WO2010007932A1 - 短辺方向スライド型無線装置 - Google Patents

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引野望
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シャープ株式会社
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    • H04M1/0202Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/0206Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings
    • H04M1/0208Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings characterized by the relative motions of the body parts
    • H04M1/0235Slidable or telescopic telephones, i.e. with a relative translation movement of the body parts; Telephones using a combination of translation and other relative motions of the body parts
    • H04M1/0237Sliding mechanism with one degree of freedom
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/08Means for collapsing antennas or parts thereof
    • H01Q1/084Pivotable antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
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    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas

Definitions

  • the present invention relates to a wireless device that opens and closes in the short side direction of a housing, and particularly relates to a technique for improving its communication characteristics.
  • an induced current is generated in the vicinity of the antenna of the second casing where the antenna is disposed.
  • an induced current is generated in the first casing as well as the second casing. The induced current contributes to the radiation characteristics of the antenna.
  • the main frequency band used in wireless devices is often a frequency band corresponding to a wavelength whose length in the short side direction of the casing is about ⁇ / 4. It flows so as to flow in the direction of ⁇ / 4, which is the long side, that is, in the short side direction of the housing. Good antenna characteristics can be obtained by controlling the induced current generated on these cases.
  • Patent Document 1 there is a technical report regarding improvement of antenna characteristics of a long-side sliding mobile wireless device. According to this Patent Document 1, it is possible to widen the antenna and control the radiation pattern.
  • the connection load for widening the band is inductive, and the connection load for controlling the radiation pattern is capacitive, with different reactance constants. Therefore, it has been difficult to achieve both the purpose of broadening the antenna and controlling the radiation pattern in the same frequency band.
  • Patent Document 2 discloses a technique for improving antenna characteristics in a free space of a small and thin long-side sliding type device, but originally a new technique for the problem that the antenna characteristics cannot be secured. This is what we are proposing. JP 2006-203806 A JP 2006-325098 A
  • the above-described induced current is generated in the second casing in which the antenna is arranged.
  • This induced current flows from the antenna feeding point toward the other end along the short side direction of the casing having a length of about ⁇ / 4 which is the resonance length.
  • an induced current similar to that of the second casing is also generated on the first casing side.
  • This induced current flows from the antenna feeding point side to the other end along the short side direction of the casing, similarly to the induced current generated on the second casing side.
  • the induced currents generated in the first casing and the second casing are currents that flow in opposite directions around the feeding point when the slide is open. That is, since the induced current generated in the first casing and the induced current generated in the second casing are in opposite phases, they cancel each other.
  • the canceled current component contributes to the vertical polarization component that is the main polarization when data communication is performed in the open state.
  • vertical polarization is the mainstream of polarization planes of base station antennas for mobile communications.
  • the current line segments that cancel each other are main polarization components when data communication is performed in a state where the slide is open. By reducing this component, good communication quality cannot be ensured.
  • An object of the present invention is to solve the above problems and to ensure good communication quality in a short-side-slide type wireless device.
  • the first case that can be regarded as a ground conductor is not present near the antenna when the side slide is open, Very good antenna characteristics are obtained.
  • the present invention has been devised to solve the problems of the short-side direction slide type radio apparatus as described above, and includes a first casing, a second casing, and a first casing.
  • Conductive members included in the second casing, an antenna in which a radiating element is disposed in the second casing along the short side direction, the first casing, and the second casing A sliding mechanism portion that slidably connects the housing of the first housing, an antenna feeding point that is arranged on the end side in the direction in which the first housing slides when the slide is opened in the second housing, a sliding mechanism portion,
  • a reactance element is provided for connecting a conductive member contained in the first casing or the second casing.
  • a short-side direction slide-type wireless device that has a first housing and a second housing and slides in the short-side direction of the housing, the first housing A radiating element is disposed along the short direction of the second casing in the second casing and the first and second conductive members provided in the body and in the second casing, respectively.
  • An antenna, a slide mechanism portion that slidably connects the first housing and the second housing, the slide mechanism portion, and either the first housing or the second housing There is provided a short-side-direction slide-type wireless device, comprising: a reactance element that connects the first or second conductive member provided to the device.
  • the slide mechanism section includes at least one of the first or second conductive member and the It is preferable that the conductive member that is connected by a reactance element and not connected by the reactance element is connected in a direct current manner.
  • induced currents generated in the first conductive member and the second conductive member are in phase with each other by at least one of the first or second conductive member and the reactance element. It is preferable that they are connected in such a manner.
  • the characteristic of the reactance element is adjusted so that the phase of the induced current on the first casing side is adjusted to be the same as the phase of the induced current on the first casing side.
  • the characteristic value of the reactance element at the junction closest to the antenna feeding point is adjusted so that the phase of the current induced in the first casing is in the same direction as the induced current, and the first casing It is preferable to make the phase of the current induced in the phase approximately the same as that of the induced current by advancing or delaying by approximately ⁇ / 2. Thereby, the components which cancel each other can be reduced. Therefore, the sum of the induced currents is approximately the same as the sliding direction, and contributes to the radiation of the vertically polarized component when the slide is opened, that is, during data communication.
  • the length of the first casing in the short direction is approximately ⁇ / 4 of a frequency band used for at least one communication.
  • the present invention it is possible to control the induced current generated in the first casing by the reactance element so as to be substantially in phase with the phase of the induced current generated in the second casing, and the communication quality at the time of opening data communication can be controlled. Can improve.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a short-side direction slide-type portable wireless device according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the structure of a junction part vicinity in detail. It is a figure which shows the cross-sectional structure which follows the sliding direction of FIG. 1B. It is a figure which shows the gain of the polarization plane in the data communication state at the time of a slide opening.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a parallel resonant circuit filter (FIG. 4A) and a series resonant circuit filter (FIG. 4B).
  • a short-side direction slide-type portable wireless device according to a third embodiment of the present invention, wherein a plurality of joint portions respectively arranged in a lateral direction (a direction orthogonal to the slide direction) from an antenna feeding point are provided. It is a figure which shows the structure which has a reactance element.
  • the first casing is a display-side casing (the casing having the main large display portion), and the second casing is an operation-side casing (mainly).
