WO2007138682A1 - 携帯無線機 - Google Patents

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circuit board
wireless device
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Kenji Takagi
Tsukasa Takahashi
Yutaka Saitoh
Kenya Nagano
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Panasonic Corporation
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    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station

Definitions

  • the present invention relates to a mobile wireless device such as a mobile phone, and more particularly to a mobile wireless device having a foldable housing.
  • the distance between the two antenna elements necessarily becomes smaller than the operating wavelength. If the distance between the two antenna elements is smaller than the operating wavelength (the wavelength of the radio signal to be used), the electromagnetic interaction generated between the two antenna elements becomes stronger and the antenna performance is degraded. Conventionally, in order to solve this problem, the unused antenna element is terminated at a specific impedance. This method is effective in a switch diversity scheme that operates to select either! / Or one of two antenna elements.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-280625
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-6097
  • a typical mobile phone housing having an operating wavelength of about 40 to 70 cm for receiving terrestrial digital broadcasts. Because it is longer than its dimensions, in order to obtain high antenna performance, it is necessary to mount a large projecting antenna such as an external whip antenna as the antenna element. However, in the case of applying the diversity method, two large projecting antennas are to be mounted, and if the designability and operability are impaired, a problem will arise!
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can suppress antenna performance deterioration due to electromagnetic interaction between two antenna elements, and can achieve high diversity gain improvement effect, designability and operability.
  • the purpose is to provide a portable radio that can achieve both
  • a portable wireless device is a portable wireless device having a first housing and a second housing, wherein the first housing and the second housing have axes in two different directions. And a first antenna element provided so as to project outward from the second housing force, and a circuit board provided inside the second housing and having a ground pattern.
  • a second antenna element constituting an antenna, a second feed terminal connecting the circuit board and the hinge portion, and an output of the first antenna element via the first feed terminal, and the second feed terminal Through the second antenna element Takes in the output provided based! /, A diversity reception means for performing the diversity reception operation Te, to these outputs.
  • the portable wireless device of the present invention is a monopole antenna in which the first antenna element also projects a part of force of the second housing.
  • the first power supply terminal and the second power supply terminal are disposed apart from each other.
  • the distance between the first feeding terminal and the second feeding terminal is 1Z20 or more of the operating wavelength of the first antenna element and the second antenna element.
  • the hinge portion is configured such that the longitudinal direction of the first housing and the direction of the first antenna element are substantially the same as the longitudinal direction of the second housing. It can be set to a 90 degree angle.
  • the first antenna element can set the direction of the first antenna element at an angle of approximately 90 degrees with respect to the longitudinal direction of the first casing. Equipped with moving parts.
  • antenna performance degradation due to electromagnetic interaction between two antenna elements can be suppressed, and high effect of improving diversity gain and design and operability can be achieved. be able to.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a mobile wireless device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 A diagram showing the rotational state of the upper case of the portable wireless device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 A diagram showing the actual use condition of the portable wireless device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 4 A diagram showing the polarization ratio of the portable wireless device according to the first embodiment of the present invention.
  • ⁇ 5 A diagram showing a schematic configuration of a portable radio according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 6) A diagram showing a state of actual use of the portable radio according to Embodiment 2 of the present invention
  • ⁇ 7 A diagram showing the polarization ratio of the portable wireless device according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a mobile wireless device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a rotation state of the upper case of the portable wireless device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state of actual use of the mobile wireless device according to the present embodiment.
  • the portable wireless device according to the present embodiment is provided with an antenna capable of receiving digital terrestrial broadcasting and digital terrestrial audio broadcasting (frequency of about 470 MHz to about 770 MHz). When using a frequency band other than ground digital broadcasting with this antenna, this can be handled by changing the antenna element length.
  • the antenna of the portable wireless device according to the present embodiment can of course be used not only for reception but also for a transmission or transmission / reception wireless communication system, and equivalent effects can be expected.
  • a portable wireless device 31 of the present embodiment has an upper case (first case) 1 and a lower case (second case) 2, which are
  • the upper case 1 is configured to rotate around the hinge 3 and the two axes in the X and Z directions in the coordinate system shown in the figure, as shown in FIG.
  • the style of the case can be changed.
  • the display device 12 can be used as a vertical screen or a horizontal screen in the style of a housing preferred by the user, and operability is improved.
  • the upper case 1 and the lower case 2 are made of resin molded products which are insulators.
  • a whip holder 5 is attached to one end of the lower case 2 on the hinge 3 side.
  • the whip holder 5 is provided with a through hole, and the rod-like conductor 10 which is a component of the whip antenna (first antenna element) 4 is inserted into the through hole, and the main body of the whip antenna 4 is inserted and removed.
  • the whip antenna 4 is composed of a rod-shaped conductor 10 and a rod-shaped conductor 9.
  • the rod-shaped conductor 9 has a first conductor portion 9a having substantially the same diameter as the rod-shaped conductor 10, and is smaller in diameter than the first conductor portion 9a and can be stored in the first conductor portion 9a and can be taken out from the first conductor portion 9a.
  • the second conductor portion 9b is composed of a rod-shaped conductor 10 and a rod-shaped conductor 9.
  • a feed terminal (first feed terminal) 7 is fixed to and supported by the whip holder 5.
