WO2005122325A1

WO2005122325A1 - 携帯無線端末

Info

Publication number: WO2005122325A1
Application number: PCT/JP2005/010133
Authority: WO
Inventors: Yoshio Koyanagi; Yutaka Saito; Hiroshi Iwai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2005-12-22
Also published as: US20070229383A1; EP1748514A1; CN1969425A; EP1748514A4; JP2005354501A

Abstract

　筐体形状とアンテナ配置を工夫することにより、着衣ポケットに収納して使用した際でも常に高いアンテナ感度を得ることができる携帯無線端末。この携帯無線端末（１）では、筐体（２）は、平面形状であるＡ面と中央部付近の一部または全体に突起部（２ａ）が形成されたＢ面とからなり、アンテナ素子（３）はＢ面の突起部（２ａ）にＡ面と平行に配置されている。Ｂ面が突起あるいは湾曲した形状になっているため、着衣ポケットに携帯して使用する際には、使用者が無意識のうちにＡ面が人体側に接した状態で装着されることになる。そのため、携帯無線端末（１）は、常にアンテナ素子（３）が人体から最も遠い位置で人体との距離を保ったまま着衣ポケット内に収納される状態となる。よって、アンテナ素子（３）の電磁波は人体による影響を受けにくいので、携帯無線端末（１）は常に良好なアンテナ利得や高いアンテナ感度を確保することができる。

Description

明細書

携帯無線端末

技術分野

[0001] 本発明は、ハンディタイプな携帯電話機や携帯無線機などの携帯無線端末に関し

、特に、筐体形状やアンテナに改良を加えたポケット収納型の携帯無線端末に関する。

背景技術

[0002] 従来より、携帯電話機や携帯無線機などの小型な携帯無線端末は、ユーザの着衣ポケットに装着して使用される場合が多い。そのような使用状態では、携帯無線端末に取り付けられたアンテナが人体に近接するので、アンテナの入力インピーダンスが変化してアンテナ回路が不整合になったりアンテナ力放射される電磁波の一部が人体に吸収されたりしてアンテナ利得が劣化するおそれがある。例えば、携帯電話機で通信を行う場合は、信号波長が 37cm程度以下である 800MHz帯以上の極超短波の周波数が使用されているが、着衣ポケットに装着可能な小型な携帯電話機では、筐体の厚さがせいぜい 30mm以下に制限されているため、波長の長さに比べて携帯電話機に極めて近い位置にアンテナが配置されることになる。そのため、人体による電磁波の吸収やアンテナのインピーダンス不整合などによってアンテナ利得が大きく劣化することがある。

[0003] そのため、従来の携帯電話機は、人体に近接するレシーバ面力できる限り遠ざけた位置にアンテナを配置することによって、通話状態におけるアンテナ利得の改善を図っている。また、下記の特許文献 1に開示されているアンテナ装置では、人体装着時の使用状態によるアンテナインピーダンスの変化に対応して、無線回路の内部ィンピーダンスと整合回路の入力インピーダンスとを共役整合させることにより、インピ一ダンス不整合によるアンテナ利得の低下を防止している。さらに、下記の特許文献 2に開示されたアンテナ装置では、携帯電話機を胸ポケットに固定するためのクリツプをアンテナの一部として動作させることにより、携帯電話機本体が間に介在してァンテナと人体との距離を遠ざけると共に、携帯電話機本体による電磁波のシールド効果によって、人体の影響によるアンテナ利得の劣化を軽減している。また、下記の特許文献 3に開示されたアンテナ装置では、 2つのへリカルアンテナを、波長に比べて十分に小さい間隔で接地板に接近させて平行に配置することにより、接地板に流れる電流成分を減らし、人が手で持ったときの影響を抑えてアンテナ特性の改善を図つている。

特許文献 1：特開 2001— 267953公報

特許文献 2：特開平 11 27355公報

特許文献 3：特開 2001— 156517公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、上記従来の携帯電話機では、ポケットに装着した場合には必ずしもアンテナが人体力も離れた側に携帯電話機が収納されるとは限らない。したがって、もし、アンテナ側が人体に近接してポケットに収納された場合には、インピーダンスの不整合及び人体における電磁波の吸収によって、アンテナ感度が大きく劣化してしまうおそれがある。また、上記の特許文献 1の技術では、携帯電話機のポケットへの収納状態によって人体とアンテナとの距離が変化してしまった場合は、インピーダンス変化に対応して整合条件を変化させなければならないので、そのための整合回路や制御回路が必要となって製品がコスト高となってしまうなどの問題がある。さらに、特許文献 2の技術では、クリップを胸ポケットに挟むようにして携帯電話機を装着した際には、常にアンテナが人体力も遠ざ力るように配置される力クリップを使用しないで携帯電話機をポケットに収納した場合には必ずしもアンテナを人体と遠ざけて装着するとは限らない。さらに、カードタイプの薄い携帯無線端末などにおいては、クリツプ構造を薄型化して機械的強度を確保することが難しい。また、特許文献 3の技術では、人が手で持って使用するときのアンテナ特性は改善されるものの、携帯電話機をポケットに収納した状態では依然として人体の影響によるアンテナ特性の劣化は改善されない。