  • the display-side housing including the conductive member (printed circuit board, etc.) constituting the first housing and the second housing, or being included in the first housing and the second housing.
  • the body (first housing) and the operation-side housing (second housing) are called. It is assumed that the antenna is disposed in the operation side casing.
  • the slide mechanism consists of large and small plates.
  • the large slide plate (first slide plate) is fixed to the display-side housing, and the small slide plate (second slide plate) is fixed to the operation-side housing. It is assumed that it is galvanically connected by a spring or the like for assisting operation. It is assumed that the slide mechanism unit is electrically connected to the display-side casing. Further, it is assumed that the slide mechanism unit is connected to the operation side housing via a reactance element.
  • first slide plate is fixed to the display-side housing
  • second slide plate is fixed to the operation-side housing. It is assumed that it is galvanically connected by a spring or the like for assisting operation. It is assumed that the slide mechanism unit is electrically connected to the display-side casing. Further, it is assumed that the slide mechanism unit is connected to the operation side housing via a reactance element.
  • the arrangement of each member is exemplarily defined.
  • the antenna may be arranged in the display-side casing, and the arrangement of the reactance element may be the operation side.
  • the connection portion between the housing and the slide mechanism portion is used, the reactance element may be arranged at the connection portion between the display-side housing and the slide mechanism portion.
  • FIG. 1A is a functional block diagram showing a basic configuration example of a short-side direction slide type portable wireless device according to the present embodiment
  • FIG. 1B is an exploded perspective view thereof.
  • the mobile phone A includes an antenna 9 for performing wireless communication, a wireless unit 238, a control unit (CPU) 231, and a storage memory 232.
  • the camera 112, the speaker 114, the microphone 124, the light 234, and the like may be included.
  • the short-side direction slide type portable wireless device A includes a display-side casing (first casing) 1 and an operation-side casing (second casing). 3.
  • the display-side housing 1 and the operation-side housing 3 are provided with a first conductive circuit board 1a and a second conductive circuit board (ground conductor) 3a inside.
  • These conductive circuit boards (first and second conductive circuit members) 1a and 3a are integrated with a drive circuit for a display unit, various circuits for a communication unit, and the like, but these configurations are well known. Here, detailed description is omitted.
  • the antenna 9, the display-side housing 1, the display-side housing 1, and the operation-side housing 3 are arranged along the short side direction of the housing.
  • a slide mechanism S that is slidably connected in the short side direction is provided.
  • a slide plate size 17 and a slide plate size 15 are arranged between the display side case 1 and the operation side case 3 in order from the display side case 1 side. It is configured to slide between.
  • the small slide plate 15 and the conductive circuit board 3a are electrically connected, and the conductive circuit board 3a on the operation side is provided with the slide plate small 15 and an electrode pattern for connection.
  • the slide plate small 15 and the electrode pattern may be in direct contact, or a spring or the like may be mounted on the electrode pattern so that the spring or the like contacts the slide plate small 15.
  • the electrode pattern provided on the conductive circuit board 3a on the operation side is electrically separated from the GND pattern on the conductive circuit board, and between the connection electrode pattern L and the GND pattern shown in FIG. 1C.
  • the reactance element RD is mounted on.
  • the connecting electrode between the small slide plate 15 and the conductive circuit board 3a, and the connecting electrode and the reactance element are collectively referred to as a joint.
  • one or a plurality of joint portions are arranged in the direction (long side direction) intersecting the slide direction AR1, and FIG. 1B shows four joint portions 31 to 34.
  • the reactance element mounted on the junction 31 is denoted by 41
  • the reactance element mounted on the junction 3n is denoted by 4n.
  • the operation side housing 3 and the display side housing 1 are connected to each other at high frequency via the joint portions 31 to 34.
  • the antenna feeding point 6 for feeding power to the antenna 9 is disposed on the slide joint side in the short direction of the operation side housing 3.
  • the operation side housing 3 is provided with an operation unit (key input unit) 122 such as a keyboard button or a direction key
  • the display side housing 1 is provided with a display unit 25 such as an LCD, and an incoming call used for a call or the like.
  • a unit 51 (speaker 114 in FIG. 1A), a transmission unit 52 (microphone 124 in FIG. 1A), and the like are provided.
  • the holding state of the portable wireless device during data communication is such that the display-side housing 1 is on the upper side and both ends of the operation-side housing 3 are in both hands. Since the display unit 25 is often about 45 degrees with respect to the ground surface, this state is defined as a state in the portable wireless device during data communication.
  • a conductive circuit board 3 a is provided on almost the entire surface of the operation side housing 3, avoiding the antenna 9.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration along the sliding direction of FIG.
  • FIG. 2A shows a case where the reactance element closest to the antenna feeding point 6 (for example, a plurality of reactance elements may be arranged on the back side) is short-circuited at the junction 31 ( ⁇ 34).
  • the reactance element closest to the antenna feeding point 6 for example, a plurality of reactance elements may be arranged on the back side
  • an antenna 9 is disposed below the conductive circuit board 3 a via an antenna feeding point 6.
  • the state described above is equivalent to a state where the display-side housing 1 and the operation-side housing 3 are mechanically conductively connected.
  • the induced current 11 a indicates a current induced in the display-side casing 1
  • the induced current 21 a indicates a current induced in the operation-side casing 3.
  • the induced current 28a is a sum of currents induced in the display-side casing 1 and the operation-side casing 3, and is a diagram showing an image of current distribution that is a main factor of radiation.
  • the 2B adjusts the phase of the induced current 11a from the state of FIG. 2A by adjusting the characteristics of the reactance elements provided in the junctions 31 to 34, and adjusts the phase of the induced current 21a. It is a figure which shows the image of the induced current 11b made to become a substantially equivalent grade.
  • the induced current 28b shows an image of the sum of the induced current 11b and the induced current 21b.
  • the large slide plate 17 also serves as a housing cover of the display-side housing 1, and is electrically connected to the display-side conductive circuit board 1a in a DC manner when the apparatus A is assembled.
  • the large slide plate 17 does not also serve as a housing cover, it is connected to the conductive circuit board 1a or a conductor component constituting the housing cover in a direct current manner by a known method. Structure may be sufficient.