  • the feed terminal 7 is connected to the matching circuit 11 on the circuit board 8 disposed inside the lower case 2 by, for example, panel contact or soldering.
  • the circuit board 8 is a printed circuit board with a long side length L3 of 90 mm on which circuit components for realizing various functions of the portable wireless device 31 of the present embodiment are mounted.
  • the ground pattern (not shown) It is made.
  • the feed terminal 7, the whip holder 5, the rod-shaped conductor 10, the bent portion 6 and the rod-shaped conductor 9 are made of conductive metal, and are configured to electrically conduct to the contact point between them. There is. Thereby, the matching circuit 11 and the whip antenna 4 are electrically connected.
  • the matching circuit 11 is connected to the radio circuit 23 through the conductor pattern on the circuit board 8 and is connected to the signal combining unit 25.
  • a metal frame (second antenna element) 13 is attached to the surface of the upper case 1 on which the display device 12 is disposed.
  • a metal having high conductivity and light weight and high strength for example, a magnesium alloy is used.
  • the strength of the thin upper case 1 is secured, and the metal frame 13 also operates as an antenna element.
  • the long side length L4 of the metal frame 13 is about 90 mm.
  • the force by which the coating for makeup is generally given to the exterior surface of the metal frame 13 Here, the description is omitted.
  • the metal frame 13 and the hinge bracket 14 are electrically connected by being attached to the screw hole provided in the upper case 1 by the metal frame 13, the hinge bracket 14 and the force mounting screw 15.
  • the upper case 1 and the hinge fitting 14 are mechanically fixed.
  • the hinge fitting 14 and the hinge fitting 17 are connected so as to be rotatable about the Z direction in the coordinate system of FIG.
  • the hinge fitting 17 is a cylindrical shaped conductive metal molded product, and the rotary shaft 16 is mechanically fitted to the outer circumferential surface of the hinge fitting 17! /.
  • a fitting hole is formed in the hinge fitting 17, and the rotary shaft 16 is inserted into the fitting hole, and the upper case 1 is rotated about the Z axis with respect to the hinge fitting 17 by rotating. .
  • the hinge fitting 17 and the pedestal fitting 19 are connected by the rotating shaft 18 so as to be rotatable about the X direction.
  • the hinge bracket 14, the rotary shaft 16, the hinge bracket 17, the rotary shaft 18 and the base bracket 19 which are components of the hinge portion 3 are formed of conductive metal, and are electrically connected at contact points between them. As a result, the metal frame 13 and the mounting bracket 19 are electrically connected.
  • the metal frame 13 and the pedestal 19 are electrically connected by attaching the pedestal 19 and the feeding terminal (second feeding terminal) 20 to the screw holes provided in the lower case 2 by means of the attachment screws 21. While being connected, lower case 2 and pedestal 19 are mechanically fixed. Feeding terminal 20 are disposed on the end of the lower case 2 different from the whip holder 5 at a distance between the feed terminals 7 and L1 (for example, 40 mm). Connected by rice field.
  • the feeding terminals of the two antennas are arranged at one end of the lower case 2 as compared with the case where the feeding terminals of the two antennas are disposed. It has been confirmed by the experiments of the inventors that the radiation efficiency in the free space of the antenna is increased by 2 dB or more.
  • the matching circuit 22 is connected to the radio circuit 24 through the conductor pattern on the circuit board 8 and is connected to the signal combining unit 25.
  • the radio circuits 23 and 24 and the signal combining circuit 25 constitute a diversity reception means 26.
  • the whip antenna 4 operates as a monopole antenna protruding from the lower case 2 of length L5 (for example, 130 mm, for example).
  • the matching circuit 11 performs the function of matching the impedance of the whip antenna 4 to the input impedance (generally 75 ⁇ ) of the radio circuit 23.
  • the main polarization of the whip antenna 4 operating as a monopole antenna is parallel to the axis of the whip antenna 4.
  • the metal frame 13 and the hinge 3 operate as the upper antenna element (for example, 120 mm in length), and the function of matching the impedance of the upper antenna element to the input impedance of the radio circuit 24 (generally 50 ⁇ ) is matched.
  • Circuit 22 plays.
  • a ground pattern on the circuit board 8 having a length of L3 operates as a lower antenna element. That is, the upper antenna element consisting of the metal frame 13 and the hinge portion 3 and the lower antenna element of the antenna pattern on the circuit board 8 operate as a dipole antenna.
  • the main polarization of this dipole antenna is, particularly as shown in FIG. 3, in the longitudinal direction and in the flat of the upper case 1 in the television viewing state where the user 30 actually holds the lower case 2 by hand to watch the screen. Become a line.
  • FIG. 4 shows the horizontal plane when the whip antenna 4 is parallel to the longitudinal direction of the lower case 2 and the longitudinal direction of the upper case 1 is perpendicular in the television viewing state as shown in FIG. It is the graph which showed the polarization ratio to the radiation direction.
  • the first antenna shown in FIG. 4 is the whip antenna 4, and the second antenna is the metal frame 13, the hinge. It is a dipole antenna that also serves as the ground pattern of the part 3 and the circuit board 8.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 corresponds to the radiation direction angle of the horizontal plane described in FIG. 3, and the vertical axis is vector decomposition of the polarization to divide it into horizontal and vertical parts, based on the horizontal part. It shows the difference from the vertical.