[0005] 本発明の目的は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、携帯電話機や携帯無線機などの小型な携帯無線端末を着衣ポケットに装着して使用した際に、使用者が無意識のうちにアンテナを人体力遠ざけて使用するような筐体形状及びアンテナ配置とすることで、常に良好なアンテナ利得ゃ高ヽアンテナ感度を確保できるような携帯無線端末を提供することである。

課題を解決するための手段

[0006] 上記の目的を達成するために、本発明に係る携帯無線端末は、ポケット収納型の携帯無線端末であって、外面が平面形状である第 1の面と外面の中央部付近の少なくとも一部分に突起部が形成されている第 2の面とを有する筐体と、第 1の面力最も離れた位置にある第 2の面の突起部に第 1の面と平行に配置されたアンテナ素子とを備える構成を採る。

発明の効果

[0007] 本発明によれば、携帯無線端末を着衣ポケットに収納する際にアンテナ素子を無意識のうちに人体力も最も遠ざけて配置することができ、人体とアンテナの距離が常に一定となるため、高いアンテナ利得が安定して得られる。さらに、アンテナ素子を筐体内に完全に内蔵することができるため、薄型でかつ機械的強度の高い小型な携帯無線端末を実現することができる。また、導電性基板からなる無線機基板上に高周波電流が流れず、アンテナ素子カゝらのみ電磁波が放射するので、人体から離れた位置に放射源となるアンテナ素子を配置することができる。さらに、無線機基板が人体との間に介在することによって人体方向に高いシールド効果が得られるため、高いァンテナ利得が安定して得られる。また、無線機基板の影響を受けずにアンテナ素子の偏波を操作することがきるため、到来波の偏波に合わせた偏波指向性を実現することが可能となる。

[0008] さらに、無線機基板の長さを動作周波数の 2分の 1波長以上とすることで、無線機基板が反射板として動作し、人体と反対方向に指向性を形成することができ、携帯無線端末を人体に装着するときに高いアンテナ利得が安定して得られる。また、無線機基板とアンテナ素子全体が放射源として機能するため、ポケット収納可能な筐体サイズの中に比較的低、周波数で動作するアンテナを構成できるとともに、主たる放射源であるアンテナ素子が人体力離れた位置に配置されるため、比較的低い周波数でも高、アンテナ利得が安定して得られる。図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の実施の形態 1に係るポケット収納型携帯無線端末の基本構成図

[図 2]図 1のポケット収納型携帯無線端末を使用者がポケットに収納して使用している状態を示す概念図

[図 3]図 1に示す実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末のアンテナ放射特性を示す特性図

[図 4]本発明の実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末の筐体形状のノリエーシヨンを示す図

[図 5]発明の実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末のアンテナ素子の他の構成例を示す図

[図 6]本発明の実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末のアレーアンテナの構成図

[図 7]本発明の実施の形態 2に係るポケット収納型携帯無線端末の基本構成図

[図 8]本発明の実施の形態 3に係るポケット収納型携帯無線端末の基本構成図発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、図面を参照しながら、本発明におけるポケット収納型の携帯無線端末の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。なお、各実施の形態で用いる図面で同一の構成要素は同一符号を付し、かつ重複する説明は省略することにする。

[0011] まず、理解を容易にするために本発明における携帯無線端末の概要について説明する。本発明によるポケット収納型の携帯無線端末は、筐体が平面形状である第 1 の面 (八面）と中央部付近の一部または全体に突起が形成された第 2の面 (B面）とによって形成されている。そして、アンテナ素子が B面の突起部分に A面と平行に配置されている。筐体の B面が突起あるいは湾曲した形状になっているため、使用者が携帯無線端末を着衣ポケットに携帯して使用する際には、無意識のうちに平面形状である A面が人体側に接した状態でポケットに収納される。そのため、携帯無線端末は、常にアンテナ素子が人体力最も遠い位置で人体との距離を保ったまま着衣ボケット内に収納される状態となる。これによつて、アンテナ素子の電磁波は人体による影響が軽減されるので、携帯無線端末は常に良好なアンテナ利得や高いアンテナ感度を確保することができる。