  • the state shown in FIG. 2A is the current distribution in the state described in the problem to be solved, and the induced current 11a and the induced current 21a are in opposite directions and cancel each other. Accordingly, the main component of the sum of the induced currents is as indicated by the induced current 28a, and the polarization in the long side direction of the casing becomes the main polarization. Since this induced current 28a is a radiation current that contributes to the horizontal polarization component as described in the column of the problem to be solved at the time of slide open data communication, for example, an incoming wave from the base station and Even if the antenna characteristics are orthogonal and the antenna characteristics in the free space are good, there arises a problem that the reception sensitivity deteriorates in an actual use state.
  • the characteristic value of the reactance element of the junction 31 closest to the antenna feeding point 6 is adjusted so that the phase of the induced current 11 of the housing 1 is advanced or delayed by approximately ⁇ / 2.
  • the phase of the current induced in the first housing 1 can be in the same direction as shown in the induced current 11b as shown in FIG.
  • the sum of the induced current 11b and the induced current 21b is substantially the same as the sliding direction AR1, as indicated by the induced current 28b, and contributes to the emission of the vertically polarized component when the slide is opened, that is, during data communication.
  • FIG. 3 is a table showing the vertical and horizontal gains when the slide is open.
  • the 2 GHz band (about 1.9 GHz to 2.1 GHz) used for wireless communication.
  • the gain of vertical polarization is greatly improved. That is, it can be seen that the gain of vertical polarization can be improved in each communication frequency band by providing a reactance element in each of the junctions 31 to 34 and having a connection load.
  • the induced current generated on the first housing side is 11a, the capacitance determined by the areas and intervals of the first housing 1 and the second housing 3 that overlap when the slide is opened, the structure of the slide mechanism section S, It is difficult to analyze systematically because it is affected by various factors such as the shape and length of metal parts that can carry current and the positional relationship with the antenna. Therefore, the adjustment range of the reactance elements 41 to 44 can take all values including short-circuit and open-circuit.
  • the reactance elements 41 to 44 arranged in the coupling portions 31 to 34 can take different values.
  • the present invention provides the same effect even when it is compatible with multiband.
  • the first use (communication) frequency band fa on the low band side and the second use (communication) frequency band fb on the high band side are relatively separated from each other.
  • the value of the reactance element 4 optimum for the frequency band fa may be different from the value of the reactance element 4 optimum for the frequency band fb.
  • the frequency bands mainly used as frequency bands for portable wireless devices are the 800 MHz band, 900 MHz band, 1.7 GHz band, 1.8 GHz band, 1.9 GHz band, and 2 GHz band.
  • the 800 MHz band and the 900 MHz band are the first frequency band fa
  • the adjacent 1.7 GHz band to 2 GHz band is the second frequency band fb, approximately fb ⁇ 2fa.
  • the approximate dimensions of the most popular portable wireless devices are as follows: ⁇ b / 4 of the wavelength ⁇ b of the case f in the short side direction, that is, about 40 to 50 mm, and ⁇ a / 4, that is, about 85 to 95 mm.
  • ⁇ b / 4 of the wavelength ⁇ b of the case f in the short side direction, that is, about 40 to 50 mm
  • ⁇ a / 4 that is, about 85 to 95 mm.
  • the length in the sliding direction of the first housing and the second housing is approximately about ⁇ a / 2, that is, It becomes possible to obtain a radiation characteristic in which the vertical polarization component is close to a ⁇ / 4 wavelength dipole.
  • the values of the reactance elements 41 to 44 that are optimal for the frequency band of fa are different from the values of the reactance elements 41 to 44 that are optimal for the frequency band of fb, but adjustment of different frequency bands is possible depending on the configuration of the reactance elements. It is possible to do it at the same time.
  • FIGS. 4A and 4B an LC filter having the simplest configuration will be described as an example.
  • Parallel resonant circuit filter with a cut-off frequency fc (Fig. 4 (a): equivalently a resonant circuit with a coil and a capacitor in parallel.
  • the reactance of the coil and the capacitor works synergistically, and the resonance impedance becomes ⁇ . Therefore, when fa ⁇ fc ⁇ fb, the frequency band of fa can be connected as inductive, and the frequency band of fb can be connected as capacitive.
  • a series resonance circuit filter having a cutoff frequency fc (FIG.
  • 4B a resonance circuit in which a coil and a capacitor are equivalently connected in series. At the resonance point, the reactance of the coil and the capacitor works synergistically, and the resonance impedance is In contrast to the notch, it is possible to connect as capacitive in the frequency band of fa and inductive in the frequency band of fb.
  • the optimum reactance elements 41 have different values for the respective frequency bands, the frequency bands of fa and fb in this embodiment, and the optimum reactance value.
  • the element configuration as shown in FIGS. 4A and 4B it is possible to perform optimum adjustment in each frequency band.
  • FIG. 6 shows that the reactance element 41 is adjusted to 1) 4.0 pF, 2) 1.5 nH, 3) about 4.0 pF in the 900 MHz band and about 1.5 pF in the 2 GHz band in the element configuration of FIG.
  • the vertical polarization gains in the 900 MHz band and the 2 GHz band for each of the above are shown. As shown in FIG. 6, the gain in the 900 MHz band is high when 1) and 3), and the gain in the 2 GHz band is high when 2) and 3). That is, it can be seen that the reactance element 41 improves the vertical polarization gain in the open data communication state in the 900 MHz band and the 2 GHz band.
  • phase shifter configuration such as a dielectric filter, a ⁇ -type filter, and a T-type filter.
  • reactance elements 4a and 4b corresponding to fa and fb, respectively, and switch them according to the frequency band used by RFSW or the like.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the short-side direction slide-type portable wireless device according to the present embodiment.
  • the distance between the reactance element and the antenna feeding point in the path through which the induced current flows is important.
  • the phase change from when the current is generated until it reaches the reactance element is small, and the impedance distribution of the current is narrow. Therefore, it is easy to control the wideband current phase.
  • the reactance element is far away from the antenna feed point, the phase changes from when the current is generated until it reaches the reactance element, the current impedance distribution becomes wider, and the current phase cannot be controlled as intended. become.
