WO2010146739A1 - アンテナ装置及びこれを搭載した携帯無線端末 - Google Patents

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WO2010146739A1
WO2010146739A1 PCT/JP2010/001159 JP2010001159W WO2010146739A1 WO 2010146739 A1 WO2010146739 A1 WO 2010146739A1 JP 2010001159 W JP2010001159 W JP 2010001159W WO 2010146739 A1 WO2010146739 A1 WO 2010146739A1
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WO
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circuit board
short
circuit
metal
casing
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/001159
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English (en)
French (fr)
Inventor
西木戸友昭
小柳芳雄
宇野博之
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to US13/375,290 priority Critical patent/US20120086610A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; 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
    • H01Q1/243—Supports; 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/0202—Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/0206—Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings
    • H04M1/0208—Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings characterized by the relative motions of the body parts
    • H04M1/0214—Foldable telephones, i.e. with body parts pivoting to an open position around an axis parallel to the plane they define in closed position
    • H04M1/0216—Foldable in one direction, i.e. using a one degree of freedom hinge

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device having a wide bandwidth and high call performance, and having a small change in radiation characteristics when opened and closed, and a foldable portable wireless terminal equipped with the antenna device.
  • an antenna mounted on a mobile phone is required to be a multiband broadband antenna that has high gain and supports a plurality of frequency bands without impairing design.
  • the structure of mobile phones in recent years is complicated, and the structure changes according to the usage pattern. For example, in addition to the conventional opening / closing operation, there is a side-opening state that opens sideways, and the antenna characteristics are in all states. A stable and high radiation characteristic is required without being damaged.
  • a feeding element having a predetermined element length is connected to a metal hinge portion to operate as a broadband antenna.
  • a new antenna is provided by supplying power to a metal hinge and operating as an antenna that resonates in a single frequency band.
  • the antenna mounting area can be reduced without providing an element.
  • Patent Document 1 in order to ensure wideband characteristics, it is necessary to connect another element that resonates in a desired frequency band in the vicinity by connecting to a metallic hinge, and around the hinge.
  • the complexity of the structure is likely to be impaired because the structure of the device is complex and difficult to miniaturize, and recently there has been a tendency to emphasize design as a reason for purchasing mobile phones and the like. Therefore, high cost can be considered.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the object thereof is to obtain a wideband characteristic of an antenna, enable a thin and small casing, and is high according to various usage conditions.
  • the present invention provides a foldable portable wireless device capable of exhibiting call performance.
  • the portable wireless device of the present invention includes a first housing in which a first circuit board is disposed, a second housing in which a second circuit board is disposed, the first housing, and the second housing.
  • a first metal rotary shaft having conductivity, a power supply unit connected to the first metal rotary shaft, and the first metal unit connected to the power supply unit.
  • the first metal rotating shaft is disposed at a predetermined interval and is electrically connected to the power supply unit, and the first metal rotation shaft has a first frequency band and a second frequency higher than the first frequency band.
  • the diameter of the cross-sectional area of the first metal rotation axis is set to a wavelength corresponding to the second frequency band.
  • the wavelength is 1/20 wavelength or more and the first casing and the second casing are closed, the first metal rotating shaft and the ground pattern on the second circuit board have a casing thickness. It is preferable not to oppose in the direction.
  • the axial center of the first metal rotation shaft may be positioned on the first casing side.
  • a third circuit board is provided on the first metal rotating shaft side in the second casing, the second circuit board and the third circuit board are connected via a reactance element, When the first casing and the second casing are closed, the ground pattern of the third circuit board may face the first metal rotation shaft in the casing thickness direction.
  • first casing and the second casing are connected to be freely rotatable in an axial direction orthogonal to the axial direction of the first metal rotating shaft, and have a conductive second metal rotating shaft. It is preferable that the first metal rotating shaft and the second metal rotating shaft are arranged at a predetermined interval. With this configuration, it is possible to ensure good communication performance even for portable wireless terminals that change to various usage styles.
  • the first metal rotary shaft and the first circuit board are spaced apart from each other by a predetermined distance, and a short-circuit element is provided substantially in parallel with the first metal rotary shaft. It is preferable to short-circuit to a ground pattern on the first circuit board in the vicinity. With this configuration, further broadband characteristics can be secured, and good communication performance can be secured.
  • the one end of the short-circuit element may be short-circuited to the ground pattern on the first circuit board in the vicinity of the power feeding unit via a reactance element.
  • the short-circuit element has a predetermined length from a surface facing the adjacent surface of the first housing and the second housing when the first housing and the second housing are closed.
  • positioned at intervals may be sufficient. With this configuration, even when the portable wireless terminal is placed on a metallic desk, good communication performance can be ensured.
  • a metal shield for blocking unnecessary radiation of the wireless circuit is provided, and a first short-circuit contact of the metal shield is short-circuited to a ground pattern on the first circuit board in the vicinity of the power feeding unit, and a second short-circuit
  • the contact may be arranged with an interval of about 1 ⁇ 2 wavelength of the wavelength corresponding to the high frequency band with respect to the first short-circuit contact, and short-circuited to the ground pattern on the first circuit board.
  • the portable wireless terminal of the present invention broadband characteristics can be obtained, the casing can be thinned and miniaturized, and high call performance can be exhibited according to various usage conditions.
  • (A) is the front view of the state which opened the foldable mobile telephone 10 in the 1st Embodiment of this invention
  • (b) is the state which opened the foldable mobile telephone 10 in the 1st Embodiment of this invention.