[0012] <実施の形態 1 >

図 1は、本発明の実施の形態 1に係るポケット収納型携帯無線端末の基本構成図である。図 1に示すように、本実施の形態の携帯無線端末 1は、筐体 2が、平面形状となっている A面 (第 1の面）と、筐体 2の長手方向に沿って中央付近が突起形状となつている B面 (第 2の面）とからなり、全体として三角柱の形状となっている。なお、操作面や表示面は筐体 2の A面に構成されており、中央部分に給電部 4を備えたアンテナ素子 3は、筐体 2の B面の突起部 2aに A面の長手方向と平行に配置されている。図 1に示すような形状の携帯無線端末 1は、使用者が着衣ポケットに収納して使用する際に、携帯無線端末 1の収納のし易さ及び使用感から、常に、平面形状となっている A面が人体側に近接するように携帯無線端末 1が装着されることが期待できる。

[0013] なお、図 1に示す携帯無線端末 1の下部には座標系が示されている。つまり、右手の人差指と中指と親指とをそれぞれ直角にしたとき、中指を X軸方向（図の紙裏から紙表に向力方向）、親指を Y軸方向（図の左から右に向力方向）、人差指を Z軸方向（図の下部から上部に向かう方向）に向けるような座標系が示されている。

[0014] 図 2は、図 1のポケット収納型携帯無線端末を使用者がポケットに収納して使用している状態を示す概念図である。図 2の例では、ワイシャツの胸のポケット 6に携帯無線端末 1を収納し、イヤホンマイクセット 7を使って通話する状況を想定している。この場合、携帯無線端末 1は胸のポケット 6よりやや小さいサイズであり、 B面の中央付近が突起した形状となっているため、使用者は A面側を人体 5に向けて携帯無線端末 1を収納する使用形態が一般的となる。したがって図 2に示す座標系は図 1の座標系と同じである。

[0015] 図 1及び図 2においては、アンテナ素子 3と人体 5の近接側となる A面との距離 Dは筐体 2の三角柱の形状に依存されており、 B面の突起部 2aを含めた筐体 2全体の厚さが厚、ほど、アンテナ素子 3と人体 5との距離 Dを大きく確保することができる。

[0016] 以下、このアンテナ素子 3の動作について、図 1から図 5を用いて詳細に説明する。

図 1において、アンテナ素子 3は携帯電話内蔵用のヘリカルダイポールアンテナとして動作する。ここでは、携帯無線端末 1を携帯電話機とした場合において、携帯電話機の電波の周波数を 1.5GHz (波長が 200mm)として説明する。ポケット 6に収納できる携帯無線端末 1の筐体 2のサイズは、例えば幅 50mm X長さ 80mm X厚さ 21m mと設定すると、 0.25波長 X 0.40波長 X 0.105波長に相当する。このとき筐体 2の中に内蔵できるアンテナ素子 3の軸長 Azはせ!/ヽぜ、60mm以下、つまり 0.30波長となるが、アンテナ素子 3を動作周波数で共振させるためには電気長を 0.50波長とすることが望ましいため、通常はアンテナ素子 3にはヘリカル形状又はメアンダ形状の波長短縮を行う素子が組み込まれる。図 1では、軸長 Az = 35mm (0.175波長）、へリカル径 2r= lmm、 100ターンのヘリカル形状のダイポールアンテナ素子を用いた例を示している。

[0017] ここで、アンテナ素子 3は筐体 2の長手方向（Z軸方向）に沿って、 B面の突起部 2a に沿って密着して取り付けられて、る。このようにして B面の突起部 2aに密着してアンテナ素子 3を取り付けることによって、 A面とアンテナ素子 3の軸中心との距離 Dを最大とすることができる。図 1の場合では、凡そ D = 20mmとなる。

[0018] 図 3は、図 1に示す実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末のアンテナ放射特性を示す特性図である。つまり、これらの図は、軸長 Az = 35mm、ヘリカル径 2r= lmmのヘリカル形状ダイポールアンテナであるアンテナ素子 3を人体 5に近接して配置したときのアンテナ放射特性を示した図である。なお、アンテナ素子 3は自由空間で整合されたものを用いている。図 3の（a)の横軸は人体 5とアンテナ素子 3との距離 D (mm)、縦軸は水平面内 (座標軸の XY面内）の垂直偏波のアンテナ利得（ dB)を示している。なお、この放射特性図では、 D = 20mmのときのアンテナ利得を 0 dBとして表示している。また、図 3の（b)は距離 D = 5mmのときの水平面内（XY面内 )の指向性パターンを示し、図 3の（c)は距離 D= 20mmのときの水平面内（XY面内 )の指向性パターンを示して！/、る。