  • the first frequency band indicated by fa and the second frequency band indicated by fb are separated from each other to the extent that it can be expressed as approximately fb ⁇ 2fa.
  • the length of the casing in the short-side direction is about ⁇ b / 4
  • the length in the long-side direction is about ⁇ a / 4 ⁇ b / 2. It becomes.
  • the reactance element 43 is in the third closest position from the antenna feeding point 6, that is, 3 ⁇ a / 16 ( ⁇ a / 4 or less) for the frequency band of fa. It is located at a position far away from the wavelength ⁇ a.
  • the frequency band is about 3 ⁇ b / 8 ( ⁇ b / 4 or more) with respect to the frequency band of fb, and is arranged at a position away from the wavelength ⁇ b.
  • the reactance element 43 can effectively act on the frequency band of fa, but not effectively act on the frequency band of fb, and the frequency of fa It can be used only for adjusting the band.
  • the sliding direction is orthogonal to the short-side direction of the mobile wireless device, the degree of freedom regarding the arrangement of reactance elements tends to be low.
  • the effect of adjusting the arrangement position of the reactance element with respect to the antenna feeding point is smaller than that in the case of the short-side direction slide type portable wireless device. That is, in the case of the short-side direction slide type portable wireless device according to the present embodiment, the sliding direction and the long-side direction of the casing of the wireless device are orthogonal to each other. It becomes possible to adjust only the frequency band of more effectively.
  • a slide mechanism unit that slides the first casing and the second casing, and the first casing or the second casing
  • a reactance element that connects to the conductive member provided in the first housing, and the induced current generated in the first housing by the reactance element is controlled to be substantially in phase with the phase of the induced current generated in the second housing.
  • the present invention is applicable to a short-side direction slide type wireless device.

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Abstract

 第2の筐体の側端部において短辺方向に沿って配置されたアンテナ、第1の筐体、第1の筐体と第2の筐体とを短手方向にスライド可能に接続するスライド機構部、スライド機構部と第2の筐体との接合部が設けられている。スライド機構は、第1の筐体と第2の筐体との間に、第1の筐体側から順番に、スライドプレート大とスライドプレート小とが配置され、これらの間でスライドするように構成されている。また、スライド方向と交差する方向(長手方向)には、接合部が複数配置され、接合部と筐体面内において同じ位置にリアクタンス素子が備えられ、スライド機構部のスライドプレート小とスライドプレート大とは、リアクタンス素子を介して第2の筐体と高周波的に接続されている。また、アンテナのアンテナ給電点は、第2の筐体の短手方向のスライド接合部側に配置され、短辺方向スライド型の携帯無線装置において良好な通信品質を確保することが可能になる。

Description

短辺方向スライド型無線装置
 本発明は、筐体の短辺方向にスライド開閉する無線装置に関し、特にその通信特性の改善技術に関する。
 昨今の携帯通信網の発達と整備により、大容量で高速なデータ通信が可能となってきている。これにより、携帯無線装置(端末)などの無線装置の使用方法として、電話機ベースのものの他にPC(Personal Computer)ベースのもののウェイトが高くなってきている。使用形態の多様化に伴って携帯無線装置の形状そのものも多様化してきており、従来の折り畳み型やスライド型(本明細書では、説明の便宜上、長辺方向スライド型と表記する。)とともに、ワイド画面(横表示)で大画面が使いやすい、筐体の短辺方向に第1及び第2の筐体とがスライド開閉する形態の無線装置(本明細書では説明の便宜上、短辺方向スライド型と表記する。)が注目を浴びてきている。
