JPWO2016125556A1

JPWO2016125556A1 - 無線機

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Publication number: JPWO2016125556A1
Application number: JP2016573256A
Authority: JP
Inventors: 弘泰末竹
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: JP6320578B2; WO2016125556A1

Abstract

内部に配置されているアンテナの位置の制限が緩和された無線機を提供する。筐体の外周上に配置されている金属枠（１０）と、金属枠の内部に配置されているアンテナエレメント（２０）と、を備え、金属枠を分断する開口部が設けられており、アンテナエレメントは、少なくとも一部が金属枠と重なる位置に配置されており、金属枠は、アンテナエレメントに対して高インピーダンスである無線機（１）。

Description

本発明は開口部によって分断されている金属枠と、当該金属枠の内部に配置されているアンテナエレメントとを備える無線機に関する。

近年、通信可能な無線機は、小型化、軽量化、および強度の維持のために、金属性の筐体を備えている。しかしながら、この構成においてアンテナを内部に備える場合、金属性の筐体は電波を透過しないため、アンテナの特性が劣化するという問題が生ずる。そこで、この問題を解決するための技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、外筐と、当該外筐の内部に配置された回路基板と、樹脂材料によって形成され当該外筐に取り付けられた操作ユニットとを備え、外筐は少なくとも一部が金属材料から成る金属筐体によって構成され、回路基板にアンテナが搭載され、操作ユニットがアンテナを覆う位置に取り付けられている携帯端末装置が開示されている。

日本国公開特許公報「特開２０１０−１３６０１７号公報（２０１０年６月１７日公開）」

しかしながら、上述の従来技術では、樹脂材料や非金属材料によって覆われた位置にしかアンテナを内蔵することができないという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、内部に配置されているアンテナの位置の制限が緩和された無線機を提供することを主たる目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る無線機は、筐体と、上記筐体の外周上に配置されている金属枠と、上記金属枠の内部に配置されている第一のアンテナエレメントと、グランドと、を備え、上記筐体には、上記金属枠を分断する開口部が設けられており、上記第一のアンテナエレメントは、上記開口部をその開口面から平面視したときに、少なくとも一部が上記金属枠と重なる位置に配置されており、上記金属枠は、第一のアンテナエレメントに対して高インピーダンスであることを特徴とする無線機。

本発明の一態様によれば、少なくとも一部が金属枠と重なる位置に配置されたアンテナのアンテナ特性が劣化することを抑制することができるため、内部に配置されているアンテナの位置の制限が緩和された無線機を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る無線機の構成を示す概略図である。本発明の実施形態１に係る無線機の変形例の構成を示す概略図である。本発明の実施形態１に係る無線機の他の変形例の構成を示す概略図および従来の無線機の構成を示す概略図である。（ａ）は、本発明の実施形態２に係る無線機の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る無線機の変形例の構成を示す概略図である。（ａ）は、本発明の実施形態３に係る無線機の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る無線機の変形例の構成を示す概略図である。（ａ）は、本発明の実施形態４に係る無線機の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態４に係る無線機の変形例の構成を示す概略図である。（ａ）は、本発明の実施形態５に係る無線機の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態５に係る無線機の変形例の構成を示す概略図である。（ａ）は、本発明の実施形態６に係る無線機の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態６に係る無線機の変形例の構成を示す概略図である。本発明の実施形態７に係る無線機の構成を示す概略図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

本明細書では、無線機として、ユーザが手に持って操作することができ、かつ無線信号による通信機能を有した装置であり、携帯電話機、スマートフォン、またはタブレット型端末を例に挙げているが、本発明に係る無線機はこれらに限定されない。例えば、据え置き型の無線ＬＡＮ親機などであってもよい。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る無線機１の構成を示す概略図である。図１に示すように、無線機１は、金属枠１０、アンテナエレメント（第一のアンテナエレメント）２０、および給電部４０を備えている。

無線機１では、金属枠１０は、無線機１の筐体の外周上に配置されている。アンテナエレメント２０は、金属枠１０の内部に配置されている。なお、「金属枠１０の内部に配置されている」とは、金属枠１０によって囲まれている領域からはみ出ないように配置されていることを指す。開口部３０は、例えば、ＳＤカードスロットやＵＳＢメモリスロットのような、着脱可能な部品を挿入するための挿入口であり得る。開口部３０は、筐体における金属枠１０を分断する位置に配置される。なお、「筐体」とは、無線機１が備える電子部品を格納する部材を指す。また、「外周」とは、無線機１の外側に沿った周りの領域を指す。

金属枠１０は、開口部３０によって規定される端部（開口部３０に隣接する端部）のうちアンテナエレメント２０に近い方の端部（第一の端部）１２から長さＬ１の位置（接続点Ｐ１、第一の接続位置）において、グランドに接続されている。長さＬ１の具体的な値については後述する。

なお、「開口部３０によって規定される端部のうちアンテナエレメント２０に近い方の端部」とは、開口部３０によって分断された金属枠１０の端部のうち、開口部３０を平面視したときに、アンテナエレメント２０と重なる領域が大きい方の金属枠１０の端部を指す。

アンテナエレメント２０は、給電部４０によってアンテナ給電されている。アンテナエレメント２０は、開口部３０をその開口面から平面視したときに、少なくとも一部が金属枠１０と重なる位置に配置されており、一部が金属枠１０に近接している。なお、以下において、「開口部３０をその開口面から平面視したときに金属枠１０と重なる位置」のことを、単に「金属枠１０と重なる位置」と表記することもある。

