＲ特性３４を示したものである。

図８に示すように、第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機は、第１導体素子２５によって共振が生じるため、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機に比べてＶＳＷＲ特性が改善していることがわかる。つまり、所望の周波数およびその周辺の周波数において広帯域にわたり良好なアンテナ特性が確保されている。

例えば、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機の周波数２１７０ＭＨｚにおける放射効率値（入力電力と放射電力の比、ｄＢ表示）は−７．０ｄＢである。これに対し、ミアンダ形状の第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機の周波数２１７０ＭＨｚにおける放射効率値は−３．５ｄＢであり、ミアンダ形状の第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機に比べて放射特性が改善されていることがわかる。

図９（ａ）は、第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機の机上待受け状態における指向性３５を示した図である。また、図９（ｂ）は、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機の机上待受け状態における指向性３６を示した図である。ここで、机上待受け状態における座標系は、図６に示されている。

第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機は、第１導体素子２５によって共振が生じるため、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機に比べて、図６に示す基地局からの到来波方向３１に対する指向性利得が５ｄＢ改善している。つまり、放射効率および到来波方向３１に対する指向性利得が改善している。したがって、机上待受け状態において良好なアンテナ特性を得ることができる。

次に、開状態における動作原理を図４および図５を用いて説明する。回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とは、所定の距離ｄｈを隔てて電磁的に結合している。つまり、回転軸２３、第１の筐体１１の金属部および回路基板１８は、動作周波数１．７ＧＨｚ帯から２ＧＨｚ帯において、ダイポールアンテナ、すなわちアンテナ素子として動作するようになっている。

ここで、ヒンジ部１３のアンテナ電流は、第１導体素子２５があることで副表示部２８側に集中する。したがって、図７に示すように、本実施の形態の携帯無線機が人体頭部３２近傍で使用される場合において、ヒンジ部１３のアンテナ電流は、副表示部２８側に集中することにより、人体頭部３２による影響を受けにくくなる。その結果、本実施の形態の携帯無線機のアンテナ特性（通話利得）は、従来の携帯無線機と比較して２ｄＢ改善する。

なお、本実施の形態では、所望の周波数を２１７０ＭＨｚとして説明したが、本発明の携帯無線機が備える第１導体素子２５は、この周波数に対応するよう限定されるものではなく、他の周波数に対応するようにしてもよい。また、第１導体素子２５の形状は、図１〜図５に示される形状に限定されるものではなく、所望の周波数の略半波長の素子長であれば、いかなる形状でもよい。さらに、本実施の形態では、図１〜図５が示すように、１軸回転のヒンジ部１３に第１導体素子２５が配置される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２軸回転のヒンジ部などいかなるヒンジ部に第１導体素子２５を配置してもよい。

また、本実施の形態では、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とが所定の間隔ｄｈを隔てて配置される場合について説明したが、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とがリアクタンス定数（例えば容量性で２ｐＦ）を有する素子を介して接続されてもよい。

また、本実施の形態では、第１の筐体１１において、上カバー１５および上ケース１６が導電性の高い金属で形成される場合について説明したが、上カバー１５、上ケース１６、または第１の筐体１１内に設けられるグランドパターンを有する不図示の回路基板のいずれかが存在すればよい。すなわち、第１の筐体１１の金属部と回転軸２３とが所定の容量で電磁結合する構成であればよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の携帯無線機について、図１０〜図１３を用いて説明する。

なお、図１０〜図１２において、第１の実施の形態の携帯無線機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。

図１０は、本発明の第２の実施の形態の携帯無線機の開状態における背面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ’から見た携帯無線機の側面図である。図１２は、第２の実施の形態の携帯無線機の閉状態における背面図である。ここで、図１０〜図１２は、特徴部分の内部構造およびそれ以外の部分の外観構成を示している。

本実施の形態の携帯無線機は、図１０〜図１２に示すように、第２導電素子３０をさらに備えている。第２導体素子３０は、面積Ｓ（ｍｍ２）を有し、回転軸２３と近接するよう、第２の筐体１２に配置されている。

開状態においては、図１１に示すように、第１導体素子２５と第２導体素子３０とが、距離ｄｅｆ（例えば２ｍｍ）を隔てて近接して配置される。ここで、第１導体素子２５は、第１の筐体１１の回動に従い移動するようになっている。したがって、閉状態においては、図１２に示すように、第１導体素子２５と第２導体素子３０とは開状態の場合よりも離れた位置に配置される。ここで、第１導体素子２５と第２導体素子３０との電磁結合は、互いの距離に応じて変化する。結果として、第１導体素子２５の電気的共振は、開状態と閉状態とによって異なる。