  • feed terminals 7 and 20 of the two antennas are disposed at both ends with respect to the width direction of lower case 2 to increase the distance. It is possible to suppress degradation of antenna performance due to electromagnetic interaction. In this case, the radiation efficiency in the free space of each antenna is increased by 2 dB or more compared to the case where feed terminals of two antennas are simply disposed at one end of lower case 2. This has been confirmed by the inventors through experiments.
  • the same effect can be obtained even with other antennas such as a helical antenna which is not limited to the force with the first antenna element as whip antenna 4.
  • a helical antenna which is not limited to the force with the first antenna element as whip antenna 4.
  • the same polarization diversity effect can be obtained.
  • the force with the arrangement of the feeding terminals 7 and 20 of the two antenna elements at both ends in the width direction of the lower case 2 is not limited to this. If ⁇ is equal to or greater than ⁇ / 20 ( ⁇ is a wavelength), although there is a difference in the effect, it is possible to suppress the degradation of antenna performance due to electromagnetic interaction. The inventors confirmed this through experiments. Ru.
  • each element constituting the hinge portion 3 is configured to be combined with another component, but in the case where some of the components are integrally molded, The same effect can be obtained.
  • the second antenna element is formed of the metal frame 13, but the second antenna element is formed of the conductor pattern disposed inside the upper case 1 made of resin and the printed pattern on the printed circuit board. Even when an antenna element is formed, high antenna performance can be obtained.
  • the present invention is applied to the combining diversity method, but the present invention is also applicable to the switching diversity method.
  • the angle between upper case 1 and whip antenna 4 is limited to 90 degrees, and the angle between upper case 1 and whip antenna 4 is as high as 90 degrees if it is 30 degrees or more and 150 degrees or less. V, the polarization diversity effect can be obtained.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a mobile wireless device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the portable wireless device 31A according to the present embodiment has substantially the same configuration as the portable wireless device 31 described in the first embodiment.
  • the difference from the first embodiment is that the whip antenna 4A includes the rod-like conductor 10 and A rod-shaped conductor 9 and a bent portion (rotational portion) 6 are provided, and the rod-shaped conductor 10 and the rod-shaped conductor 9 are rotatable around the bent portion 6.
  • FIG. 6 is a diagram showing the television viewing state of the portable wireless device 31A according to the present embodiment.
  • the longitudinal direction of the lower case 2 and the longitudinal direction of the upper case 1 are set in parallel, and the axis of the whip antenna 4A is set in the horizontal direction.
  • the feed terminals 7 and 20 of the two antennas are disposed at both ends with respect to the width direction of the lower case 2, The radiation efficiency in the free space of each antenna element is increased by 2 dB or more compared to the case where feed terminals of two antenna elements are simply disposed at one end of lower case 2 because .
  • FIG. 7 shows the radiation direction of the horizontal plane when the whip antenna 4A is horizontal and the longitudinal direction of the upper case 1 is parallel to the longitudinal direction of the lower case 2 in the television viewing state as shown in FIG. Is a graph showing the polarization ratio for.
  • the first antenna described in FIG. 7 refers to the whip antenna 4A
  • the second antenna refers to a dipole antenna that also has a ground pattern force of the metal frame 13, the hinge portion 3 and the circuit board 8.
  • the definitions of the vertical and horizontal axes of the graph shown in FIG. 7 are the same as in the graph of FIG. From this result, it can be confirmed that high polarization diversity effects can be obtained particularly in the lateral direction of the human body (90 ° and 90 °) in the state shown in FIG.
  • the rotation angles of the upper case 1 and the lower case 2 provided by the hinge portion 3 having the biaxial hinge mechanism are different from those of the first embodiment. Even in this case, since the bending angle of the whip antenna 4A can be adjusted, a high diversity gain improvement effect can be obtained.
  • a polarization diversity effect is obtained and the receiving sensitivity is 2 dB. It has been confirmed by the experiments of the inventors that the above can be enhanced.
  • feed terminals 7 and 20 of the two antenna elements are disposed at both ends in the width direction of lower case 2 to increase the distance, it is possible to suppress the degradation of the antenna performance due to the electromagnetic interaction. Can increase the radiation efficiency in free space by more than 2 dB.
  • there is only one antenna element on the appearance, that is, the antenna element that protrudes from the housing there is no loss of design and operability.
  • the same effect can be obtained with other antennas such as a helical antenna which is not limited to the force with the first antenna element as a whip antenna.
  • a helical antenna which is not limited to the force with the first antenna element as a whip antenna.
  • the main polarization is parallel to the longitudinal direction of lower case 2, similar polarization diversity effects can be obtained.
  • the arrangement of feed terminals 7 and 20 of two antenna elements is the lower case. Forces at both ends with respect to the width direction of 2 If the gap between feed terminals 7 and 20 which is not limited to this is ⁇ / 20 or more ( ⁇ is a wavelength) or more, the effect is different, but due to electromagnetic interaction It is possible to suppress the decrease in antenna performance. This has been confirmed by the inventors through experiments.
  • the second antenna element is formed of the metal frame 13, but the second antenna element is formed of the conductor pattern provided inside the upper case 1 made of resin and the printed pattern on the printed circuit board. Even when an antenna element is formed, high antenna performance can be obtained.
  • the present invention is applied to the combining diversity method, but the present invention is also applicable to the switching diversity method.