 一般的に、小型の筐体に取り付けられたアンテナに高周波信号が給電されると、アンテナが配置されている第2の筐体のアンテナ近傍に誘起電流が生じる。第1の筐体が、高周波的に第2の筐体と短絡状態と等価に接続されている場合には、第2の筐体と同様に第1の筐体にも誘起電流が生じ、これらの誘起電流がアンテナの放射特性に寄与している。
 現在、無線装置で使用される主な周波数帯は、筐体の短辺方向の長さがλ/4程度となる波長に対応する周波数帯であることが多く、上述した誘起電流は、その共振長であるλ/4の方向、即ち筐体の短辺方向に流れるように生じる。これらの筐体上に生じる誘起電流を制御する事により、良好なアンテナ特性を得る事が可能となる。
 例えば、下記特許文献1においては、長辺方向スライド型携帯無線装置のアンテナ特性の改善に関する技術報告がされている。この特許文献1によると、アンテナの広帯域化・放射パターンの制御が可能であるが、広帯域化のための接続負荷は誘導性、放射パターン制御のための接続負荷は容量性と、それぞれ異なるリアクタンス定数が必要になるため、同一周波数帯でアンテナの広帯域化・放射パターンの制御の両方の目的を実現することは難しかった。
 また、下記特許文献2は、小型・薄型の長辺方向スライド型装置の自由空間中のアンテナ特性の改善のための技術を開示するが、元々、アンテナ特性が確保出来ないという課題に対する新技術を提案しているものである。
特開2006-203806号公報 特開2006-325098号公報
 第1の筐体と第2の筐体が短辺方向にスライド開閉する携帯無線装置で、アンテナ給電点がアンテナを配置した筐体のスライド方向の端部に配置された場合において、スライド開時の通信品質が劣化する。この問題について、以下に説明する。
 アンテナが給電されると、アンテナが配置された第2の筐体に、上述した誘起電流が生じる。この誘起電流は、共振長であるλ/4程度の長さを持つ筐体の短辺方向に沿って、アンテナ給電点から他端部に向かって流れる。
 一方、第1の筐体側にも、第2の筐体と同様の誘起電流が生じる。この誘起電流は、第2の筐体側の生じる誘起電流と同様に、筐体の短辺方向に沿ってアンテナ給電点側から他端部に向かって流れる。
 ここで、第1の筐体と第2の筐体に生じる誘起電流は、スライド開時の状態では給電点を中心として、互いに逆向きに流れる電流となる。即ち、第1の筐体内に生じる誘起電流と第2の筐体内に生じる誘起電流とが互いに逆相となるため打ち消し合うことになる。打ち消された電流成分は、開いた状態でデータ通信を行う時の主偏波となる垂直偏波成分に寄与している。
 ところで、携帯通信向けの基地局アンテナの偏波面は垂直偏波が主流である。つまり、上記の打ち消し合う電流線分は、スライド開時の状態でデータ通信を行う際の主偏波成分であり、この成分が減少することにより、良好な通信品質を確保出来ないことになる。
 本発明は、上記の問題を解決し、短辺方向スライド型の無線装置において良好な通信品質を確保することを目的とする。
 尚、自由空間特性としては、従来の縦スライド型の携帯無線装置と異なり、横スライド開時のアンテナ周辺は、アンテナから見て地導体とみなせる第1の筐体が近くに存在しなくなるため、非常に良好なアンテナ特性が得られている。
 本発明は、上記のような短辺方向スライド型の無線装置の持つ課題を解消するために考案されたものであり、第1の筐体と第2の筐体と、第1の筐体と第2の筐体にそれぞれ内包された導電性を有する部材と、第2の筐体内に、筐体の短辺方向に沿って放射エレメントが配置されたアンテナと、第1の筐体と第2の筐体をスライド可能に接続するスライド機構部と、第2の筐体内で、スライド開時に第1の筐体がスライドする方向の端部側に配置されたアンテナ給電点と、スライド機構部と第1の筐体または第2の筐体に内包された導電性を有する部材を接続するリアクタンス素子を備えている。
 本発明の一観点によれば、第1の筐体と第2の筐体とを有し、筐体の短辺方向にスライドする短辺方向スライド型無線装置であって、前記第1の筐体内及び前記第2の筐体内にそれぞれ設けられた第1及び第2の導電性部材と、前記第2の筐体内に、前記第2の筐体の短手方向に沿って放射エレメントが配置されたアンテナと、前記第1の筐体と前記第2の筐体とをスライド可能に接続するスライド機構部と、前記スライド機構部と、前記第1の筐体または前記第2の筐体のいずれかに設けられた前記第1または第2の導電性部材と、を接続するリアクタンス素子と、を備えることを特徴とする短辺方向スライド型無線装置が提供される。
 前記第1の筐体と前記第2の筐体とが短辺方向にスライドして開いた状態において、前記スライド機構部は、前記第1又は第2の導電性部材のうちの少なくとも一方と前記リアクタンス素子により接続され、前記リアクタンス素子により接続されていない方の前記導電性部材とは直流的に接続されていることが好ましい。前記スライド機構部は、前記第1又は第2の導電性部材のうちの少なくとも一方と前記リアクタンス素子により、前記第1の導電性部材と前記第2の導電性部材に生じる誘起電流が互いに同相となるように接続されていることが好ましい。前記第1の筐体側の誘起電流の位相を調整し、前記第1の筐体側の誘起電流の位相と同じになるように、前記リアクタンス素子の特性が調整されていることも好ましい。
 また、前記第1の筐体に誘起される電流の位相を前記誘起電流と同じ方向にするように、アンテナ給電点に最も近い接合部のリアクタンス素子の特性値を調整し、第1の筐体に誘起される電流の位相を概略π/2進めるか又は遅らせるようにすることにより前記誘起電流と概略同相とすることが好ましい。これにより、打ち消しあう成分を減少させることができる。従って、誘起電流の総和は、スライド方向と概略同じ方向となり、スライド開時、すなわちデータ通信時において垂直偏波成分の放射に寄与する。
 前記第1の筐体の短手方向の長さを、少なくとも1つの通信に使用する周波数帯の略λ/4とすることが好ましい。
 本発明により、リアクタンス素子により第1の筐体に生じる誘起電流を第2の筐体に生じる誘起電流の位相と概略同位相なるように制御することができ、開き時データ通信時の通信品質を改善できる。
本発明の第1の実施の形態による短辺方向スライド型の携帯無線装置の基本構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第1の実施の形態による短辺方向スライド型の携帯無線装置の分解斜視図である。 接合部近傍の構造を詳細に示す図である。 図1Bのスライド方向に沿う断面構成を示す図である。 スライド開時のデータ通信状態における偏波面の利得を示す図である。 並列共振回路フィルタ(図4(a))と、直列共振回路フィルタ(図4(b))との等価回路図である。 本発明の第2の実施の形態による短辺方向スライド型の携帯無線装置の一構成例を示す図である。 スライド開時のデータ通信状態における垂直偏波の利得を示す図である。 本発明の第3の実施の形態による短辺方向スライド型の携帯無線装置であって、アンテナ給電点から横方向(スライド方向と直交する方向)に並ぶ複数の接合部のそれぞれ設けられた複数のリアクタンス素子を有する構成を示す図である。