（長さＬ１）
アンテナエレメント２０の通信周波数の波長をλとすると、長さＬ１の電気長が（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）の範囲となる位置において接続点Ｐ１を設ける構成が好ましい。特に、長さＬ１の電気長は、ｎ＝１の場合のλ／８〜３λ／８が好ましく、さらにλ／４が最も好ましい。この場合、金属枠１０のうち、アンテナエレメント２０に近い方の端部１２から接続点Ｐ１までの領域では、アンテナエレメント２０の通信周波数の波長λの高周波領域では概ね高インピーダンスとなる。

このように、本実施形態に係る無線機１は、筐体と、筐体の外周上に配置されている金属枠１０と、金属枠１０の内部に配置されているアンテナエレメント２０と、グランドと、を備えており、金属枠１０は、金属枠１０がアンテナエレメント２０に対して高インピーダンスとなるような接続点Ｐ１においてグランドに接続されている。そのため、アンテナエレメント２０が金属枠１０と重なる位置に配置されており、アンテナエレメント２０と金属枠１０とが近接する構成であっても、アンテナエレメント２０に対する金属枠１０の影響が小さいため、アンテナエレメント２０のアンテナ特性の劣化を抑制することができる。

また、給電部４０は、開口部３０によって規定される金属枠の端部のうちアンテナエレメント２０から遠い方の端部（第二の端部）端部よりも、端部１２に近い位置（端部１２に近接する位置）に配置されるのが好ましい。この場合、無線機１は、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域に流れる高周波電流と、アンテナエレメント２０に流れる高周波電流とが同相電流となるため、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域に流れる高周波電流による共振とアンテナエレメント２０に流れる高周波電流による共振の両方の共振を利用することが可能となる。これにより、無線機１は、アンテナエレメント２０のアンテナ放射に加えて金属枠１０の共振もアンテナ放射に寄与させることができるので、アンテナ特性をより向上させることができる。

〔変形例１〕
変形例１について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る無線機１の変形例１の構成を示す概略図である。

図２に示すように、本変形例に係る無線機１では、金属枠１０は、接続点Ｐ１において無線機１のグランド５０に接続されている。なお、図２には図示していないが、図１に示す無線機１と同じ位置にアンテナエレメント２０および給電部４０が配置されている。

この構成において、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、金属枠１０とグランド５０とが近接し過ぎると、金属枠１０とグランド５０との容量結合が非常に強くなり、高周波的に接続されて導通状態となってしまう。そこで、図２に示すように、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域に隣接して、グランドが配置されていない切り欠き部６０をグランド５０に設ける。

このように、本変形例に係る無線機１は、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、金属枠１０とグランド５０とが高周波的に接続しないように切り欠き部（欠落領域）６０が形成されたグランド５０に、接続点Ｐ１において金属枠１０が接続されている。そのため、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域の共振がより強くなるので、アンテナエレメント２０のアンテナ特性を向上させることができる。

ここで、「共振が強くなる」とは、金属枠１０がグランド５０からの距離を取ることで金属枠のＱ値（Quality factor）を小さくすることで、アンテナ放射特性が向上することを意味する。

また、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、金属枠１０とグランド５０との容量結合が弱くなるので、金属枠１０がアンテナエレメント２０に対してより高インピーダンスになる。そのため、無線機１は、アンテナエレメント２０に対する金属枠１０の影響がより小さくなり、アンテナ特性の劣化をより好適に抑制することができる。

〔変形例２〕
変形例２について、図３を用いて説明する。図３の（ａ）は、本発明の実施形態１に係る無線機１の他の変形例の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、従来の無線機における断面を示す断面図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＡ１−Ａ２断面を示す他の断面図であり、（ｄ）は、（ａ）におけるＡ１−Ａ２断面を示すさらに他の断面図である。

図３の（ａ）に示すように、本変形例に係る無線機１では、グランド５０に切り欠き部は形成されていない。この状態において、従来は、図３の（ｂ）に示すように、金属枠１０の厚さと無線機１の厚さとが同じだったため、金属枠１０とグランド５０との容量結合が強くなり、高周波的に接続されて導通状態となってしまうという問題があった。そこで、図３の（ｃ）に示すように、無線機１の厚さ方向において、金属枠１０とグランド５０との間に間隔が設けられるように、金属枠１０を配置する。この場合、図３の（ｄ）に示すように、樹脂製の成形物で金属枠１０を挟む構成にしてもよい。

このように、無線機１の厚さ方向において、金属枠１０とグランド５０との間に間隔が設けられるように、金属枠１０を配置する。この構成により、金属枠１０とグランド５０との容量結合が弱くなるので、金属枠１０がアンテナエレメント２０に対してより高インピーダンスになる。そのため、無線機１は、アンテナエレメント２０に対する金属枠１０の影響がより小さくなり、アンテナ特性の劣化をより好適に抑制することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図４の（ａ）に基づいて説明する。図４の（ａ）は、本発明の実施形態２に係る無線機１ａの構成を示す概略図である。