  • the angle between upper case 1 and the four whip antennas is 90 degrees, but if it is limited to this, it is as high as in the case of 90 degrees if it is not less than 30 degrees and not more than 150 degrees.
  • the polarization diversity effect can be obtained.
  • antenna performance deterioration due to electromagnetic interaction between two antenna elements can be suppressed, and the effect of improving diversity gain can be compatible with design and operability. It can be applied to mobile phones that can receive terrestrial digital broadcasting and terrestrial digital audio broadcasting.

Abstract

 本発明の課題は、2つのアンテナ素子間の電磁的相互作用によるアンテナ性能劣化を抑えられ、高いダイバーシチ利得の向上効果とデザイン性や操作性を両立させることができる携帯無線機を提供することである。  上ケース(1)と下ケース(2)とをヒンジ部(3)で連結し、下ケース(2)に回路基板(8)を配設すると共に、回路基板(8)上にλ/20以上の間隔で給電端子(7)と給電端子(20)を離間配置する。また、下ケース(2)にホイップアンテナ(9)を設けて、これを給電端子(7)を介して回路基板(8)に接続する。また、上ケース(1)に金属フレーム(13)を設けて、これをヒンジ部(3)と給電端子(20)を介して回路基板(8)に接続する。そして、ヒンジ部(3)を含めて、金属フレーム(13)と回路基板(8)のグランドパターンとでダイポールアンテナを構成する。このダイポールアンテナとホイップアンテナ(9)の各出力に基づいてダイバーシチ受信動作を行う。

Description

明 細 書
携帯無線機
技術分野
[0001] 本発明は、携帯電話等の携帯無線機に関し、特に筐体が折り畳み可能な構造を有 する携帯無線機に関する。
背景技術
[0002] 従来、携帯電話に代表される携帯無線機には、フ ージング環境下における伝送 品質の劣化を軽減するためにダイバーシチ技術が導入されて 、る。従来の携帯無線 機に搭載されて ヽるダイバーシチアンテナシステムとして、 2つのアンテナ素子を携 帯電話の筐体に搭載する構成が知られている (例えば、特許文献 1参照)。また、 2つ の筐体を異なる 2つの軸で回動可能にした筐体構造を有する携帯無線機に搭載さ れるアンテナとして、筐体と回路基板をダイポールアンテナとして動作させるものが知 られている (例えば、特許文献 2参照)。
[0003] 上述したダイバーシチアンテナシステムでは、 2つのアンテナ素子を小さな筐体に 搭載することから、必然的に両アンテナ素子間の距離が動作波長に比べて小さくな る。この両アンテナ素子間の距離が動作波長 (使用する無線信号の波長)に比べて 小さくなると、両アンテナ素子の間に発生する電磁的な相互作用が強くなり、アンテ ナ性能が劣化してしまう。従来はこの課題を解決するために、使用していない側のァ ンテナ素子を特定のインピーダンスで終端する方法を採っている。この方法は、 2つ のアンテナ素子の!/、ずれか一方を選択するように動作する切替ダイバーシチ方式で は有効である。
[0004] 特許文献 1 :特開平 3— 280625号公報
特許文献 2:特開 2005 - 6097号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、 2つのアンテナ素子を同時に使用する必要がある合成ダイバーシチ 方式の場合は、両アンテナ素子が常に無線回路インピーダンスで終端されることにな り、両アンテナ素子間の電磁的相互作用によるアンテナ性能劣化を低減させることが 難しいという問題がある。
[0006] また、例えば地上デジタル放送を受信可能な携帯電話に搭載するアンテナを想定 した場合、地上デジタル放送を受信するには動作波長が約 40〜70cm程度と一般 的な携帯電話の筐体の寸法に比べて長いため、高いアンテナ性能を得るためには、 アンテナ素子として外付け型ホイップアンテナなどの大型の突出型アンテナを搭載 する必要がある。しかしながら、ダイバーシチ方式を適用する場合には、大型の突出 型アンテナを 2つ搭載することになるので、デザイン性や操作性が損なわれると!/ヽぅ 問題が生ずる。