[0019] 図 3から明らかなように、人体 5とアンテナ素子 3との距離 Dを大きくすることによって、水平面内 (XY面内）の指向性パターンが大きくなつてアンテナ利得が大幅に改善している様子が分かる。図 3の（a)では、距離 Dを 5mmから 20mmにすることによって、水平方向において約 15dBものアンテナ利得の改善効果があり、距離 Dが 20mm でほぼ飽和している。 [0020] D= 5mmとは、アンテナ素子 3を A面側に配置した場合、ある、は B面を人体 5側に向けて、携帯無線端末 1をやや浮力しながらポケットに収納した場合を想定しており、この場合は、人体 5によってアンテナ性能が大きく劣化する様子が分かる。これは、アンテナ素子 3が波長に比べて小形であるため、周波数帯域が狭くてインピーダンスの不整合が生じやすいことと、アンテナ素子 3の人体 5への近接に伴って人体 5によるアンテナ素子 3からの電磁波の吸収量が増加することとの、両者の作用に起因して生じている現象である。

[0021] 図 1に示す実施の形態 1の携帯無線端末 1の場合は、筐体 2の厚さを 21mmとしているが、仮にさらに薄型な筐体サイズとして厚さを 16mmとした場合でも、 D= 15mm を確保できるため、アンテナ素子 3を A面側に配置した場合 (D = 5mm)と、 B面の突起部 2aに配置した場合 (D= 15mm)では約 14dBものアンテナ性能の改善効果がある。

[0022] すなわち、人体 5に近接して使用されるアンテナ素子 3の場合は、人体 5とアンテナ素子 3との距離 Dがアンテナ性能を大きく左右するため、携帯無線端末 1の使用状態に応じてできる限り距離 Dを大きく確保する必要がある。さらに、人体 5への近接によるアンテナ素子 3のアンテナ入力インピーダンスの変化を抑えるために、人体 5とアンテナ素子 3の距離がなるべく変化しな、ようにアンテナ素子 3を配置する必要がある。

[0023] ここで、使用者は、携帯無線端末 1を胸のポケット 6に収納するときの安定感から、無意識のうちにアンテナ素子 3を胸力離した向きにして携帯無線端末 1を胸のボケット 6へ収納する。このようにして、筐体 2の A面を人体 5側に向けて携帯無線端末 1を使用することによって、アンテナ配置面である B面を人体 5側に向けるよりも快適であるし使用上も便利である。し力も、このような携帯無線端末 1のポケット 6への収納の向きによって、必然的にアンテナ素子 3の指向性も改善される。

[0024] つまり、図 1に示す実施の形態 1の例では、筐体 2の B面の中央部にアンテナ格納部である突起部 2aが設けられているため、 B面を人体 5側に向けてポケットに収納すると、突起部 2aが胸に当たり不快であると共に、携帯無線端末 1が安定してポケット 6 内に格納されないため不便である。そこで、ポケット収納時に突起部 2aが使用者に認知されるためには、十分な突起量が必要である。突起量の定義を"筐体 2の最大厚さ最小厚ざ'と定義すれば、図 1に示す実施の形態 1の携帯無線端末 1の場合では突起量は 21mmに相当し、十分な大きさになる。この突起量は使用者が認知できるだけの必要かつ十分な大きさとして、通常は 5mm以上であれば突起部 2a側を人体に向けて収納されることの防止効果が期待できる。

[0025] なお、図 1に示す実施の形態 1では携帯無線端末 1の筐体形状を三角柱としたために、 B面の中央に向力つて全体的に突起が形成されている力 B面の中央付近に突起部 2aが存在していて、人体 5への近接側の A面が平面であれば、図 1に示すような筐体形状に限ることはなぐ他の形状であってもよい。

[0026] 図 4は、本発明の実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末の筐体形状のノリエーシヨンを示す図であり、筐体 2の B面の中央付近に突起部を構成できる筐体形状の幾つかの例を示している。例えば、図 4の（a)では、 B面の形状を、円柱を 2 つに割った力マボコ型の形状にすることにより、 B面の突起部を湾曲状に構成している。このような構成にすれば、仮に突起部の存在する B面側を人体 5側に向けて収納しても、ポケットの中で突起部が移動して安定しないために、使用感が悪くなつて不便であるので、必然的に、使用者は筐体 2の A面を人体 5側に向けて使用することになる。このため使用者がアンテナ素子 3の位置を意識することなぐアンテナ素子 3を人体 5から離して使用することになり、結果として高いアンテナ利得を得られる。