1…第1の筐体(表示側筐体)、
1a…第1の導電性回路基板、
3…第2の筐体(操作側筐体)、
3a…第2の導電性回路基板、
S…スライド機構部、
4n…リアクタンス素子、
6…アンテナ給電点、
9…アンテナ、
11a…第1の筐体上の誘起電流(1)(第2の筐体上の誘起電流を打ち消す成分)、
11b…第1の筐体上の誘起電流(2)(第2の筐体上の誘起電流を打ち消さない成分)、
15…スライドプレート小、
17…スライドプレート大、
21a、21b…第2の筐体上の誘起電流、
25…表示部(LCDなど)、
28a…誘起電流11a、21aの総和、
28b…誘起電流11b、21bの総和、
31~34…スライド機構部Sと第2の筐体3との接合部、
41~44…接合部31~34に対応するリアクタンス素子、
51…受話部、
52…送話部、
122…操作部(キー入力部)。
 以下、本発明の実施の形態による短辺方向スライド型の無線装置について、短辺方向スライド型の携帯無線装置を例にして図面を参照しながら説明を行う。以下、本明細書では、説明の便宜上、第1の筐体を表示側筐体(主となる大きな表示部を有する方の筐体)、第2の筐体を操作側筐体(主となる多くの操作キーが配置された方の筐体)と称し、第1の筐体と第2の筐体を構成、又はこれらに内包される導電性部材(プリント基板など)を含めて表示側筐体(第1の筐体)、操作側筐体(第2の筐体)と呼ぶ。アンテナは、操作側筐体に配置されているものとする。スライド機構部は大小のプレートからなり、スライドプレート大(第1のスライドプレート)は表示側筐体に、スライドプレート小(第2のスライドプレート)は操作側筐体に固定されるものとし、スライド動作を補助するためのばねなどで直流的に導通されているものとする。このスライド機構部は、表示側筐体とは導通接続されているものとする。また、このスライド機構部は、操作側筐体とはリアクタンス素子を介して接続されているものとする。以下、上記の構造を例として説明をする。
 以上のように各部材の配置を例示的に規定しているが、本発明はこれに限るものではなく、アンテナが表示側筐体に配置されていても良いし、リアクタンス素子の配置を操作側筐体とスライド機構部の接続部としているが、リアクタンス素子を表示側筐体とスライド機構部の接続部に配置しても良い。
 (第1の実施の形態)
 図1Aは、本実施の形態による短辺方向スライド型の携帯無線装置の基本構成例を示す機能ブロック図であり、図1Bはその分解斜視図である。図1Aに示すように、携帯電話機Aは、無線通信を行うためのアンテナ9と、無線部238と、制御部(CPU)231と、記憶メモリ232と、を有している。その他、カメラ112、スピーカ114、マイク124、ライト234などを有していても良い。
 図1Bにも示されるように、外観構成としては、短辺方向スライド型の携帯無線装置Aは、表示側筐体(第1の筐体)1と操作側筐体(第2の筐体)3とを有している。表示側筐体1と操作側筐体3には、第1の導電性回路基板1aと第2の導電性回路基板(地導体)3aとが内部に設けられている。これら導電性回路基板(第1及び第2の導電性回路部材)1a・3aに、表示部の駆動回路や通信部の各種回路などが集積化されているが、これらの構成は周知であるため、ここでは、詳細な説明は省略する。
 操作側筐体3の側端部において、筐体の短辺方向に沿って配置されたアンテナ9と、表示側筐体1と、表示側筐体1と操作側筐体3とを筐体の短辺方向にスライド可能に接続するスライド機構部Sが設けられている。スライド機構Sは、表示側筐体1と操作側筐体3との間に、表示側筐体1側から順番に、スライドプレート大17と、スライドプレート小15とが配置されており、これらの間でスライドするように構成されている。スライドプレート小15と導電性回路基板3aは電気的に接続されており、操作側の導電性回路基板3aには、スライドプレート小15と接続用の電極パターンが設けられる。スライドプレート小15と電極パターンとは直接接触していても良いし、電極パターンにバネなどを実装して、そのバネなどがスライドプレート小15に接触するようにしても良い。尚、操作側の導電性回路基板3aに設けられる電極パターンは、導電性回路基板上のGNDパターンとは電気的に分離されており、図1Cに示す接続用電極パターンLとGNDパターンとの間にリアクタンス素子RDが実装されている。以下、上述したスライドプレート小15と導電性回路基板3aの接続用電極、及び、接続用電極とリアクタンス素子を含めて接合部と称する。
 また、スライド方向AR1と交差する方向(長辺方向)には、接合部が1つ又は複数配置されており、図1Bでは接合部31~34の4つを図示している。
 以下、接合部31に実装されているリアクタンス素子を41、接合部3nに実装されているリアクタンス素子を4nと表記する。このように、接合部31~34を介して操作側筐体3と表示側筐体1とが高周波的に接続されている。
 また、アンテナ9に給電するアンテナ給電点6は、操作側筐体3の短手方向のスライド接合部側に配置されている。操作側筐体3には、キーボードのボタンや方向キーなどの操作部(キー入力部)122が設けられており、表示側筐体1には、LCDなどの表示部25、通話等に用いる受話部51(図1Aのスピーカ114)、送話部52(図1Aのマイク124)等が設けられている。
 表示側筐体1と操作側筐体3とのスライドを開にした時のデータ通信時の携帯無線装置の保持状態は、表示側筐体1を上側にし、操作側筐体3の両端を両手で保持するのが一般的であり、表示部25が地表面に対して略45度程度となることが多いので、この状態をデータ通信時の携帯無線装置における状態として定義する。操作側筐体3のうちアンテナ9を避けたほぼ全面には、導電性回路基板3aが設けられている。
 図2は、図1のスライド方向に沿う断面構成を示す図である。図2(a)は、アンテナ給電点6に最も近いリアクタンス素子(奥側には、例えば複数のリアクタンス素子が配置されていても良い。)が接合部31(~34)において短絡状態の時の各筐体に生じる誘起電流のイメージを示す図である。図において、導電性回路基板3aの下方には、アンテナ給電点6を介してアンテナ9が配置されている。
 以上に説明した状態では、表示側筐体1と操作側筐体3とが機構的に導通接続している状態と等価である。誘起電流11aは、表示側筐体1に誘起される電流、誘起電流21aは操作側筐体3に誘起される電流を示している。また、誘起電流28aは表示側筐体1及び操作側筐体3に誘起された電流の総和であり、放射の主要因となる電流分布のイメージを示す図である。