[0007] 本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、 2つのアンテナ素子間の電磁的 相互作用によるアンテナ性能劣化を抑えることができ、高いダイバーシチ利得の向上 効果とデザイン性や操作性を両立させることができる携帯無線機を提供することを目 的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明の携帯無線機は、第 1の筐体と第 2の筐体を有する携帯無線機において、 前記第 1の筐体と前記第 2の筐体とを 2つの異なる方向の軸を中心に回動可能に連 結するヒンジ部と、前記第 2の筐体力 外部に突出して設けられた第 1アンテナ素子 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 基板と前記第 1アンテナ素子とを接続する第 1給電端子と、前記第 1の筐体に設けら れ前記ヒンジ部をアンテナ素子の一部分として含み、前記回路基板のグランドパター ンと共にダイポールアンテナを構成する第 2アンテナ素子と、前記回路基板と前記ヒ ンジ部を接続する第 2給電端子と、前記第 1給電端子を介して前記第 1アンテナ素子 の出力を取り込むと共に前記第 2給電端子を介して前記第 2アンテナ素子の出力を 取り込み、これらの出力に基づ!/、てダイバーシチ受信動作を行うダイバーシチ受信 手段と、を備える。
[0009] この構成により、高いダイバーシチ利得の向上効果が得られると共に、筐体外に突 出するアンテナが第 1アンテナ素子のみとなるので、デザイン性や操作性が損なわれ ることがない。 [0010] また、本発明の携帯無線機は、前記第 1アンテナ素子が前記第 2の筐体の一部分 力も突出させたモノポールアンテナである。
[0011] この構成により、デザイン性や操作性が損なわれることがない。
[0012] また、本発明の携帯無線機は、前記第 1給電端子と前記第 2給電端子が離間配置 されている。
[0013] この構成により、両アンテナ素子間の電磁的相互作用によるアンテナ性能低下を 抑えることができる。
[0014] また、本発明の携帯無線機は、前記第 1給電端子と前記第 2給電端子との間隔が 前記第 1アンテナ素子及び第 2アンテナ素子の動作波長の 1Z20以上である。
[0015] この構成により、両アンテナ素子間の電磁的相互作用によるアンテナ性能低下を 抑えることができる。
[0016] また、本発明の携帯無線機は、前記ヒンジ部が、前記第 1の筐体の長手方向と前記 第 1アンテナ素子の方向とを前記第 2の筐体の長手方向に対して略 90度の角度に 設定可能である。
[0017] この構成により、高いダイバーシチ利得の向上効果が得られる。
[0018] また、本発明の携帯無線機は、前記第 1アンテナ素子が、前記第 1アンテナ素子の 方向を前記第 1の筐体の長手方向に対して略 90度の角度に設定可能な回動部を備 える。
[0019] この構成により、高いダイバーシチ利得の向上効果が得られる。
発明の効果
[0020] 本発明の携帯無線機によれば、 2つのアンテナ素子間の電磁的相互作用によるァ ンテナ性能劣化を抑えることができ、高 、ダイバーシチ利得の向上効果とデザイン性 や操作性を両立させることができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る携帯無線機の概略構成を示す図
[図 2]本発明の実施の形態 1に係る携帯無線機の上ケースの回転状態を示す図 [図 3]本発明の実施の形態 1に係る携帯無線機の実使用状態を示す図
[図 4]本発明の実施の形態 1に係る携帯無線機の偏波比を示す図 圆 5]本発明の実施の形態 2に係る携帯無線機の概略構成を示す図 園 6]本発明の実施の形態 2に係る携帯無線機の実使用状態を示す図
圆 7]本発明の実施の形態 2に係る携帯無線機の偏波比を示す図
符号の説明
1 上ケース
2 下ケース
3 ヒンジ部
4、4A ホイップアンテナ
5 ホイップホルダ
6 屈曲部
7、 20 給電端子
8 回路基板
9、 10 棒状導体
11、 22 整合回路
12 表示装置
13 金属フレーム
14、 17 ヒンジ金具
15、 21 取付ネジ
16、 18 回転軸
19 台座金具
23、 24 無線回路
25 信号合成部
26 ダイバーシチ受信手段
31、 31A 携帯無線機
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細 に説明する。
[0024] (実施の形態 1) 図 1は、本発明の実施の形態 1に係る携帯無線機の概略構成を示す図である。ま た、図 2は、本実施の形態に係る携帯無線機の上ケースの回転状態を示す図である 。図 3は、本実施の形態に係る携帯無線機の実使用状態を示す図である。本実施の 形態に係る携帯無線機は、地上デジタル放送や地上デジタル音声放送 (周波数が 4 70MHzから 770MHz程度)を受信可能なアンテナを備えている。このアンテナで地 上デジタル放送以外の周波数帯域を利用する場合はアンテナ素子長を変更するこ とで対応できる。なお、本実施の形態に係る携帯無線機が有するアンテナは、受信 専用のみならず、送信用又は送受信用の無線通信システムでの利用も勿論可能で あり、同等の効果が期待できる。
[0025] 図 1において、本実施の形態の携帯無線機 31は、上ケース (第 1の筐体) 1と下ケ ース (第 2の筐体) 2とを有しており、これらはヒンジ部 3を中心にして、図に示す座標 系にお 、て X方向及び Z方向の 2つの軸を中心として上ケース 1が回転するように構 成されており、図 2に示すように様々に筐体のスタイルを変化させることができる。この ような機構とすることで、使用者が好む筐体のスタイルで、表示装置 12を縦画面又は 横画面として使用することができ、操作性の向上を図っている。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。