[0027] また、図 4の（b)では、筐体 2の B面を半円状の面として突起部を形成した構成としている。このような突起部の形状にすることによって、アンテナ素子 3には図 4の（a)と同様な作用効果が得られる。なお、図 4の (b)のように B面の全体を半円形にしなくても B面の一部分が半円形に形成されて、てもよ、。このように部分的に半円形による突起部を設ける場合は、使用者が認知できるだけの十分な突起量が必要であり、例えば、半円形の突起部の突起量は 5mm程度以上であることが望ましい。

[0028] 図 4の（c)では、筐体 2の B面を A面より小さい面積の平面として B面側に台形状の突起部を形成した構成としている。このような突起部の形状にすることによってアンテナ素子 3には図 4の（a)と同様な作用効果が得られる。なお、図 4の（c)のように B面の突起部が平面である場合は、 B面を人体 5側にして収納すると不安定になるように A面の面積と B面の突起部の面積との比を適切に設定する必要がある。また、 A面の横幅に対する筐体 2の厚さの比も適切に設定する必要がある。図 4の（c)の例では、 A面の横幅 50mmに対して、 B面の突起部の横幅を 25mm、突起部の厚さを 10mm としており、 A面と B面の突起部の面積比を 2 : 1、横幅に対する筐体 1の厚さの比を 5 : 1としている。

[0029] 図 4の（d)では、筐体 2の A面の平面形状を長手方向に長い楕円形状とし、 B面の中央部分が最も高くなつて全体的に盛り上がるような形状をした構成としている。 B面をこのような曲面状の突起部形状とすることで、図 4の (a)と同様な作用効果が得られる。なお、図 4の（d)のように B面が上下方向（Z軸方向）でも湾曲している場合は、 B 面側を人体 5に向けてポケット 6に収納すると、左右方向（Y軸方向）での不安定感だけでなぐ上下方向（Z軸方向）〖こも不安定となるため、 B面側がより少ない突起量であっても図 4の (a)と同様な作用効果が得られることが期待できる。

[0030] 次に、図 1及び図 5を用いて、本発明の実施の形態 1における携帯無線端末 1のァンテナ素子 3の構成例及びそれぞれのアンテナ素子 3の効果につ、て説明する。図 1の実施の形態 1ではアンテナ素子 3にヘリカルダイポールアンテナを用いており、ァンテナ素子 3の中央部に設けられた給電部 4を給電点とする電界検出型の平衡系ァンテナとなっている。また、軸長 Az = 35mmに対して、ヘリカル径 2r= lmmと小さいので、放射の主たる偏波成分は軸方向成分 (Z方向成分）となり、ノーマルモードヘリカルダイポールアンテナとして動作している。さらに、アンテナ素子 3は、その全長は凡そ 0.50波長となっていて、人体 5の近傍に一定の距離で配置したときに動作周波数に整合が取れるように調整されて、る。このアンテナ素子 3を Z軸に沿って配置した場合、アンテナ素子 3の放射電波は垂直偏波成分が主になり、携帯電話機の基地局アンテナの主偏波である垂直偏波成分に一致するため、より高、アンテナ感度の性能が得られる。

[0031] 図 5は、本発明の実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末におけるアンテナ素子の他の構成例を示す図である。図 5の（a)は、アンテナ素子 3として、波長短縮を行う素子を使わずに、電気長と物理長がほぼ一致して!、るモノポール素子 11によってダイポールアンテナを構成した場合である。図 5の (b)は、アンテナ素子 3として波長短縮素子であるメアンダ素子 12を用いてダイポールアンテナを構成した場合である。これらはいずれも電界検出型の平衡系アンテナであり、動作周波数に共振していれば、図 1の実施の形態 1と同様な作用効果が得られる。また、直線状素子ゃメアンダ状素子であれば、筐体 2の B面の突起部により密着して配置することができるので、人体 5とアンテナ素子 3との距離 Dを大きくすることが可能である。さらに、筐体 2の B面が榭脂等の非金属で構成されて、れば、これらのアンテナ素子 3を B面に埋め込んで一体成型することで、さらに距離 Dを確保しつつ、堅固な筐体構造を実現可能である。

[0032] 図 5の（c)は、アンテナ素子 3としてループアンテナ 13を用いた場合であり、アンテナの中央部を給電点とする磁界検出型の平衡系アンテナとなっている。この場合、ループの縦長さ Azに対して横長さ Ayが大きくなるにつれてアンテナの放射は横方向の偏波成分が大きくなる。そのため、このループアンテナ 13を Z軸に沿って縦方向に配置した場合でも、ループアンテナ 13の放射は水平偏波成分が多くなるため、基地局アンテナ力水平偏波成分が放射されるような無線通信システムに用いれば、より高、アンテナ感度の性能が得られる。