本実施の形態においては、開状態における第１導体素子２５の共振が閉状態における第１導体素子２５の共振と比較して、２０％低くなる。

図１３は、携帯無線機の開状態において、アンテナに給電される高周波信号の周波数に対するＶＳＷＲを示した特性図である。図１３において、実線は第２導体素子３０を備えた本発明の携帯無線機のＶＳＷＲ特性３７を示したものであり、点線は第２導体素子３０がない状態におけるＶＳＷＲ特性３８を示したものである。

ここで、携帯無線機が第２導体素子３０を備えない場合、第１導体素子２５の影響で、１．７ＧＨｚ帯のＶＳＷＲ特性が悪くなり、第２導体素子３０を備える場合と比較して放射効率が２ｄＢ劣化する。

一方、携帯無線機が第２導体素子３０を備える場合、開状態において１．７ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯両バンドにおいてＶＳＷＲ＜３の広帯域特性を有し、良好なアンテナ特性を確保できる。また、閉状態においても、第１導体素子２５が導波素子として動作するため、図６に示す机上待受け状態において、良好なアンテナ特性を確保できる。

なお、本実施の形態では、第２導体素子３０は、面積Ｓを有する導体として説明したが、開状態において第１導体素子２５と電磁的結合をする構成であれば、線状などのいかなる形状でもよい。

以上のように、本発明に係る携帯無線機は、閉状態においても従来の携帯無線機より高いアンテナ利得を有することができるという効果を有し、開状態および閉状態にかかわらずアンテナの性能を発揮することができる携帯無線機として有用である。

本発明は、携帯無線機に関し、上部筐体と下部筐体とを閉じた状態および開いた状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を有する携帯無線機に関する。

折畳式携帯電話などの折畳式の携帯無線機は、一般に、上部筐体と下部筐体とがヒンジ部で開閉自在に連結されるようになっており、開いた状態（以下、単に開状態という）と閉じた状態（以下、単に閉状態という）の２つの状態をとり得る。このため、開状態で閲覧する表示画面を大型化できるという利便性と、閉状態で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。

近年では、折畳式携帯電話の更なる小型化および薄型化が求められている。従来の折畳式の携帯無線機は、例えば、特許文献１に開示されているように、上部筐体内部にアンテナ素子を配設して、ヒンジ部に設けられた給電線を介して下部筐体の給電回路からアンテナ素子に給電する構成を有していた。

また、近年では、閉状態で机上に配置された状態、いわゆる「待受け状態」におけるアンテナ特性が重要視されている。従来の折畳式の携帯無線機は、特許文献２に開示されているように、端末の回路基板の表側（１側）と裏側（２側）にアンテナ素子が配設される構成を有しており、机とアンテナ素子とが近接した影響によって１側に配設されたアンテナ素子のアンテナ特性が劣化しても、２側に配設されたアンテナ素子によって通信品質を確保するようになっていた。
特開２００１−１５６８９８号公報 特開２００２−３６８８５０号公報

しかしながら、特許文献１の携帯無線機では、閉状態において上部筐体と下部筐体とのアンテナ電流位相が逆相となるため放射効率が低減し、通信品質が確保できないという課題があった。

また、特許文献２の携帯無線機では、２つのアンテナ素子が基板の表裏に配置されるため、薄型化、小型化できない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、上部筐体と下部筐体との開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる携帯無線機を提供することにある。

本発明の携帯無線機は、金属部を有する第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、グランドパターンを有する回路基板と、前記回路基板に接続された給電部とを備え、前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成される回転軸を有し、前記金属部、前記回転軸および前記グランドパターンがアンテナ素子として動作する携帯無線機において、前記回転軸と所定の間隔を隔てて前記第１の筐体に配置され、無線周波数における略半波長と等しい電気的長さを有する第１導体素子をさらに備える構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、第１導波素子が閉状態において導波素子として作用するので、閉状態で机上に配置された待受け状態において良好なアンテナ特性を確保でき、さらに、開状態において高い通話品質を確保できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記回転軸は、前記金属部と所定の間隔を隔てて配置され、かつ電磁的に結合されているとともに、前記グランドパターンから所定の間隔を隔てて前記ヒンジ部に配置され、かつ前記給電部に電気的に接続される構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、電流がヒンジ部に集中するので、従来の携帯無線機に比べ高い放射効率および指向性利得を確保できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第２の筐体に配置された第２導体素子をさらに備え、前記第１導体素子と前記第２導体素子とは、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれた状態において近接した所定の間隔を有し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられた状態において前記所定の間隔よりも隔離された間隔を有する構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、開状態と閉状態のいずれの状態においても高い放射効率および指向性利得を有するよう第１導体素子と第２導体素子との電磁結合が変化するので、第１および第２の筐体の開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第１の筐体には受話通話用の音孔が形成され、前記受話通話用の音孔が配置される面の反対側の面に前記第１導体素子が配置される構成を有している。