[0026] 下ケース 2のヒンジ部 3側の一方の端部にはホイップホルダ 5が装着されている。こ のホイップホルダ 5には貫通穴が設けられており、その貫通穴にホイップアンテナ(第 1アンテナ素子) 4の構成要素である棒状導体 10が差し込まれており、ホイップアンテ ナ 4の本体を抜差し自在に支持している。ホイップアンテナ 4は、棒状導体 10と、棒 状導体 9とから構成されている。棒状導体 9は、棒状導体 10と略同じ径の第 1導体部 9aと、この第 1導体部 9aよりも小径で第 1導体部 9aへの収納及び第 1導体部 9aから の取り出しが可能な第 2導体部 9bとから構成されて 、る。
[0027] ホイップホルダ 5には、給電端子 (第 1給電端子) 7が係着されて支持されて ヽる。こ の給電端子 7は、下ケース 2の内部に配置された回路基板 8上の整合回路 11に、例 えばパネ接触や半田付けにより接続される。回路基板 8は、本実施の形態の携帯無 線機 31の各種機能を実現する回路部品が実装された長辺の長さ L3が 90mmのプリ ント基板であり、その略全面に回路の接地電位となるグランドパターン(図示略)が形 成されている。給電端子 7、ホイップホルダ 5、棒状導体 10、屈曲部 6及び棒状導体 9 は導電性の金属で形成されており、それぞれの間の接触点にぉ 、て電気的に導通 するように構成されている。これにより、整合回路 11とホイップアンテナ 4は電気的に 接続される。整合回路 11は、回路基板 8上の導体パターンを介して無線回路 23に 接続され、信号合成部 25に接続される。
[0028] 上ケース 1の表示装置 12が配置される面には、金属フレーム (第 2アンテナ素子) 1 3が装着されている。一般に、金属フレーム 13には、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共に、金属フレーム 13がアンテナ素子としても動作 する。一般に、金属フレーム 13の長辺の長さ L4は 90mm程度である。なお、一般に 金属フレーム 13の外装面には化粧用の塗装が施される力 ここでは説明を省略する
[0029] 金属フレーム 13とヒンジ金具 14と力 取付ネジ 15によって上ケース 1に設けられた ネジ穴に取り付けられることにより、金属フレーム 1とヒンジ金具 14とが電気的に接続 されると共〖こ、上ケース 1とヒンジ金具 14とが機械的に固定される。ヒンジ金具 14とヒ ンジ金具 17とが、回転軸 16により図 1の座標系における Z方向を軸として回転可能な ように連結される。ヒンジ金具 17は、円柱形状の導電性金属の成型品であり、その外 周面に回転軸 16が機械的に嵌合されて!/、る。
[0030] ヒンジ金具 17には嵌合穴があけられており、この嵌合穴に回転軸 16が差し込まれ 、回転することにより上ケース 1がヒンジ金具 17に対して Z軸を中心に回転する。ヒン ジ金具 17と台座金具 19とが回転軸 18により X方向を軸として回転可能なように連結 される。ヒンジ部 3の構成要素であるヒンジ金具 14、回転軸 16、ヒンジ金具 17、回転 軸 18及び台座金具 19は導電性の金属で形成されており、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ており、これにより、金属フレーム 13と台 座金具 19は電気的に接続される。
[0031] 台座金具 19と給電端子 (第 2給電端子) 20とが取付ネジ 21によって下ケース 2に設 けられたネジ穴に取り付けられることにより、金属フレーム 13と台座金具 19とが電気 的に接続されると共に、下ケース 2と台座金具 19とが機械的に固定される。給電端子 20は、下ケース 2のホイップホルダ 5とは異なる端側に、給電端子 7と L1 (例えば、 40 mm)の距離を隔てて配置され、回路基板 8上の整合回路 22に例えばパネ接触や半 田付けにより接続される。
[0032] このように 2つの異なるアンテナの給電端子 7、 20の間隔を大きくすることにより、下 ケース 2の一方の端部に 2つのアンテナの給電端子を配置した場合と比較し、それぞ れのアンテナの自由空間での放射効率が 2dB以上高くなることが発明者らの実験に より確認されている。整合回路 22は、回路基板 8上の導体パターンを介して無線回 路 24に接続され、信号合成部 25に接続される。
[0033] なお、無線回路 23, 24及び信号合成回路 25は、ダイバーシチ受信手段 26を構成 する。
[0034] 上記のように構成された携帯無線機 31にお 、て、ホイップアンテナ 4が長さ L5 (例 えば、 130mm)の下ケース 2から突出したモノポールアンテナとして動作する。そして 、ホイップアンテナ 4のインピーダンスを無線回路 23の入力インピーダンス(一般には 75 Ω )に整合する機能を整合回路 11が果たす。モノポールアンテナとして動作する ホイップアンテナ 4の主偏波は、このホイップアンテナ 4の軸と平行である。また、金属 フレーム 13とヒンジ部 3とが上側アンテナ素子 (長さが例えば 120mm)として動作し、 この上側アンテナ素子のインピーダンスを無線回路 24の入力インピーダンス(一般に は 50 Ω )に整合する機能を整合回路 22が果たす。また、長さが L3 (例えば、 90mm )である回路基板 8上のグランドパターンが下側アンテナ素子として動作する。すなわ ち、金属フレーム 13及びヒンジ部 3からなる上側アンテナ素子と回路基板 8上のダラ ンドパターンの下側アンテナ素子とがダイポールアンテナとして動作する。このダイポ 一ルアンテナの主偏波は、特に図 3に示すような、使用者 30が実際に下ケース 2を 手で握って画面を見るテレビジョン視聴状態においては、上ケース 1の長手方向と平 行になる。