[0033] このように、本発明における実施の形態 1の携帯無線端末 1によれば、使用者がァンテナ素子 3の配置位置を意識することなぐ常に人体 5から遠い位置に一定の距離でアンテナ素子 3を配置することができ、高、アンテナ感度の性能を安定して得ることができる。また、筐体 2を榭脂製にすればアンテナ素子 3を筐体 2内に完全に内蔵することができるため、薄型でかつ機械的強度の高い小型な携帯無線端末を実現することができる。

[0034] なお、図 5の例では、筐体 2が三角柱の形状をした例を示しているが、図 5の各種ァンテナの構成は、図 4の何れの筐体形状と組み合わせても同様の作用効果が得られることは云うまでもない。また、筐体 2の形状は、図 1に示す実施に形態 1のような、 B 面の中央部付近の Z軸に沿った向きで突起部 2aを設ける構成に限らず、例えば、 B 面の中央部付近で Y軸や斜めに突起部を設けてもよぐ使用者がポケットへ収納するときに突起があることを認識できる構成であれば、どのような突起部の形状であってもよい。

[0035] また、アンテナ素子 3を取り付ける部位は、図 1の実施の形態 1に示すように筐体 2 の Z軸方向の全体に配置するとは限らず、例えば、筐体 2の上端や下端に配置してもよぐ使用者の人体 5から離れる位置にアンテナ素子 3が配置できればアンテナ素子 3の配置位置は限定されない。さらに、アンテナ素子 3は、図 1に示す実施の形態 1のように、その電気長が 0.5波長に限らず、 1波長など他の電気長を有していてもよい。

[0036] 図 6は、本発明の実施の形態 1におけるポケット収納型携帯無線端末のアレーアンテナの構成図である。図 6に示すように、アンテナ素子の数は、 B面の突起部に配置できるような構成であれば 2本以上であっても構わない。すなわち、図 6の（a)に示すように、 2本以上のアンテナ素子 3a, 3bを縦方向にアレー化したり、あるいは、特に図示しな、が横方向にアンテナ素子をアレー化したりする構成であってもよ!/、。この場合、アレー化した各々のアンテナ素子 3a, 3bに同時に位相や振幅の異なる給電を行ったり、あるいは切り替えて給電を行ったりすることで、水平面 (XY面）において指向性の制御やアンテナダイバーシチを行うことが可能となる。あるいは、アレー化した各々のアンテナ素子 3a, 3bを別々の周波数で動作させることで、複数の周波数帯域をカバーするアンテナを構成することもできる。

[0037] なお、図 6の（a)に示す複数のアンテナ素子 3a, 3bのうちの 1つについては図 2で示したイヤホンマイクセット 7をアンテナ素子とし、各々のアンテナ素子 3a, 3bに同時に位相や振幅の異なる給電を行ったり、あるいは切り替えて給電を行ったりすることによって、アンテナの指向性制御や偏波制御やダイバーシチとする構成にすることもできる。

[0038] また、図 6の（b)に示すように、筐体 2の B面に給電型のアンテナ素子 3aと無給電型のアンテナ素子 3cとを併設して、少なくとも 1つの無給電型のアンテナ素子 3cを人体 5に近接させる構成としてもよい。この場合、無給電型のアンテナ素子 3cの電気長を所望の値に選ぶことにより、アンテナ指向性の制御を行うことができる。図 6の (b)の場合は、無給電型のアンテナ素子 3cの電気長を動作周波数の 2分の 1波長より長くすれば反射器として動作するため、図中の Y方向への放射指向性が強くなり、 2分の 1波長より短くすれば導波器として動作するため、図中の +Y方向への放射指向 '性が強くなる。

[0039] また、図 6の（c)に示すように給電型のアンテナ素子 3aに併設した無給電型のアンテナ素子 3cの中央部にダイオード 8を設ける構成としてもよい。この場合は、ダイォード 8の通電 Z非通電によって無給電型のアンテナ素子 3cの電気長を変化させることができるため、アンテナ指向性の制御を能動的に行うことができる。さらに、図 6の（c) のようなアンテナ構成の場合は、ダイオード 8が通電しているときには無給電型のアンテナ素子 3cが反射器あるいは導波器として動作するため、図中 Y方向ある!/、は + Y方向への放射指向性が強くなり、ダイオード 8が非通電のときには無給電型のアンテナ素子 3cが動作しないため、 Y方向へのアンテナ指向性は形成されない。なお、図 6の（b)、（c)の構成によれば、無給電型のアンテナ素子 3cの電気長を所望の値に選択することによって、アンテナの動作周波数帯域を広げたり複数周波数で動作させたりすることができる。