無線機１ａは、図４の（ａ）に示すように、実施形態１における無線機１のアンテナエレメント２０に替えて、アンテナエレメント（第二のアンテナエレメント）２１およびアンテナエレメント（第一のアンテナエレメント）２２を備えている。アンテナエレメント２１は、金属枠１０と重ならない位置に配置されており、アンテナエレメント２２は、少なくとも一部が金属枠１０と重なる位置に配置されている。なお、無線機１ａは、更に追加のアンテナエレメントを備えていてもよい。すなわち、無線機１ａは、３本以上のアンテナエレメントを備えていてもよい。その場合、追加のアンテナエレメントは、金属枠１０と重ならない位置に配置すればよい。

アンテナエレメント２１は、金属枠１０と重ならない位置に配置されているため、金属枠１０による影響が小さい。一方、アンテナエレメント２２は、少なくとも一部が金属枠１０と重なる位置に配置されているため、金属枠１０による影響が大きく、通信特性が劣化してしまう。

そこで、アンテナエレメント２２に近い金属枠１０の端部１２から、電気長が（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）となる長さＬ１の位置（接続点Ｐ１）において、グランドに接続する。この構成により、金属枠１０のうち、アンテナエレメント２２に近い方の端部１２から接続点Ｐ１までの領域では、アンテナエレメント２２の通信周波数の波長λの高周波領域では概ね高インピーダンスとなる。

このように、本実施形態に係る無線機１ａでは、金属枠１０と重なる位置に配置されているアンテナエレメント２２に加えて、金属枠１０と重ならない位置に配置されているアンテナエレメント２１を備えている。この構成において、無線機１ａでは、金属枠１０と重なる位置に配置されているアンテナエレメント２２に対して、金属枠１０が高インピーダンスになる。そのため、アンテナエレメント２１は金属枠１０の影響を受けず、かつ、アンテナエレメント２２は金属枠１０による影響が小さくなり、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。

また、給電部４０は、開口部３０によって規定される金属枠の端部のうちの端部１２とは異なる端部よりも、端部１２に近い位置（端部１２に近接する位置）に配置されるのが好ましい。この場合、無線機１ａは、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域に流れる高周波電流と、アンテナエレメント２２に流れる高周波電流とが同相電流となるため、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域に流れる高周波電流による共振とアンテナエレメント２２に流れる高周波電流による共振の両方の共振を利用することが可能となる。これにより、無線機１ａは、アンテナエレメント２２のアンテナ放射に加えて金属枠の共振もアンテナ放射に寄与させることができるので、アンテナ特性をより向上させることができる。なお、この構成は、後述する実施形態および変形例においても適用可能である。

〔変形例３〕
変形例３について、図４の（ｂ）を用いて説明する。図４の（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る無線機１ａの変形例３の構成を示す概略図である。

図４の（ｂ）に示すように、本変形例に係る無線機１ａでは、金属枠１０は、接続点Ｐ１において無線機１のグランド５０に接続されている。なお、図４の（ｂ）には図示していないが、図４の（ａ）に示す無線機１ａと同じ位置において、アンテナエレメント２１、アンテナエレメント２２、および給電部４０が配置されている。この場合、上述した変形例１と同様、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域に隣接して、グランドが配置されていない切り欠き部６０をグランド５０に設ける。

このように、本変形例に係る無線機１ａは、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、金属枠１０とグランド５０とが高周波的に接続しないように切り欠き部６０が形成されたグランド５０に、接続点Ｐ１において金属枠１０が接続されている。そのため、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域の共振がより強くなるので、アンテナエレメント２０のアンテナ特性を向上させることができる。

また、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、金属枠１０とグランド５０との容量結合が弱くなるので、金属枠１０がアンテナエレメント２２に対してより高インピーダンスになる。そのため、無線機１ａは、アンテナエレメント２２に対する金属枠１０の影響がより小さくなり、アンテナ特性の劣化をより好適に抑制することができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図５の（ａ）に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図５の（ａ）は、本発明の実施形態３に係る無線機１ｂの構成を示す概略図である。

無線機１ｂは、図５の（ａ）に示すように、実施形態２における無線機１ａの接続点Ｐ１に替えて、接続点（第一の接続位置）Ｐ３および接続点（第二の接続位置）Ｐ５の２つの接続点を設けている。また、接続点Ｐ３は、金属枠１０において、接続点Ｐ５よりも開口部３０に近い位置に設けられている。また、無線機１ｂでは、金属枠１０は、接続点Ｐ３において、定数調整部７０を介してグランドに接続されており、接続点Ｐ５においてグランドに接続されている。また、接続点Ｐ３は、アンテナエレメント２２に近い金属枠１０の端部１２から長さＬ３の位置であり、接続点Ｐ３と接続点Ｐ５との間の長さは、Ｌ５である。

定数調整部７０は、金属枠１０のインピーダンスを調整する機能を有し、例えば、固定インダクタ、固定キャパシタ、固定抵抗、可変インダクタ、可変キャパシタ、可変抵抗などによって構成してもよいし、複数の異なる定数を持つ回路をスイッチ等によって切り替え可能な構成であってもよい。また、これら上述した構成の組み合わせであってもよい。

（長さＬ３、長さＬ５）
長さＬ３の電気長は、上述した長さＬ１と同様、（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）となるように接続点Ｐ３を設ける構成が好ましい。特に、長さＬ３の電気長は、ｎ＝１の場合のλ／８〜３λ／８が好ましく、さらにλ／４が最も好ましい。ここで、接続点Ｐ３は定数調整部７０を介してグランドに接続されているため、長さＬ３は上述した実施形態における長さＬ１より長くまたは短くすることが可能となる。例えば、定数調整部７０にインダクタを追加すれば、長さＬ３よりも電気長を長く調整することできる。また、定数調整部７０にキャパシタを追加すれば、長さＬ３よりも電気長を短く調整することができる。