[0035] 図 4は、図 3に示すようなテレビジョン視聴状態において、下ケース 2の長手方向に 対してホイップアンテナ 4を平行に、上ケース 1の長手方向を垂直にした場合の水平 面の放射方向に対する偏波比を示したグラフである。なお、図 4に記載した第 1アン テナとは、ホイップアンテナ 4のことであり、第 2アンテナとは、金属フレーム 13、ヒンジ 部 3及び回路基板 8のグランドパターン力もなるダイポールアンテナのことである。図 4 に示すグラフの横軸は、図 3に記載の水平面の放射方向角度に対応しており、縦軸 は、偏波をベクトル分解し水平分と垂直分に分け、水平分を基準とした垂直分との差 分を示している。すなわち、値が大きければ、その方向では水平分が大きいことを示 している。また、各方向において 2つのアンテナの偏波比の差が大きい場合には、主 偏波が大きく異なっていることを示しており、偏波ダイバーシチ効果が高くなることを 示している。この結果から、図 3に示す状態では、特に人体正面方向において高い 偏波ダイバーシチ効果が得られることを確認できる。
[0036] このように本実施の形態の携帯無線機 31では、 2つのアンテナの給電端子 7, 20を 下ケース 2の幅方向に対して両端になるように配置して間隔を大きくしたので、電磁 的相互作用によるアンテナ性能低下を抑えることができる。この場合、単に下ケース 2 の一方の端部に 2つのアンテナの給電端子を配置した場合と比較して、それぞれの アンテナの自由空間での放射効率が 2dB以上高くなる。このことは発明者らが実験 により確認している。
[0037] さらに、図 3に示すような上ケース 1の長手方向とホイップアンテナ 4の軸とが直交し ている場合には、偏波ダイバーシチ効果が得られるので、受信感度を 2dB以上高め ることができる。このことは発明者らが実験により確認している。また、外観上のアンテ ナ素子すなわち筐体力 突出するアンテナ素子は 1つであるので、デザイン性や操 作性が損なわれることがなぐ高いダイバーシチ利得の向上効果とデザイン性や操作 '性を両立させることができる。
[0038] なお、本実施の形態では、第 1アンテナ素子をホイップアンテナ 4とした力 これに 限るものではなぐヘリカルアンテナなどその他のアンテナであっても同様の効果が 得られる。特に、主偏波が下ケース 2の長手方向に平行である場合においては、同 様の偏波ダイバーシチ効果を得ることができる。
[0039] また、本実施の形態では、 2つのアンテナ素子の給電端子 7, 20の配置を下ケース 2の幅方向に対する両端部とした力 これに限るものではなぐ給電端子 7, 20の間 隔が λ /20 ( λは波長)以上であれば、効果に差はあるが、電磁的相互作用による アンテナ性能低下を抑えることができる。このことは発明者らが実験により確認してい る。
[0040] また、本実施の形態では、ヒンジ部 3を構成する各要素を別の構成要素を組み合わ せる構成として 、るが、各構成要素のうち 、くつかを一体成形した場合にぉ 、ても同 様の効果が得られる。
[0041] また、本実施の形態では、第 2アンテナ素子を金属フレーム 13で構成したが、榭脂 製の上ケース 1の内部に配設された導体板やプリント基板上の印刷パターンで第 2ァ ンテナ素子を形成した場合であっても高いアンテナ性能は得られる。
[0042] また、本実施の形態では、本発明を合成ダイバーシチ方式に適用したが、切替ダイ バーシチ方式にも適用可能である。
[0043] また、本実施の形態では、上ケース 1とホイップアンテナ 4のなす角度を 90度とした 力 れに限るものではなぐ 30度以上かつ 150度以下であれば、 90度の場合ほど高 V、偏波ダイバーシチ効果はな 、ものの効果は得られる。
[0044] (実施の形態 2)
図 5は、本発明の実施の形態 2に係る携帯無線機の概略構成を示す図である。な お、同図において、図 1と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略 する。本実施の形態に係る携帯無線機 31Aは、実施の形態 1で説明した携帯無線 機 31と略同様の構成である力 実施の形態 1との違いは、ホイップアンテナ 4Aが、棒 状導体 10と、棒状導体 9と、屈曲部(回動部) 6とから構成されており、棒状導体 10と 棒状導体 9が屈曲部 6を中心にして回転可能となっている点である。この構成により、 下ケース 2に対する上ケース 1の回転角度の調整にカ卩えて、ホイップアンテナ 4Aの 屈曲角度の調整が可能となる。図 6は、本実施の形態に係る携帯無線機 31Aのテレ ビジョン視聴状態を示す図である。同図では、下ケース 2の長手方向と上ケース 1の 長手方向とを平行に設定し、ホイップアンテナ 4Aの軸を水平に設定している。
[0045] 上記のように構成された携帯無線機 31 Aにおいて、 2軸ヒンジ機構を有するヒンジ 部 3によってもたらされる上ケース 1と下ケース 2の回転角度が実施の形態 1と異なる 場合においても、ホイップアンテナ 4Aの屈曲角度を調整することができるので、高い ダイバーシチ利得の向上効果が得られる。また、実施の形態 1と同様に、 2つのアン テナの給電端子 7, 20を下ケース 2の幅方向に対して両端になるように配置して間隔 を大きくしているので、単に下ケース 2の一方の端部に 2つのアンテナ素子の給電端 子を配置した場合と比較して、それぞれのアンテナ素子の自由空間での放射効率が 2dB以上高くなる。
