WO2007032330A1

WO2007032330A1 - 携帯無線機

Info

Publication number: WO2007032330A1
Application number: PCT/JP2006/318027
Authority: WO
Inventors: Yuichiro Suzuki; Seiichi Nakanishi; Masanori Kubota; Masayoshi Hirai; Kouta Aoki; Yutaka Saitoh
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-03-22
Also published as: CN101288289B; US20090128424A1; US7705789B2; JP4850839B2; CN101288289A; JPWO2007032330A1

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

明細書

携帯無線機

技術分野

[0001] 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。背景技術

[0002] 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!/、う携帯容易性の 2つの利点を有して、る。

[0003] 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力アンテナ素子に給電する構成を有していた。

[0004] また、近年では、閉状態で机上に配置された状態、 V、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〖こ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!/、た。

特許文献 1 :特開 2001— 156898号公報

特許文献 2：特開 2002— 368850号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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。

課題を解決するための手段

[0008] 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。

[0009] 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ぉ、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。

[0010] 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力も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。

[0011] 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。

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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、第一導体素子力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、高いアンテナ力も放射される電波が音孔による影響を受けに《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。

発明の効果

[0016] 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。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]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]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]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]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]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]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。圆1— 7]

1—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。圆 8]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]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。

圆 10]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。

圆 11]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。

圆 12]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。

圆 13]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

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 給電パネ（給電部）

25 第 1導体素子

26 フレキケープノレ

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、 Ε φ偏波成分、第 1導体素子あり）

36 指向性 (閉状態、 E φ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）

発明を実施するための最良の形態

[0019] 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。

[0020] (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。

[0021] 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— ΙΓから見た携帯無線機の側面図である。図 3は、図 2の III— III，力も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、る。

[0022] 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。

[0023] 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榭脂により形成されて、る。

[0024] 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。

[0025] 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ダランドパターンが設けられて、る。

[0026] 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 1 1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。

[0027] 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 1 2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。

[0028] 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 50 mm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 lmm、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ぐ機械的強度も強 V、金属により形成されて!、る。

[0029] 回転軸 23は、図 3に示すように、一端が回路基板 18上の給電パネ 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上のグランドパタ一ンとは 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、給電パネ 24は、給電部の一部を構成している。

[0030] 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榭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。

[0031] 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 2G Hz帯で 75mm)となるよう形成されて！、る。

[0032] 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 130MH z)、 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。

[0033] 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。

[0034] 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ヽ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 2 0〜40° となる方向をいう。

[0035] 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 VSW R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。

[0036] 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ぉ、て広帯域にわたり良好なアンテナ特性が確保されて、る。

[0037] 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. OdB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 2 170MHz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力る。

[0038] 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。

[0039] 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によつ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 に示す基地局力もの到来波方向 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、机上待受け状態にぉ、て良好なアンテナ特性を得ることができる。

[0040] 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帯力 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。

[0041] 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《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 2d B改善する。

[0042] 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ぐ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ぐ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ぐ 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。

[0043] 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!ヽ。 [0044] 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力上カバー 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ょヽ。

[0045] (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。

[0046] 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。

[0047] 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— ΧΓ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。

[0048] 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。

[0049] 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。

[0050] 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。

[0051] 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 3 0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。

[0052] 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。

[0053] 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く 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。

[0054] 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力開状態において第 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。

産業上の利用可能性

[0055] 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力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。

Claims

請求の範囲

[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力も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、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の筐体力 S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。