この構成により、本発明の携帯無線機は、筐体を閉じて机上等の平面上に配置した状態において、第一導体素子からの放射が第一の筐体の金属部によって遮断されないため、高いアンテナから放射される電波が音孔による影響を受けにくくなるので、第１および第２の筐体の開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる。

本発明は、小型化および薄型化を実現した上で、第１および第２の筐体の開閉両状態において、広帯域にわたり良好なアンテナ特性を確保できる携帯無線機を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態の携帯無線機について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の携帯無線機を図１〜図９を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の携帯無線機の閉状態における正面図である。図２は、図１のII−II’から見た携帯無線機の側面図である。図３は、図２のIII−III’から見た携帯無線機の背面図である。また、図４は、本発明の第１の実施の形態の携帯無線機の開状態における背面図である。また、図５は、図４のＶ−Ｖ’から見た携帯無線機の側面図である。ここで、図１〜図５は、特徴部分の内部構造およびそれ以外の部分の外観構成を示している。

本実施の形態の携帯無線機は、図１および図２に示すように、上部筐体、すなわち第１の筐体１１と、下部筐体、すなわち第２の筐体１２と、ヒンジ部１３とを備え、第１の筐体１１と第２の筐体１２とが、ヒンジ部１３によって互いに開閉可能となるよう連結されている。

ここで、第１の筐体１１は、固定ネジ１４で固定された上カバー１５、上ケース１６およびヒンジブラケット１７によって構成されており、上カバー１５および上ケース１６は、導電性の金属により形成され、金属部を構成している。また、ヒンジブラケット１７は、非導体であるＡＢＳ樹脂により形成されている。

第１の筐体１１は、さらに、液晶表示装置等からなる表示部２７、副表示部２８、レシーバ２９を有している。ここで、レシーバ２９は、受話用の音孔の一部を構成している。

第２の筐体１２は、不図示の複数の操作キーボタンを有し、第２の筐体１２の内部には、無線回路１９、整合回路２０、不図示の制御部および情報処理部によって構成される回路基板１８が設けられている。回路基板１８は、ほぼ全面に接地電位となるグランドパターンが設けられている。

ヒンジ部１３は、フレキケーブル２６を有しており、フレキケーブル２６は、第１の筐体１１内の不図示の回路基板と第２の筐体１２内の回路基板１８とを接続するようになっている。

また、ヒンジ部１３は、回転軸２３を有しており、第１の筐体１１と第２の筐体１２とは、回転軸２３を介して連結されている。回転軸２３は、第１の回転軸２３Ａと、第２の回転軸２３Ｂによって構成されており、第１の筐体１１は第１の回転軸２３Ａと、第２の筐体１２は第２の回転軸２３Ｂとそれぞれ機械的に固定されている。図３に示すように、第１の回転軸２３Ａと第２の回転軸２３Ｂとはその接点で回動可能であり、直流的に接続されている。

第１の筐体１１および第２の筐体１２は、例えばそれぞれの長さが１００ｍｍ、幅が５０ｍｍ程度の大きさを有している。第２の筐体１２の回路基板１８は、例えば厚さ１ｍｍ、長さ６０ｍｍ、幅４０ｍｍのプリント基板で構成されている。また、回転軸２３は、例えば直径８ｍｍ、長さ２０ｍｍの大きさを有し、鋼鉄などの導電率が高く、機械的強度も強い金属により形成されている。