[0046] 図 7は、図 6に示すようなテレビジョン視聴状態において、ホイップアンテナ 4Aを水 平に、上ケース 1の長手方向を下ケース 2の長手方向と平行にした場合の水平面の 放射方向に対する偏波比を示したグラフである。なお、図 7に記載した第 1アンテナと は、ホイップアンテナ 4Aのことであり、第 2アンテナとは、金属フレーム 13、ヒンジ部 3 及び回路基板 8のグランドパターン力もなるダイポールアンテナのことである。図 7に 示すグラフの縦軸と横軸の定義は、図 4のグラフと同様である。この結果から、図 6に 示す状態では、特に人体側面方向(一 90° と 90° )において高い偏波ダイバーシ チ効果が得られることを確認することができる。
[0047] このように本実施の形態の携帯無線機 31 Aによれば、 2軸ヒンジ機構を有するヒン ジ部 3によってもたらされる上ケース 1と下ケース 2の回転角度が実施の形態 1と異な る場合においても、ホイップアンテナ 4Aの屈曲角度を調整することができるので、高 いダイバーシチ利得の向上効果が得られる。特に、図 6に示すようなホイップアンテ ナ 4の軸が水平で、上ケース 1の長手方向と下ケース 2の長手方向が平行である場合 には、偏波ダイバーシチ効果が得られ受信感度を 2dB以上高めることができることが 発明者らの実験により確認されている。
[0048] また、 2つのアンテナ素子の給電端子 7, 20を下ケース 2の幅方向の両端に配置し て間隔を大きくするようにしたので、電磁的相互作用によるアンテナ性能低下を抑え ることができ、自由空間での放射効率を 2dB以上高めることができる。また、外観上の アンテナ素子すなわち筐体力 突出するアンテナ素子は 1つであるので、デザイン性 や操作性が損なわれることがな 、。
[0049] なお、本実施の形態では、第 1アンテナ素子をホイップアンテナとした力 これに限 るものではなぐヘリカルアンテナなどその他のアンテナであっても同様の効果が得ら れる。特に、主偏波が下ケース 2の長手方向に平行である場合においては、同様の 偏波ダイバーシチ効果を得ることができる。
[0050] また、本実施の形態では、 2つのアンテナ素子の給電端子 7, 20の配置を下ケース 2の幅方向に対する両端部とした力 これに限るものではなぐ給電端子 7, 20の間 隔が λ /20 ( λは波長)以上であれば、効果に差はあるが、電磁的相互作用による アンテナ性能低下を抑えることができる。このことは発明者らが実験により確認してい る。
[0051] また、本実施の形態では、第 2アンテナ素子を金属フレーム 13で構成したが、榭脂 製の上ケース 1の内部に配設された導体板やプリント基板上の印刷パターンで第 2ァ ンテナ素子を形成した場合であっても、高 、アンテナ性能は得られる。
[0052] また、本実施の形態では、本発明を合成ダイバーシチ方式に適用したが、切替ダイ バーシチ方式にも適用可能である。
[0053] また、本実施の形態では、上ケース 1とホイップアンテナ 4Αのなす角度を 90度とし たがこれに限るものではなぐ 30度以上かつ 150度以下であれば、 90度の場合ほど 高 、偏波ダイバーシチ効果はな 、ものの効果は得られる。
[0054] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
産業上の利用可能性
[0055] 本発明は、 2つのアンテナ素子間の電磁的相互作用によるアンテナ性能劣化を抑 えることができ、高 、ダイバーシチ利得の向上効果とデザイン性や操作性を両立させ ることができると!/、つた効果を有し、地上デジタル放送や地上デジタル音声放送を受 信可能な携帯電話等への適用が可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1の筐体と第 2の筐体を有する携帯無線機において、
前記第 1の筐体と前記第 2の筐体とを 2つの異なる方向の軸を中心に回動可能に 連結するヒンジ部と、
前記第 2の筐体力 外部に突出して設けられた第 1アンテナ素子と、
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、 前記回路基板と前記第 1アンテナ素子とを接続する第 1給電端子と、
前記第 1の筐体に設けられ前記ヒンジ部をアンテナ素子の一部分として含み、前記 回路基板のグランドパターンと共にダイポールアンテナを構成する第 2アンテナ素子 と、
前記回路基板と前記ヒンジ部を接続する第 2給電端子と、
前記第 1給電端子を介して前記第 1アンテナ素子の出力を取り込むと共に前記第 2 給電端子を介して前記第 2アンテナ素子の出力を取り込み、これらの出力に基づ ヽ てダイバーシチ受信動作を行うダイバーシチ受信手段と、
を備える携帯無線機。
[2] 前記第 1アンテナ素子は、前記第 2の筐体の一部分力 突出させたモノポールアン テナである請求項 1に記載の携帯無線機。
[3] 前記第 1給電端子と前記第 2給電端子は離間配置されている請求項 1又は請求項
2に記載の携帯無線機。
[4] 前記第 1給電端子と前記第 2給電端子との間隔が前記第 1アンテナ素子及び第 2 アンテナ素子の動作波長の 1Z20以上である請求項 1乃至請求項 3のいずれかに 記載の携帯無線機。
[5] 前記ヒンジ部は、前記第 1の筐体の長手方向と前記第 1アンテナ素子の方向とを前 記第 2の筐体の長手方向に対して略 90度の角度に設定可能である請求項 1乃至請 求項 4の 、ずれかに記載の携帯無線機。
[6] 前記第 1アンテナ素子は、前記第 1アンテナ素子の方向を前記第 1の筐体の長手 方向に対して略 90度の角度に設定可能な回動部を備える請求項 1乃至請求項 5の いずれかに記載の携帯無線機。
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