[0040] <実施の形態 2 >

図 7は、本発明の実施の形態 2に係るポケット収納型携帯無線端末の基本構成図である。図 7に示す実施の形態 2におけるポケット収納型の携帯無線端末 1は、図 1 における筐体 2内に動作周波数の 2分の 1波長以上の長さとなる無線機基板 9を内蔵したものである。無線機基板 9は筐体 2内での面積をできる限り大きくとるために、筐体 2の A面に近い位置に A面に平行に配置されている。図 7の例では、筐体 2の大きさを、例えば幅 50mm X長さ 80mm X厚さ 21mmと設定し、動作周波数を 2.5GHz ( 波長が 120mm)すると、 0.42波長 X 0.66波長 X 0.175波長になる。無線機基板 9 の大きさは筐体 2の中に内蔵できる必要があるため、例えば、幅 45mm X長さ 75mm X厚さ lmmとすると、 0.375波長 X 0.625波長 X 0.008波長になる。この結果、無線機基板 9の縦の長さは動作周波数の 2分の 1波長以上となっている。

[0041] また、アンテナ素子 3は軸長 Az = 35mm (0.29波長）、ヘリカル径 2r= lmmとしている。アンテナ素子 3は筐体 2の長手方向（Z軸方向）に沿って、 B面の突起部 2aに密着して取り付けられて、る。アンテナ素子 3を B面の突起部 2aに密着して取り付けることによって、 A面とアンテナ素子 3の軸中心との距離 Dを最大とすることができると共に、無線機基板 9の長手方向とアンテナ素子 3の軸方向を一致させることができる。また、無線機基板 9の長さは動作周波数の 2分の 1波長以上であるため、無線機基板 9は反射板として動作し、アンテナ素子 3とのアレー効果により人体 5と反対方向（ +x方向）に指向性を形成することができる。

[0042] また、筐体 2内に内蔵された無線機基板 9とアンテナ素子 3の位置関係は常に一定であるため、安定して人体 5と反対方向にアンテナ指向性を形成することができる。図 7において、無線機基板 9が A面に平行に配置されることにより、無線機基板 9がアンテナ素子 3と人体 5との間に介在して人体 5の方向に高いシールド効果が得られる。また、使用者が携帯無線端末 1をポケット 6に収納する際に、筐体 2の A面と使用者との距離は非常に近くなるものの、必ずしも一定距離ではないために、アンテナ素子 3 と人体 5の距離もばらつく可能性がある。しかし、図 7のような構成とすることにより、無線機基板 9のシールド効果によって、人体 5側から受ける電波の影響を低減することができるため、一定のインピーダンス特性を確保することができ、結果的に高いアンテナ利得が安定して得られる。

[0043] さらに、アンテナ素子 3にダイポール形状、あるいはループ形状のアンテナ素子を用いており、平衡系アンテナとして動作しているので、不平衡系アンテナを用いた場合に比べて無線機基板 9上に高周波電流が流れにくぐ高周波電流が流れたとしてもアンテナ素子 3側に流れる振幅よりも少ない。このため、無線機基板 9によって人体 5の影響を軽減しつつ、アンテナ素子 3の形状のみによって偏波を操作することが可能である。このことにより、到来波の偏波に合わせた偏波指向性を実現することができ、高いアンテナ利得が安定して得られる。なお、図 7に示す携帯無線端末 1における筐体 2の形状の構成方法、及び突起部 2aによる使用者のポケット収納方向を規制する効果は実施の形態 1の場合と同じである。

[0044] <実施の形態 3 >

図 8は、本発明の実施の形態 3に係るポケット収納型携帯無線端末の基本構成図である。図 8に示す実施の形態 3のポケット収納型の携帯無線端末 1は、筐体 2内に線状のモノポール素子 11からなるアンテナ素子が無線機基板 9に対して平行になるように配置され、逆 Lアンテナあるいは逆 Fアンテナとして動作するように構成されている。無線機基板 9は筐体 2内での面積をできる限り大きくとるために、筐体 2の A面に近い位置に A面に平行に配置されている。また、アンテナ素子 (モノポール素子 11 )へ電力を給電する給電部 4は無線機基板 9上の中央部下端付近に位置して!/ヽる。モノポール素子 11は給電部 4を起点として、 B面の突起部 2aの方向へ向力つた後、 B面の突起部 2aに沿って L状に折り曲げて構成されている。給電部 4のアースは無線機基板 9上のアースパターンに接地されている。このような構造により、図 8では逆 Lアンテナを構成することができる。