回転軸２３は、図３に示すように、一端が回路基板１８上の給電バネ２４に電気的に接続されており、整合回路２０を介し、無線回路１９に接続される。また、図２に示すように、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とは距離ｄｈ（例えば２ｍｍ）を隔てて近接している。ここで、距離ｄｈは、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とが給電時に容量結合されるよう、１ｍｍから５ｍｍの間にあることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、本実施の形態においては、回転軸２３と回路基板１８上のグランドパターンとは４ｍｍ程度離隔して配置されている。ここで、回転軸２３とグランドパターンとの距離は２ｍｍから５ｍｍの間にあることが好ましいが、これに限定されるものではない。なお、給電バネ２４は、給電部の一部を構成している。

本実施の形態の携帯無線機は、さらに第１導体素子２５を備えている。第１導体素子２５は、回転軸２３から距離ｄｅ（例えば２ｍｍ）を隔てて、例えばＡＢＳ樹脂製のヒンジブラケット１７に貼付けて配置される。すなわち、第１導体素子２５は、第１の筐体１１に支持されており、筐体の開閉によって第１の筐体１１と一体となって回転軸２３の回りを回動するようになっている。ここで、距離ｄｅは、携帯無線機の閉状態において、第１導体素子２５が導波素子として動作するよう、０．１ｍｍから５ｍｍの間にあることが好ましいが、これに限定されるものではない。

また、第１導体素子２５は、動作周波数における電気的長さが略半波長（例えば２ＧＨｚ帯で７５ｍｍ）となるよう形成されている。

本実施の形態においては、携帯無線機は、使用周波数が１．７ＧＨｚ（帯域１３０ＭＨｚ）、２ＧＨｚ（帯域２５０ＭＨｚ）付近のＷ−ＣＤＭＡ方式の携帯電話システムに用いられるものとする。無論、本発明の携帯無線機は、設計条件を変えることにより、他の通信方式下、他の周波数下においても適応可能である。

上記のように構成された第１の実施の形態の携帯無線機は、図１〜図３における閉状態において、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部が所定の距離ｄｈを隔てて配置されているため、回転軸２３が動作周波数１．７ＧＨｚ帯から２ＧＨｚ帯において４分の１波長系モノポールアンテナとして動作する。また、第１導体素子２５が導波素子として動作する。

ここで、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部が所定の間隔ｄｈで離れているため、回転軸２３によって構成されるヒンジ部１３に電流が集中する。したがって、本実施の形態の携帯無線機は、放射効率および指向性利得が従来の携帯無線機と比較して改善する。一方、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部が直流的に接続、または、容量結合で電磁的に強結合している場合を考慮すると、第１の筐体１１の金属部にアンテナ電流（電流）が分散し、第１の筐体１１に流れる電流の位相と回路基板１８に流れる電流の位相とが逆相となり、放射効率が低下してしまう。また、ヒンジ部１３に電流が集中しないため、第１導体素子２５に励起されるアンテナ電流が低減し、基地局方向、すなわち図６に示す到来波方向３１の指向性利得が低下する。ゆえに、閉状態におけるアンテナ特性を確保するためには、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とは所定の距離ｄｈ離れている必要がある。ここで、基地局方向とは、水平面に対して仰角が２０〜４０°となる方向をいう。

図８は、携帯無線機の閉状態における、アンテナに給電される高周波信号の周波数に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）を示した特性図である。図８において、実線は第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機のＶＳＷＲ特性３３を示したものであり、点線は第１導体素子２５がない状態におけるＶＳＷＲ特性３４を示したものである。

図８に示すように、第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機は、第１導体素子２５によって共振が生じるため、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機に比べてＶＳＷＲ特性が改善していることがわかる。つまり、所望の周波数およびその周辺の周波数において広帯域にわたり良好なアンテナ特性が確保されている。

例えば、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機の周波数２１７０ＭＨｚにおける放射効率値（入力電力と放射電力の比、ｄＢ表示）は−７．０ｄＢである。これに対し、ミアンダ形状の第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機の周波数２１７０ＭＨｚにおける放射効率値は−３．５ｄＢであり、ミアンダ形状の第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機に比べて放射特性が改善されていることがわかる。

図９（ａ）は、第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機の机上待受け状態における指向性３５を示した図である。また、図９（ｂ）は、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機の机上待受け状態における指向性３６を示した図である。ここで、机上待受け状態における座標系は、図６に示されている。

第１導体素子２５を備えた本実施の形態の携帯無線機は、第１導体素子２５によって共振が生じるため、第１導体素子２５を備えない従来の携帯無線機に比べて、図６に示す基地局からの到来波方向３１に対する指向性利得が５ｄＢ改善している。つまり、放射効率および到来波方向３１に対する指向性利得が改善している。したがって、机上待受け状態において良好なアンテナ特性を得ることができる。