 図2(b)は、図2(a)の状態から、接合部31~34に設けられているリアクタンス素子の特性を調整することにより、誘起電流11aの位相を調整し、誘起電流21aの位相と概略同等程度となるようにした誘起電流11bのイメージを示す図である。誘起電流28bは誘起電流11bと誘起電流21bとの総和のイメージを示している。
 例えば、スライドプレート大17が、表示側筐体1の筐体カバーを兼ねており、装置Aを組み立てた場合に表示側の導電性回路基板1aと直流的に導通している。別の構成例としては、スライドプレート大17が筐体カバーを兼ねていない場合には、公知の方法で、導電性回路基板1aか、筐体カバーを構成する導体部品に直流的に繋がっている構造でも良い。
 図2(a)に示す状態は、上記解決しようとする課題において説明した状態の電流分布であり、誘起電流11aと誘起電流21aとは逆方向となるため互いに打ち消しあう。従って、誘起電流の総和の主成分は誘起電流28aに示すようになり、筐体長辺方向の偏波が主偏波となる。この誘起電流28aは、スライド開時データ通信時において、上記解決しようとする課題の欄で説明したように、水平偏波成分に寄与する放射電流であるため、例えば、基地局からの到来波と直交してしまい、自由空間でのアンテナ特性が良くても、実際の使用状態では受信感度が劣化してしまうという問題が生じる。
 そこで、図2(a)の状態から、アンテナ給電点6に最も近い接合部31のリアクタンス素子の特性値を調整し、筐体1の誘起電流11の位相を概略π/2進めるか又は遅らせるようにすることにより、図2(b)に示すように、第1の筐体1に誘起される電流の位相を誘起電流11bに示すように同じ方向にすることができ、誘起電流21bと概略同相とすることで、打ち消しあう成分を減少させることができる。従って、誘起電流11bと誘起電流21bとの総和は、誘起電流28bに示すようにスライド方向AR1と概略同じ方向となり、スライド開時、すなわちデータ通信時において垂直偏波成分の放射に寄与する。
 図3は、スライド開時における、垂直面と水平面の利得を示す表である。図2(b)の状態が継続されている場合には、図3に示すように、スライド開時のデータ通信状態において、無線通信で利用される2GHz帯(1.9GHz~2.1GHz程度)において、垂直偏波の利得が大幅に改善している。即ち、接合部31~34にそれぞれリアクタンス素子を設け接続負荷有りの状態とすることにより、各通信周波数帯において、垂直偏波の利得を向上させることができることがわかる。
 尚、第1の筐体側に生じる誘起電流は11a、スライド開時に重なる第1の筐体1と第2の筐体3の面積と間隔により決定される静電容量、スライド機構部Sの構造、電流が流れうる金属部品の形状、長さ、アンテナとの位置関係、など多岐に渡る要因から複雑に影響を受けるため、体系的に解析することが難しい。そこで、リアクタンス素子41~44の調整の範囲を、短絡・開放を含めた全ての値を取りうる。また、結合部31~34にそれぞれ配置されるリアクタンス素子41~44は、それぞれ異なる値を取ることも可能である。
(第2の実施の形態)
 次に、本発明の第2の実施の形態による通信技術について、図4、図5を参照しながら説明を行う。上述した第1の実施の形態では、2GHz帯のシングルバンドの構成について説明したが、本発明ではマルチバンドに対応した場合であっても同様の効果を奏する。無線装置において、複数の無線通信周波数帯を利用する場合に、低域側の第1の使用(通信)周波数帯faと高域側の第2の使用(通信)周波数帯fbとが比較的離れている場合に、周波数帯faに最適なリアクタンス素子4の値と周波数帯fbに最適なリアクタンス素子4の値とはそれぞれ異なることがある。
 現在、携帯無線装置向けの周波数帯として主に使用されている周波数帯は、800MHz帯、900MHz帯、1.7GHz帯、1.8GHz帯、1.9GHz帯、2GHz帯である。ここで、800MHz帯と900MHz帯とを第1の周波数帯fa、それぞれ近接している1.7GHz帯~2GHz帯を第2の周波数帯fbとすると、概略fb≒2faとなる。
 また、最も普及している携帯無線装置の概略寸法は、筐体短辺方向が概略fbの波長λbのλb/4、即ち40~50mm程度、筐体長辺方向が概略faの波長λaのλa/4、即ち85~95mm程度である。第1の周波数帯faについて、スライド開時の誘起電流分布を考えると、λa/4となる筐体長辺方向が主となる。この時、リアクタンス素子41~44の少なくとも1つをfaに合わせて調整することにより、第1の筐体と第2の筐体とを合わせたスライド方向の長さが概略λa/2程度、つまり垂直偏波成分がλ/4波長ダイポールに近い放射特性を得ることが可能となる。
 この時、faの周波数帯に最適なリアクタンス素子41~44の値と、fbの周波数帯に最適なリアクタンス素子41~44の値とは異なるが、リアクタンス素子の構成により、異なる周波数帯の調整を同時に行うことが可能である。
 リアクタンス素子の構成について、図4(a)、(b)に示すように、最も簡単な構成であるLCフィルタについて例示的に説明する。カットオフ周波数fcの並列共振回路フィルタ(図4(a):等価的にコイルとコンデンサが並列になっている共振回路。共振点ではコイルとコンデンサのリアクタンスが相乗的に働き,共振インピーダンスが∞になる)の構成とすることで、fa<fc<fbとした場合、faの周波数帯は誘導性、fbの周波数帯で容量性として接続できる。また、カットオフ周波数fcの直列共振回路フィルタ(図4(b):等価的にコイルとコンデンサが直列になっている共振回路。共振点ではコイルとコンデンサのリアクタンスが相乗的に働き,共振インピーダンスが0になる)の構成とすることで、ノッチとは逆にfaの周波数帯で容量性、fbの周波数帯で誘導性として接続することも可能である。
 すなわち、マルチバンドアンテナの対応周波数帯が2倍程度離れている場合、それぞれの周波数帯、本実施例のfaとfbの周波数帯、にそれぞれ最適なリアクタンス素子41の値は異なり、最適なリアクタンス値としての範囲も異なるが、上記図4(a)(b)のような素子構成とする事で、それぞれの周波数帯で最適な調整を行うことが可能となる。
 例えば、faを900MHz帯、fbを2GHz帯としたマルチバンドアンテナとした場合の例を以下に示す。図6は、リアクタンス素子41が1)4.0pF、2)1.5nH、3)図4(a)の素子構成では900MHz帯でおおよそ4.0pF、2GHz帯でおおよそ1.5pF程度に調整されたとき、のそれぞれに対する900MHz帯と2GHz帯の垂直偏波の利得を示している。図6に示す通り、1)、3)のときに900MHz帯の利得は高く、2)、3)のときに2GHz帯の利得が高くなっている。即ち、リアクタンス素子41によって900MHz帯、2GHz帯の開き時データ通信状態での垂直偏波の利得が改善していることが分かる。