ただし、本実施形態に係る無線機１ｂは、実施形態１にかかる無線機１とは異なり、接続点Ｐ３においてグランドとは直接接続せずに、定数調整部７０を介してグランドに接続する構成である。この構成では、金属枠１０の接続点Ｐ３よりも下側（金属枠１０における端部１２とは反対側）のインピーダンス変動の影響を受けるため、定数調整部７０での定数調整が困難な場合がある。そのため、無線機１ｂでは、上述のインピーダンス変動を抑えるために接続点Ｐ５を配置している。接続点Ｐ３と接続点Ｐ５との間の長さＬ５が短すぎると、定数調整部７０の調整が困難になるが、接続点Ｐ３のインピーダンスがグランドと等電位に近づくため、インピーダンス変動は安定する。逆にＬ５が長いと、定数調整部７０の調整は容易になるが、接続点Ｐ３でのインピーダンス変動の影響が大きくなる場合があり、結果的に定数調整部７０での調整が困難となる場合がある。そのため、長さＬ５の電気長は、（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）となるように接続点Ｐ５を設ける構成が好ましい。特に、長さＬ５の電気長は、ｎ＝１の場合のλ／８〜３λ／８が好ましく、さらにλ／４が最も好ましい。例えば、長さＬ５＝λ／４のときには、金属枠１０の接続点Ｐ３よりも下側のインピーダンスに関わらず、接続点Ｐ３での定数調整部７０にある定数を追加することによって長さＬ３の電気長を容易に調整することができる。

ここで、金属枠１０の接続点Ｐ３のインピーダンスとは、接続点Ｐ３における周波数特性のことである。実施形態１に係る無線機１のように、接続点Ｐ３においてグランドに接続する場合、金属枠１０は、全ての周波数に対して接続点Ｐ３においてグランドと等電位となるため、周波数特性を有しない。これに対して、本実施形態に係る無線機１ｂでは、定数調整部７０を介してグランドに接続するため、接続点Ｐ３では周波数特性を有する。この周波数特性は接続点Ｐ３よりも上側のＬ３の電気長、接続点Ｐ３に接続される定数調整部７０、接続点Ｐ３の下側の金属枠の長さに依存する。そのため、金属枠１０の全長や、グランド５０との距離、金属枠に繋がっているその他の接続点等により接続点Ｐ３のインピーダンスは変動する。

このように、本実施形態に係る無線機１ｂでは、金属枠１０は、接続点Ｐ５においてグランドに接続されており、接続点Ｐ３において定数調整部７０を介してグランドに接続されている。換言すれば、接続点Ｐ３および接続点Ｐ５のうち開口部３０に近い方の接続位置（接続点Ｐ３）における金属枠１０とグランドとの接続が、金属枠１０のインピーダンスを調整する定数調整部７０を介してなされている。そのため、例えば、無線機１ｂが構成上、電気長がλ／４になる接続点Ｐ１においてグランドに接続できない場合であっても、定数調整部７０を調整することによって、金属枠１０をアンテナエレメント２２に対して高インピーダンスにすることができる。換言すると、無線機１ｂでは、設計の自由度を向上させることができる。

なお、本発明では、接続点Ｐ５の位置における金属枠１０とグランドとの接続についても、定数調整部７０を介してなされている構成であってもよい。

〔変形例４〕
変形例４について、図５の（ｂ）を用いて説明する。図５の（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る無線機１ｂの変形例４の構成を示す概略図である。

図５の（ｂ）に示すように、本変形例に係る無線機１ｂでは、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ５までの領域において、グランド５０に切り欠き部６２が形成されている。なお、図５の（ｂ）には図示していないが、図５の（ａ）に示す無線機１ｂと同じ位置において、アンテナエレメント２１、アンテナエレメント２２、および給電部４０が配置されている。

このように、本変形例に係る無線機１ｂは、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ５までの領域において、金属枠１０とグランド５０とが高周波的に接続しないように切り欠き部６２が形成されたグランド５０に、接続点Ｐ３において定数調整部７０を介して接続され、かつ、接続点Ｐ５において接続されている。そのため、無線機１ｂが定数調整部７０を備える構成においても、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ５までの領域における共振がより強くなるので、アンテナエレメント２２のアンテナ特性を向上させることができる。

また、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ５までの領域において、金属枠１０とグランド５０との容量結合が弱くなるので、金属枠１０がアンテナエレメント２２に対してより高インピーダンスになる。そのため、無線機１ｂは、アンテナエレメント２２に対する金属枠１０の影響がより小さくなり、アンテナ特性の劣化をより好適に抑制することができる。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図６の（ａ）に基づいて説明する。図６の（ａ）は、本発明の実施形態４に係る無線機１ｃの構成を示す概略図である。

無線機１ｃは、図６の（ａ）に示すように、実施形態３における無線機１ｂの接続点Ｐ３に替えて接続点（第一の接続位置）Ｐ６においてグランドに接続され、接続点Ｐ５に替えて端部（第二の接続位置）１２において定数調整部７０を介してグランドに接続されている。また、端部１２と接続点Ｐ６との間の長さはＬ６である。