次に、開状態における動作原理を図４および図５を用いて説明する。回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とは、所定の距離ｄｈを隔てて電磁的に結合している。つまり、回転軸２３、第１の筐体１１の金属部および回路基板１８は、動作周波数１．７ＧＨｚ帯から２ＧＨｚ帯において、ダイポールアンテナ、すなわちアンテナ素子として動作するようになっている。

ここで、ヒンジ部１３のアンテナ電流は、第１導体素子２５があることで副表示部２８側に集中する。したがって、図７に示すように、本実施の形態の携帯無線機が人体頭部３２近傍で使用される場合において、ヒンジ部１３のアンテナ電流は、副表示部２８側に集中することにより、人体頭部３２による影響を受けにくくなる。その結果、本実施の形態の携帯無線機のアンテナ特性（通話利得）は、従来の携帯無線機と比較して２ｄＢ改善する。

なお、本実施の形態では、所望の周波数を２１７０ＭＨｚとして説明したが、本発明の携帯無線機が備える第１導体素子２５は、この周波数に対応するよう限定されるものではなく、他の周波数に対応するようにしてもよい。また、第１導体素子２５の形状は、図１〜図５に示される形状に限定されるものではなく、所望の周波数の略半波長の素子長であれば、いかなる形状でもよい。さらに、本実施の形態では、図１〜図５が示すように、１軸回転のヒンジ部１３に第１導体素子２５が配置される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２軸回転のヒンジ部などいかなるヒンジ部に第１導体素子２５を配置してもよい。

また、本実施の形態では、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とが所定の間隔ｄｈを隔てて配置される場合について説明したが、回転軸２３と第１の筐体１１の金属部とがリアクタンス定数（例えば容量性で２ｐＦ）を有する素子を介して接続されてもよい。

また、本実施の形態では、第１の筐体１１において、上カバー１５および上ケース１６が導電性の高い金属で形成される場合について説明したが、上カバー１５、上ケース１６、または第１の筐体１１内に設けられるグランドパターンを有する不図示の回路基板のいずれかが存在すればよい。すなわち、第１の筐体１１の金属部と回転軸２３とが所定の容量で電磁結合する構成であればよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の携帯無線機について、図１０〜図１３を用いて説明する。

なお、図１０〜図１２において、第１の実施の形態の携帯無線機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。

図１０は、本発明の第２の実施の形態の携帯無線機の開状態における背面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ’から見た携帯無線機の側面図である。図１２は、第２の実施の形態の携帯無線機の閉状態における背面図である。ここで、図１０〜図１２は、特徴部分の内部構造およびそれ以外の部分の外観構成を示している。

本実施の形態の携帯無線機は、図１０〜図１２に示すように、第２導電素子３０をさらに備えている。第２導体素子３０は、面積Ｓ（ｍｍ^２）を有し、回転軸２３と近接するよう、第２の筐体１２に配置されている。

開状態においては、図１１に示すように、第１導体素子２５と第２導体素子３０とが、距離ｄｅｆ（例えば２ｍｍ）を隔てて近接して配置される。ここで、第１導体素子２５は、第１の筐体１１の回動に従い移動するようになっている。したがって、閉状態においては、図１２に示すように、第１導体素子２５と第２導体素子３０とは開状態の場合よりも離れた位置に配置される。ここで、第１導体素子２５と第２導体素子３０との電磁結合は、互いの距離に応じて変化する。結果として、第１導体素子２５の電気的共振は、開状態と閉状態とによって異なる。

本実施の形態においては、開状態における第１導体素子２５の共振が閉状態における第１導体素子２５の共振と比較して、２０％低くなる。

図１３は、携帯無線機の開状態において、アンテナに給電される高周波信号の周波数に対するＶＳＷＲを示した特性図である。図１３において、実線は第２導体素子３０を備えた本発明の携帯無線機のＶＳＷＲ特性３７を示したものであり、点線は第２導体素子３０がない状態におけるＶＳＷＲ特性３８を示したものである。

ここで、携帯無線機が第２導体素子３０を備えない場合、第１導体素子２５の影響で、１．７ＧＨｚ帯のＶＳＷＲ特性が悪くなり、第２導体素子３０を備える場合と比較して放射効率が２ｄＢ劣化する。