 その他、誘電体フィルタやπ型フィルタ・T型フィルタのような位相器の構成とすることにより、表示側筐体上の誘起電流の位相を調整することが可能である。
 また、fa・fbのそれぞれに対応するリアクタンス素子4a・4bを用意し、RFSWなどにより使用周波数帯によって切り替えることも可能である。
(第3の実施の形態)
 次に、本発明の第3の実施の形態による通信技術について図面を参照しながら説明を行う。第2の実施の形態ではマルチバンドアンテナの電流制御をリアクタンス素子41だけで行う例について説明したが、本実施の形態では、マルチバンドアンテナの電流制御をアンテナ給電点6から筐体の長手方向に沿って複数の接合部(図では接合部32、33、34)を有し、それらの接合部32、33、34にそれぞれ設けられたリアクタンス素子42、43、44が配置されている構成で行う例について説明する。図6は、本実施の形態による短辺方向スライド型携帯無線装置の一構成例を示す図である。
 筐体上の誘起電流を制御するとき、誘起電流の流れる経路におけるリアクタンス素子とアンテナ給電点の距離が重要となる。リアクタンス素子とアンテナ給電点が近接している場合、電流が発生してからリアクタンス素子に到達するまでの位相変化が小さく電流のインピーダンス分布が狭いため、広帯域の電流位相の制御可能が容易となる。逆に、リアクタンス素子とアンテナ給電点が離れている場合、電流が発生してからリアクタンス素子に到達するまでに位相が変化し電流のインピーダンス分布が広くなり、意図通りの電流位相の制御が不可能になる。
 すなわち、図7に示すように、faで示される第1の周波数帯とfbで示される第2の周波数帯とが、概略fb≒2faと表記できる程度に離れている構成である上記の第2の実施の形態による短辺方向スライド型携帯無線装置の場合には、筐体の短辺方向の長さがλb/4程度であり、長辺方向の長さがλa/4≒λb/2程度となる。このとき、図7(b)に示すように、リアクタンス素子43は、アンテナ給電点6から3番目に近い位置にあり、すなわち、faの周波数帯に対しては3λa/16(λa/4以下)程度離れた位置にあり波長λaに対して近い位置に配置されている。また、fbの周波数帯に対しては3λb/8(λb/4以上)程度となり波長λbに対しては離れた位置に配置されている。
 このような構成にすることにより、リアクタンス素子43は、faの周波数帯に対しては有効に作用するが、fbの周波数帯に対しては有効に作用しないようにすることができ、faの周波数帯に関する調整のみに利用することができる。
 尚、いわゆる長辺方向にスライドする長辺方向スライド型携帯無線装置の場合には、スライド方向は携帯無線装置の短辺方向と直交するため、リアクタンス素子の配置に関する自由度は低くなりがちであり、アンテナ給電点に対するリアクタンス素子の配置位置の調整による効果は、短辺方向スライド型携帯無線装置の場合に比べて小さくなる。すなわち、本実施の形態による短辺方向スライド型携帯無線装置の場合には、スライド方向と無線装置の筐体の長辺方向とが直交することになるため、リアクタンス素子を配置する場所により、所望の周波数帯だけをより効果的に調整することが可能となる。
 (まとめ)
 本発明の実施の形態による短辺方向スライド型携帯無線装置においては、第1の筐体と第2の筐体とをスライドさせるスライド機構部と、上記第1の筐体又は第2の筐体内に設けられた導電性部材とを接続するリアクタンス素子を設け、リアクタンス素子により第1の筐体に生じる誘起電流を第2の筐体に生じる誘起電流の位相と概略同位相なるように制御することにより、スライドによる筐体開き状態におけるデータ通信時の通信品質を改善することができる。尚、上記実施の形態では、携帯無線装置を例にして説明したが、据え置き型の無線装置にも本発明を適用することができ、本発明の範囲内に入るものである。
 本発明は、短辺方向スライド型無線装置に利用可能である。

Claims (6)

  1.  第1の筐体と第2の筐体とを有し、前記第1の筺体と前記第2の筺体とが筐体の短辺方向にスライドする端辺方向スライド型無線装置であって、
     前記第1の筺体内に設けられた第1の導電性部材と、
     前記第2の筺体内に設けられた第2の導電性部材と、
     前記第2の筐体内に、前記第2の筐体の短辺方向に沿って放射エレメントが配置されたアンテナと、
     前記第1の筐体と前記第2の筐体とをスライド可能に接続する導電性のスライド機構部と、
     前記第2の筐体内で、スライド開時に第1の筐体がスライドする方向の端部側に配置されたアンテナ給電点と、
     前記第1または第2の導電性部材の少なくともいずれかに設けられるリアクタンス素子と、を備え、
     前記第1の導電性部材と前記第2の導電性部材とを電気的に接続する経路上で、前記スライド機構部と前記リアクタンス素子とが直列に接続されていること
    を特徴とする短辺方向スライド型無線装置。
  2.  前記第1の筐体と前記第2の筐体とが短辺方向にスライドし開いた状態において、
     前記スライド機構部は、前記第1又は第2の導電性部材のうちの少なくとも一方と前記リアクタンス素子により接続され、前記リアクタンス素子により接続されていない方の前記導電性部材とは直流的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の短辺方向スライド型無線装置。
  3.  前記スライド機構部は、前記第1又は第2の導電性部材のうちの少なくとも一方と前記リアクタンス素子により、
     前記第1の導電性部材と前記第2の導電性部材に生じる誘起電流が互いに同相となるように接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の短辺方向スライド型無線装置。
  4.  前記第1の筐体に誘起される電流の位相を前記誘起電流と同じ方向にするように、アンテナ給電点に最も近い接合部の前記リアクタンス素子の特性値を調整し、前記第1の筐体に誘起される電流の位相を概略π/2進めるか又は遅らせるようにすることにより前記誘起電流と概略同相とすることを特徴とする請求項3記載の短辺方向スライド型無線装置。
  5.  前記第1の筐体側の誘起電流の位相を調整し、前記第1の筐体側の誘起電流の位相と同じになるように、前記リアクタンス素子の特性が調整されていることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の短辺方向スライド型無線装置。
  6.  前記第1の筐体の短辺方向の長さを、少なくとも1つの通信に使用する周波数帯の略λ/4とすることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の短辺方向スライド型無線装置。
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