このように、本実施形態に係る無線機１ｃでは、端部１２において、金属枠１０が定数調整部７０を介してグランドに接続されている。換言すれば、接続点Ｐ６および端部１２のうち開口部３０に近い方の接続位置（端部１２）における金属枠１０とグランドとの接続が、金属枠１０のインピーダンスを調整する定数調整部７０を介してなされている。この構成により、定数調整部７０を調整することにより、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ６までの領域の電気長を調整（例えば、上述した長さＬ１の電気長に調整）できるので、金属枠１０を、アンテナエレメント２２に対してより高インピーダンスにすることができる。換言すると、無線機１ｃでは、設計の自由度を向上させることができる。

〔変形例５〕
変形例５について、図６の（ｂ）を用いて説明する。図６の（ｂ）は、本発明の実施形態４に係る無線機１ｃの変形例５の構成を示す概略図である。

図６の（ｂ）に示すように、本変形例に係る無線機１ｃでは、上述の変形例３と同様、端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、グランド５０に切り欠き部６０が形成されている。なお、図６の（ｂ）には図示していないが、図６の（ａ）に示す無線機１ｃと同じ位置において、アンテナエレメント２１、アンテナエレメント２２、および給電部４０が配置されている。

このように、本変形例に係る無線機１ｃは、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ６までの領域において、金属枠１０とグランド５０とが高周波的に接続しないように切り欠き部６０が形成されたグランド５０に、接続点Ｐ６において接続され、かつ、端部１２において定数調整部７０を介して接続されている。そのため、無線機１ｃが定数調整部７０を備える構成においても、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域における共振がより強くなるので、アンテナエレメント２２のアンテナ特性を向上させることができる。

また、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、金属枠１０とグランド５０との容量結合が弱くなるので、金属枠１０がアンテナエレメント２２に対してより高インピーダンスになる。そのため、無線機１ｃは、アンテナエレメント２２に対する金属枠１０の影響がより小さくなり、アンテナ特性の劣化をより好適に抑制することができる。

〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図７の（ａ）に基づいて説明する。図７の（ａ）は、本発明の実施形態５に係る無線機１ｄの構成を示す概略図である。

無線機１ｄは、図７の（ａ）に示すように、実施形態２における無線機１ａの構成に加えて、（１）アンテナエレメント２２が金属枠１０の端部１２から接続点Ｐ１の領域において近接するように配置する、（２）金属枠１０の面に対して対向する面にアンテナエレメント２２を形成する、（３）アンテナエレメント２２の途中から分岐し、金属枠１０の面に対向する面においてアンテナエレメント２２の他の部分とは異なる方向（紙面下方向）に伸びる部分２２ａをアンテナエレメント２２に追加して、アンテナエレメント２２と金属枠１０とが互いに近接する領域を増加させる、またはこれらの組み合わせにより、アンテナエレメント２２と金属枠１０との容量結合を強める構成となっている。また、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域と、アンテナエレメント２２とが容量結合され、無給電素子２４を形成している。

無線機１ｄにおいては、アンテナエレメント２２に加えて、無給電素子２４もアンテナとして励振させることができる。そのため、無線機１ｄでは、無給電素子２４を、給電部４０と直接接続することなく、アンテナ放射に寄与させることができる。また、無給電素子２４をアンテナとして動作させることができるため、金属枠１０の内部に配置したアンテナエレメント２２よりも、アンテナ体積が増加する。

このように、本実施形態に係る無線機１ｄでは、アンテナエレメント２２に近接する金属枠１０の端部１２から接続点Ｐ１の領域が、アンテナエレメント２２の使用周波数の波長で励振され、無給電素子として動作し、アンテナ放射に寄与するため、金属枠が近接することによるアンテナ特性の劣化を抑制することができる。また、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域は、給電部４０と直接接続しないため、無線機１ｄの設計の自由度を向上させることができる。また、無給電素子２４は、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域をアンテナエレメントとした場合と比べて、アンテナ体積が増加するので、アンテナ特性を向上させることができる。

なお、無線機１ｄは、上述した実施形態３または実施形態４に記載されたように、定数調整部７０を介して金属枠１０をグランドに接続する構成であってもよい。この構成により、無線機１ｄでは、端部１２から接続点Ｐ１までの領域における金属枠１０の電気長を変更できるので、設計の自由度を向上させることができる。

〔変形例６〕
変形例６について、図７の（ｂ）を用いて説明する。図７の（ｂ）は、本発明の実施形態５に係る無線機１ｄの変形例６の構成を示す概略図である。

図７の（ｂ）に示すように、本変形例に係る無線機１ｄでは、金属枠１０は、接続点Ｐ１において無線機１ｄのグランド５０に接続されている。なお、図７の（ｂ）には図示していないが、図７の（ａ）に示す無線機１ｄと同じ位置において、アンテナエレメント２１、アンテナエレメント２２、および給電部４０が配置されており、無給電素子２４が形成されている。この場合、上述した変形例３と同様、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域に隣接して、グランドが配置されていない切り欠き部６０をグランド５０に設ける。

このように、本変形例に係る無線機１ｄは、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域において、金属枠１０とグランド５０とが高周波的に接続しないように切り欠き部６０が形成されたグランド５０に、接続点Ｐ１において金属枠１０が接続されている。そのため、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域と、アンテナエレメント２２とが容量結合され、無給電素子２４を形成する構成においても、金属枠１０における端部１２から接続点Ｐ１までの領域の共振がより強くなるので、アンテナエレメント２０のアンテナ特性を向上させることができる。

〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、図８の（ａ）に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図８の（ａ）は、本発明の実施形態６に係る無線機１ｅの構成を示す概略図である。

無線機１ｅは、図８の（ａ）に示すように、実施形態２に係る無線機１ａの構成に加えて、開口部３０によって規定される端部のうちアンテナエレメント２２から遠い方の端部（第二の端部）からアンテナエレメント２２から近い方の端部（第一の端部）１２までの間に、スリット（第一の隙間）８０およびスリット（第二の隙間）８２が設けられている。また、無線機１ｅはアンテナエレメント（第三のアンテナエレメント）２６をさらに備えており、アンテナエレメント２６は、金属枠１０におけるスリット８０およびスリット８２に挟まれた部分である。なお、図８の（ａ）に示すように、接続点Ｐ１が設けられている金属枠を金属枠１０とし、接続点Ｐ１が設けられていない金属枠を金属枠１１とする。

アンテナエレメント２６は、給電部４２によってアンテナ給電されている。

このように、本実施形態に係る無線機１ｅでは、上述の実施形態と同様、金属枠１０は、アンテナエレメント２２に対して高インピーダンスになっているため、アンテナエレメント２２が金属枠１０と近接していても、アンテナエレメント２２は金属枠１０による影響が小さくなり、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。

さらに、無線機１ｅは、アンテナエレメント２６を備える構成においても、接続点Ｐ１において金属枠１０をグランドに接続しており、接続点Ｐ１において全ての周波数に対してグランドと等電位とすることができるため、接続点Ｐ１の上側および下側の金属枠の接続の影響を互いに受けない構造となる。そのため、アンテナエレメント２１とアンテナエレメント２２とは、アンテナエレメント２６に対して相互に干渉せずに影響を抑えることができる。特に、スマートフォンに無線機１ｅを適用し、アンテナエレメント２２を耳元アンテナ、アンテナエレメント２６を口元アンテナとした場合、よりアンテナ特性の優れたスマートフォンを実現することができる。

〔変形例７〕
変形例７について、図８の（ｂ）を用いて説明する。図８の（ｂ）は、本発明の実施形態６に係る無線機１ｅの変形例７の構成を示す概略図である。

図８の（ｂ）に示すように、本変形例に係る無線機１ｅでは、接続点Ｐ１が設けられている金属枠１０が、接続点（第三の接続位置）Ｐ９をさらに備えている。接続点Ｐ９は、接続点Ｐ１からアンテナエレメント２６までの間において、金属枠１０をグランドに接続している。なお、金属枠１０は、接続点Ｐ９において、定数調整部７０を介してグランドに接続され、金属枠１０における端部１３から接続点Ｐ９の領域の電気長を調整可能な構成であってもよい。

このように、本変形例に係る無線機１ｅでは、接続点Ｐ９において、金属枠１０がグランドに接続されている。そのため、アンテナエレメント２６が金属枠１０と近接する構成であっても、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。

また、金属枠１０において、接続点Ｐ１に加えて、接続点Ｐ９において金属枠１０をグランドに接続することにより、金属枠１０のインピーダンス変動を引き起こすことがなくなり、アンテナエレメント２２と、アンテナエレメント２６とが相互干渉することなく通信することが可能となる。特に、実施形態６と同様、スマートフォンに無線機１ｅを適用し、アンテナエレメント２２を耳元アンテナ、アンテナエレメント２６を口元アンテナとした場合、よりアンテナ特性の優れたスマートフォンを実現することができる。

〔実施形態７〕
本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図９は、本発明の実施形態７に係る無線機１ｆの構成を示す概略図である。

無線機１ｆは、図９に示すように、実施形態６における無線機１ｅの変形例７の構成に加えて、接続点（第四の接続位置）Ｐ１１を備えている。接続点Ｐ１１は、開口部３０によって規定される端部のうちアンテナエレメント２２から遠い方の端部からアンテナエレメント２６までの間において金属枠１１をグランドに接続しており、金属枠１１のスリット８２側の端部１４から長さＬ７の位置に設けられている。また、アンテナエレメント２６は、接続点Ｐ１３においてインダクタ９０を介してグランドに接続されている。そのため、アンテナエレメント２６は１／２波長系のアンテナとして動作する。

（長さＬ７）
アンテナエレメント２６の通信周波数の波長をλ_１とすると、長さＬ７の電気長が（２ｎ−１）λ_１／８〜（２ｎ＋１）λ_１／８（ｎは奇数の自然数）となる位置において接続点Ｐ１１を設ける構成が好ましい。特に、長さＬ７の電気長は、ｎ＝１の場合のλ_１／８〜３λ_１／８が好ましく、さらにλ_１／４が最も好ましい。