[0045] 図 8の携帯無線端末 1では、筐体 2の大きさを、例えば幅 50mm X長さ 80mm X厚み 21mmと設定し、動作周波数を 1GHz (波長が 300mm)すると、 0.167波長 X 0.2 67波長 X 0.067波長になる。無線機基板 9の大きさは筐体 2の中に内蔵できる必要があるため、例えば、幅 45mm X長さ 75mm X厚み lmmとすると、 0.15波長 X 0.2 5波長 X 0.003波長になる。逆 Lアンテナを動作周波数で共振させるためにはアンテナ素子 (モノポール素子 11)の電気長を 0.25波長とすることが望ましいため、ここではアンテナ素子（モノポーノレ素子 11)の長さ Az = 75mm (0.25波長）として!/、る。また、アンテナ素子 (モノポール素子 11)と無線機基板 9の距離 Ax= 20mm (0.066波長）としている。このような構成にすることによって、図 8のアンテナ素子 (モノポール素子 11)は逆 Lアンテナとして動作し、筐体 2の大きさが波長に比べて小さいにもかかわらず、比較的低い周波数で動作する内蔵アンテナを構成することができる。

[0046] また、図 8に示す携帯無線端末 1の構成では、無線機基板 9からもある程度の放射は行われる力主たる放射源はアンテナ素子 (モノポール素子 11)であり、このアンテナ素子 (モノポール素子 11)が人体 5から距離 Dだけ離れた位置に配置されるため、高いアンテナ利得が安定して得られる。なお、図 8の携帯無線端末 1の構成では、ァンテナ素子を線状モノポール素子で構成した力板状モノポール素子を用いてもよい。つまり、アンテナ素子を板状にして面積を広げることによって、さらに低い周波数でも動作することができるし動作周波数の帯域を広げることもできる。

[0047] また、アンテナが板状素子であれば、筐体 2の B面の突起部 2aに密着して配置することができ、人体とアンテナ素子との距離 Dを確保したままアンテナの面積を広げることが可能となり、結果的に小型で広帯域なアンテナを構成することができる。また、図 8の携帯無線端末 1の構成では、アンテナ素子 (モノポール素子 11)と無線機基板 9 とによって逆 Lアンテナとなる構成を示した力アンテナ素子 (モノポール素子 11)の一部を接地することで、逆 Fアンテナとなる構成にしてもよい。この場合は、アンテナ素子 (モノポール素子 11)と無線機基板 9の距離 Axが小さくなつても、接地部の位置を調整することによってアンテナ入力インピーダンスのリアクタンス成分の補正が可能となるので、アンテナのインピーダンス整合が一層とりやすくなる。

[0048] 本明細書は、 2004年 6月 11日出願の特願 2004— 174304に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。

産業上の利用可能性

[0049] 以上説明したように、本発明に係るポケット収納型の携帯無線端末では、筐体の構造力人体に近接する側の筐体面が平面形状であって、反対面が突起あるいは湾曲した形状になつているため、着衣ポケットに収納して使用した際に常にアンテナ素子が人体力最も遠い位置に配置されるので、常に高いアンテナ受信性能が得られる。このため、本発明によって、着衣ポケットに携帯して使用した際に常に高いアンテナ感度を有するポケット収納型の携帯電話機を実現することができる。

Claims

請求の範囲

[1] ポケット収納型の携帯無線端末であって、

外面が平面形状である第 1の面と外面の中央部付近の少なくとも一部分に突起部が形成されて!、る第 2の面とを有する筐体と、

前記第 1の面から最も離れた位置にある前記第 2の面の突起部に、前記第 1の面と平行に配置されたアンテナ素子と、

を備える携帯無線端末。

[2] 前記アンテナ素子はダイポール形状又はループ形状である請求項 1に記載の携帯無線端末。

[3] 前記アンテナ素子は複数個によってアレー状に構成されて、る請求項 1に記載の携帯無線端末。

[4] 導電性基板が前記第 1の面に平行に配置され、前記導電性基板の最大長さは前記アンテナ素子の動作周波数の 2分の 1波長以上である請求項 2に記載の携帯無線端末。

[5] 前記アンテナ素子は線状モノポールアンテナ又は板状モノポールアンテナであつて、前記第 1の面に平行に配置された導電性基板と前記線状モノポールアンテナ又は前記板状モノポールアンテナは平行に配置されて逆 Lアンテナ又は逆 Fアンテナとして構成されてヽる請求項 1に記載の携帯無線端末。