一方、携帯無線機が第２導体素子３０を備える場合、開状態において１．７ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯両バンドにおいてＶＳＷＲ＜３の広帯域特性を有し、良好なアンテナ特性を確保できる。また、閉状態においても、第１導体素子２５が導波素子として動作するため、図６に示す机上待受け状態において、良好なアンテナ特性を確保できる。

なお、本実施の形態では、第２導体素子３０は、面積Ｓを有する導体として説明したが、開状態において第１導体素子２５と電磁的結合をする構成であれば、線状などのいかなる形状でもよい。

以上のように、本発明に係る携帯無線機は、閉状態においても従来の携帯無線機より高いアンテナ利得を有することができるという効果を有し、開状態および閉状態にかかわらずアンテナの性能を発揮することができる携帯無線機として有用である。

本発明の第１の実施の形態における閉状態の携帯無線機の正面図 本発明の第１の実施の形態における閉状態の携帯無線機の側面図 本発明の第１の実施の形態における閉状態の携帯無線機の背面図 本発明の第１の実施の形態における開状態の携帯無線機の背面図 本発明の第１の実施の形態における開状態の携帯無線機の側面図 机上待受け状態における座標系および到来波方向を示す図 通話状態における人体頭部と携帯無線機との位置関係を示す図 閉状態の携帯無線機において、第１導体素子の有無による定在波特性の変化を示す図 （ａ）は第１導体素子を有する閉状態の携帯無線機における指向性を示す図であり、（ｂ）は第１導体素子を有さない閉状態の携帯無線機における指向性を示す図 本発明の第２の実施の形態における開状態の携帯無線機の背面図 本発明の第２の実施の形態における開状態の携帯無線機の側面図 本発明の第２の実施の形態における閉状態の携帯無線機の側面図 開状態の携帯無線機において、第２導体素子の有無による定在波特性の変化を示す図

符号の説明

１１ 第１の筐体
１２ 第２の筐体
１３ ヒンジ部
１４ 固定ネジ
１５ 上カバー（表示部側）
１６ 上ケース（副表示部側）
１７ ヒンジブラケット
１８ 回路基板
１９ 無線回路
２０ 整合回路
２３ 回転軸
２３Ａ 第１の回転軸（第１の筐体側）
２３Ｂ 第２の回転軸（第２の筐体側）
２４ 給電バネ（給電部）
２５ 第１導体素子
２６ フレキケーブル
２７ 表示部
２８ 副表示部
２９ レシーバ（受話用の音孔）
３０ 第２導体素子
３１ 到来波方向
３２ 人体頭部
３３ ＶＳＷＲ特性（閉状態、第１導体素子あり）
３４ ＶＳＷＲ特性（閉状態、第１導体素子なし）
３５ 指向性（閉状態、Ｅφ偏波成分、第１導体素子あり）
３６ 指向性（閉状態、Ｅφ偏波成分、第１導体素子なし）
３７ ＶＳＷＲ特性（開状態、第２導体素子あり）
３８ ＶＳＷＲ特性（開状態、第２導体素子なし）

Claims (4)

1. 金属部を有する第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、グランドパターンを有する回路基板と、
   前記回路基板に接続された給電部とを備え、
   前記ヒンジ部は、導電性の金属で構成される回転軸を有し、
   前記金属部、前記回転軸および前記グランドパターンがアンテナ素子として動作する携帯無線機において、
   前記回転軸と所定の間隔を隔てて前記第１の筐体に配置され、無線周波数における略半波長と等しい電気的長さを有する第１導体素子をさらに備えることを特徴とする携帯無線機。
2. 前記回転軸は、前記金属部と所定の間隔を隔てて配置され、かつ電磁的に結合されているとともに、前記グランドパターンから所定の間隔を隔てて前記ヒンジ部に配置され、かつ前記給電部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯無線機。
3. 前記第２の筐体に配置された第２導体素子をさらに備え、
   前記第１導体素子と前記第２導体素子とは、前記第１の筐体と前記第２の筐体が開かれた状態において近接した所定の間隔を有し、前記第１の筐体と前記第２の筐体が閉じられた状態において前記所定の間隔よりも隔離された間隔を有することを特徴とする請求項１または２に記載の携帯無線機。
4. 前記第１の筐体には受話用の音孔が形成され、前記受話用の音孔が配置される面の反対側の面に前記第１導体素子が配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の携帯無線機。