このように、本実施形態に係る無線機１ｆでは、上述の実施形態と同様、金属枠１０はアンテナエレメント２２に対して高インピーダンスになっているため、アンテナエレメント２２が金属枠１０と近接していても、アンテナエレメント２２は金属枠１０による影響が小さくなり、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。さらに、本変形例に係る無線機１ｆでは、接続点Ｐ９において、金属枠１０がグランドに接続されている。そのため、アンテナエレメント２６が金属枠１０と近接する構成であっても、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。それに加えて、無線機１ｆでは、金属枠１１に設けられた接続点Ｐ１１において金属枠１１がグランドに接続されている。そのため、アンテナエレメント２２とアンテナエレメント２６とが相互干渉することなく通信することが可能となる。特に、実施形態６および変形例７と同様、スマートフォンに無線機１ｆを適用し、アンテナエレメント２２を備えるアンテナを耳元アンテナ、アンテナエレメント２６を備えるアンテナを口元アンテナとした場合、よりアンテナ特性の優れたスマートフォンを実現することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る無線機（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ）は、筐体と、上記筐体の外周上に配置されている金属枠（１０）と、上記金属枠の内部に配置されている第一のアンテナエレメント（２０、２２）と、グランドと、を備え、上記筐体には、上記金属枠を分断する開口部（３０）が設けられており、第一のアンテナエレメントは、上記開口部をその開口面から平面視したときに、少なくとも一部が上記金属枠と重なる位置に配置されており、上記金属枠は、第一のアンテナエレメントに対して高インピーダンスである。上記の構成によれば、開口部が形成されている無線機において、第一のアンテナエレメントが金属枠と近接していても（例えば、第一のアンテナエレメントが開口部よりも広い領域に配置されている場合であっても）、金属枠は第一のアンテナエレメントに対して高インピーダンスであるため、第一のアンテナエレメントは金属枠の近接によるアンテナ特性劣化への影響が小さい。そのため、無線機は、アンテナの大きさに関わらず、アンテナ特性の劣化が抑制される。

本発明の態様２に係る無線機は、上記態様１において、上記金属枠は、当該金属枠が第一のアンテナエレメントに対して高インピーダンスとなるような第一の接続位置（接続点Ｐ１、Ｐ３、Ｐ６）において上記グランドに接続されていてもよい。上記の構成によれば、金属枠を、第一のアンテナエレメントに対して好適に高インピーダンスにすることができる。

本発明の態様３に係る無線機は、上記態様２において、第一のアンテナエレメントの使用周波数の波長をλとすると、上記金属枠において、上記開口部によって規定される端部のうち第一のアンテナエレメントに近い方の第一の端部から、第一の接続位置までの電気長が、（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）の範囲であってもよい。上記の構成によれば、金属枠を、第一のアンテナエレメントに対して好適に高インピーダンスにすることができる。

本発明の態様４に係る無線機は、上記態様２または３において、第一のアンテナエレメントに給電する給電部（４０）を備え、上記金属枠における上記開口部によって規定される端部のうち、上記開口部をその開口面から平面視したときに、上記第一のアンテナエレメントと重なる領域が小さい方の第二の端部よりも、上記第一のアンテナエレメントと重なる領域が大きい方の第一の端部（１２）に近い位置に、上記給電部が配置されていてもよい。上記の構成によれば、金属枠における第一の端部から第一の接続位置までの領域では、第一のアンテナエレメントに対して有効な共振が生じ、第一のアンテナエレメントのアンテナ放射に寄与することができるので、アンテナ特性をより向上させることができる。

本発明の態様５に係る無線機は、上記態様２〜４の何れかにおいて、上記金属枠における上記開口部によって規定される端部のうち第一のアンテナエレメントに近い方の第一の端部から上記接続位置までの領域に隣接して、上記グランドが配置されていない欠落領域（切り欠き部６０、６２）が設けられていてもよい。上記の構成によれば、金属枠を、第一のアンテナエレメントに対して好適に高インピーダンスにすることができる。また、金属枠における第一の端部から第一の接続位置までの領域では、第一のアンテナエレメントに対してより有効な共振が生じるので、アンテナ特性をより向上させることができる。

本発明の態様６に係る無線機は、上記態様２〜５の何れかにおいて、上記無線機の厚さ方向において、上記金属枠と上記グランドとの間に間隔が設けられていてもよい。上記の構成によれば、金属枠を、第一のアンテナエレメントに対して好適に高インピーダンスにすることができる。また、金属枠における第一の端部から第一の接続位置までの領域では、第一のアンテナエレメントに対してより有効な共振が生じるので、アンテナ特性をより向上させることができる。

本発明の態様７に係る無線機は、上記態様２〜６の何れかにおいて、第一のアンテナエレメントとは異なる第二のアンテナエレメント（２１）をさらに備え、第二のアンテナエレメントは、上記開口部をその開口面から平面視したときに、上記開口部と重なる位置に配置されていてもよい。上記の構成によれば、第二のアンテナエレメントは金属枠による影響が小さいため、第一のアンテナエレメントおよび第二のアンテナエレメントを備える無線機のアンテナ特性の劣化を抑制することができる。

本発明の態様８に係る無線機は、上記態様２〜７の何れかにおいて、上記金属枠は、上記第一の接続位置とは異なる第二の接続位置（接続点Ｐ５、端部１２）において上記グランドにさらに接続されており、上記第一の接続位置および上記第二の接続位置のうち上記開口部に近い方の接続位置（接続点Ｐ３、端部１２）における上記金属枠と上記グランドとの接続が、当該金属枠のインピーダンスを調整する定数調整部７０を介してなされていてもよい。上記の構成によれば、金属枠のインピーダンスを調整できるので、無線機の設計の自由度を向上させることができる。

本発明の態様９に係る無線機は、上記態様８において、上記金属枠における第一の接続位置と第二の接続位置との間の電気長は（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）の範囲であってもよい。上記の構成によれば、金属枠を、第一のアンテナエレメントに対してより好適に高インピーダンスにすることができる。

本発明の態様１０に係る無線機は、上記態様８において、第二の接続位置は、第一の端部であってもよい。上記の構成によれば、金属枠を、第一のアンテナエレメントに対して好適に高インピーダンスにすることができる。

本発明の態様１１に係る無線機は、上記態様２〜１０の何れかにおいて、上記金属枠における上記開口部によって規定される端部のうち第一のアンテナエレメントに近い方の第一の端部から第一の接続位置までの領域と、第一のアンテナエレメントとが容量結合していてもよい。上記の構成によれば、金属枠における第一の端部から第一の接続位置までの領域は、第一のアンテナエレメントを利用したアンテナのアンテナ放射に寄与することができるので、アンテナ特性をより向上させることができる。また、アンテナエレメントの体積が増加するので、アンテナ特性をより向上させることができる。また、金属枠と給電部が直接接続されないため、無線機の設計の自由度を向上させることができる。

本発明の態様１２に係る無線機は、上記態様２〜１１の何れかにおいて、上記金属枠において、上記開口部によって規定される端部のうち第一のアンテナエレメントから遠い方の第二の端部から第一の接続位置までの間に、二つの隙間（スリット８０、スリット８２）が設けられており、上記金属枠における当該二つの隙間に挟まれた部分は、第三のアンテナエレメント（２６）であってもよい。上記の構成によれば、第一のアンテナエレメントと、第三のアンテナエレメントとが干渉しないため、お互いのアンテナの影響を抑制することができる。

本発明の態様１３に係る無線機は、上記態様１２において、上記金属枠は、第一の接続位置から第三のアンテナエレメントまでの間の第三の接続位置（接続点Ｐ９）において、上記グランドにさらに接続されていてもよい。上記の構成によれば、金属枠はインピーダンス変動を引き起こすことがなくなり、第一のアンテナエレメントと、第三のアンテナエレメントとが相互干渉することなく通信することができる。

本発明の態様１４に係る無線機は、上記態様１２において、上記金属枠は、第二の端部から第三のアンテナエレメントまでの間の第四の接続位置（接続点Ｐ１１）において、上記グランドにさらに接続されていてもよい。上記の構成によれば、第一のアンテナエレメントと、第三のアンテナエレメントとが相互干渉することなく通信することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、無線機（例えば、携帯型のスマートフォンなど）に利用することができる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ無線機１０、１１金属枠１２、１３、１４端部２０、２１、２２、２６アンテナエレメント２４無給電素子３０開口部４０、４２給電部５０グランド６０、６２切り欠き部７０定数調整部８０、８２スリット９０インダクタＬ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７長さＰ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ９、Ｐ１１、Ｐ１３接続点

Claims

筐体と、上記筐体の外周上に配置されている金属枠と、上記金属枠の内部に配置されている第一のアンテナエレメントと、グランドと、を備え、
上記筐体には、上記金属枠を分断する開口部が設けられており、
第一のアンテナエレメントは、上記開口部をその開口面から平面視したときに、少なくとも一部が上記金属枠と重なる位置に配置されており、
上記金属枠は、第一のアンテナエレメントに対して高インピーダンスであることを特徴とする無線機。
上記金属枠は、当該金属枠が第一のアンテナエレメントに対して高インピーダンスとなるような第一の接続位置において上記グランドに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の無線機。
第一のアンテナエレメントの使用周波数の波長をλとすると、上記金属枠において、上記開口部によって規定される端部のうち第一のアンテナエレメントに近い方の第一の端部から、第一の接続位置までの電気長が、（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の無線機。
第一のアンテナエレメントに給電する給電部を備え、
上記金属枠における上記開口部によって規定される端部のうち、上記開口部をその開口面から平面視したときに、上記第一のアンテナエレメントと重なる領域が小さい方の第二の端部よりも、上記第一のアンテナエレメントと重なる領域が大きい方の第一の端部に近い位置に、上記給電部が配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の無線機。
上記金属枠における上記開口部によって規定される端部のうち、上記開口部をその開口面から平面視したときに、上記第一のアンテナエレメントと重なる領域が大きい方の第一の端部から上記第一の接続位置までの領域に隣接して、上記グランドが配置されていない欠落領域が設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の無線機。
上記無線機の厚さ方向において、上記金属枠と上記グランドとの間に間隔が設けられていることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の無線機。
第一のアンテナエレメントとは異なる第二のアンテナエレメントをさらに備え、
第二のアンテナエレメントは、上記開口部をその開口面から平面視したときに、上記開口部と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の無線機。
上記金属枠は、上記第一の接続位置とは異なる第二の接続位置において上記グランドにさらに接続されており、
上記第一の接続位置および上記第二の接続位置のうち上記開口部に近い方の接続位置における上記金属枠と上記グランドとの接続が、当該金属枠のインピーダンスを調整する定数調整部を介してなされていることを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の無線機。
上記金属枠における第一の接続位置と第二の接続位置との間の電気長は（２ｎ−１）λ／８〜（２ｎ＋１）λ／８（ｎは奇数の自然数）の範囲であることを特徴とする請求項８に記載の無線機。
第二の接続位置は、第一の端部であることを特徴とする請求項８に記載の無線機。
上記金属枠における上記開口部によって規定される端部のうち第一のアンテナエレメントに近い方の第一の端部から第一の接続位置までの領域と、第一のアンテナエレメントとが容量結合していることを特徴とする請求項２〜１０の何れか１項に記載の無線機。