  • (C) is a right side view of the folding cellular phone 10 in the first embodiment of the present invention in a closed state The perspective view which shows the structure of the metal rotating shaft 14 which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • (A) is a right side view of the state in which the folding cellular phone 10 in the first embodiment of the present invention is closed
  • (b) is the diameter of the cross-sectional area of the metal rotating shaft 14 in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 The figure which shows the VSWR characteristic with respect to the change of L1
  • A The right view of the state which closed the foldable mobile telephone 10 in the 1st Embodiment of this invention, (b) closed the foldable mobile telephone 10 in the 1st Embodiment of this invention.
  • interval D2 of the metal rotating shaft 14 and 2nd circuit board 12A in a state is shown.
  • A) is the front view of the state which opened the foldable mobile telephone 20 in the 2nd Embodiment of this invention
  • (b) is the state which closed the foldable mobile telephone 20 in the 2nd Embodiment of this invention.
  • Right side view (A) is the front view of the state which opened the folding mobile telephone 30 in the 3rd Embodiment of this invention to the vertical direction
  • (b) is the folding mobile telephone 30 in the 2nd Embodiment of this invention.
  • Left side view with the door open vertically is the front view of the state which opened the foldable mobile telephone 30 in the 3rd Embodiment of this invention in the horizontal direction
  • (b) is the foldable mobile telephone 30 in the 2nd Embodiment of this invention.
  • Left side view with sideways open (A) is the front view of the state which opened the foldable mobile telephone 40 in the 4th Embodiment of this invention
  • (b) is the state which opened the foldable mobile telephone 40 in the 4th Embodiment of this invention.
  • (C) is a right side view of the folding cellular phone 40 in the fourth embodiment of the present invention in a closed state
  • (A) is a right side view of the state in which the foldable mobile phone 40 in the fourth embodiment of the present invention is closed
  • (b) is a view in which the foldable mobile phone 40 in the fourth embodiment of the present invention is closed.
  • the figure which shows the VSWR characteristic with respect to the presence or absence of a short circuit element in a state The front view of the state which opened the foldable mobile telephone 50 in the 5th Embodiment of this invention.
  • the side view of the state which closed the folding type mobile telephone 60 in the 6th Embodiment of this invention The side view at the time of putting the folding type mobile telephone 60 in the 6th Embodiment of this invention on a metal desk
  • FIG. 1 is a front view of a state in which a foldable mobile phone 10 in the first embodiment is opened
  • FIG. 1B is a right side view of the state in which the foldable mobile phone 10 is opened in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1C is a right side view of the state in which the foldable mobile phone 10 according to the first embodiment of the present invention is closed.
  • a foldable mobile phone 10 shown in FIGS. 1A to 1C includes a lower housing 11 constituting a first housing, an upper housing 12 constituting a second housing, A conductive metal rotating shaft 14 in a hinge portion 13 that rotatably connects the housing 12 and the lower housing 11, a power supply spring 15, an impedance matching circuit 16, a wireless circuit 17, and a signal line 18 Is provided.
  • the upper housing 12 includes a display unit (not shown) and a second circuit board (upper circuit board) 12A.
  • the lower housing 11 includes an operation unit (not shown), a first circuit board (lower circuit board) 11A, the impedance matching circuit 16 and the wireless circuit 17 described above.
  • the metal rotation shaft 14 rotatably connects the upper housing 12 and the lower housing 11, and as shown in FIG. 2, a metal rotation shaft fixing portion 141 fixed to the lower housing 11,
  • the rotating part 142 of the metal rotating shaft fixed to the upper housing 12 and rotatably attached to the fixing part 141 of the metal rotating shaft, the fixing part 141 of the metal rotating shaft, and the rotating part 142 of the metal rotating shaft are electrically connected.
  • the connecting portion 140 is connected and rotatably supported, and both are formed of a conductive material.
  • the center of the metal rotation shaft 14 in the axial direction is arranged on the lower housing 11 side with respect to the thickness direction when the folding portable wireless terminal 10 is closed.
  • the metal rotary shaft 14 is electrically connected to the impedance matching circuit 16 and the radio circuit 17 through the power supply spring 15.
  • the power supply spring 15 serves as a power supply unit, and is electrically connected to one end of the metal rotating shaft 14, for example, a position about 1/5 of the length of the metal rotating shaft from the end of the metal rotating shaft.
  • the impedance matching circuit 16 connected to the power supply spring 15 is disposed at an end portion near the metal rotating shaft 14 on the first circuit board 11A.
  • the impedance matching circuit 16 matches the impedance to 50 ⁇ in the first operating frequency band f1 and the second operating frequency band f2, which is approximately twice the first operating frequency band f1.
  • the diameter L1 of the cross-sectional area of the metal rotating shaft 14 is approximately 1/20 wavelength of the wavelength ⁇ 2 corresponding to the second operating frequency band f2. Further, the length L2 of the metal rotating shaft 14 is effective to resonate with the center frequency fc (wavelength is ⁇ c) of the second operating frequency band f2 by the cross-sectional area and the length L2 of the metal rotating shaft 14. It is desirable that the length is approximately 1 ⁇ 4 wavelength ( ⁇ c / 4).
  • the distance D1 between the metal rotating shaft 14 and the first circuit board 11A is preferably about 1/25 or more of the wavelength ⁇ 2, and the distance D2 between the metal rotating shaft 14 and the second circuit board 12A is about 1/35 of the wavelength ⁇ 2. The above is desirable. Note that the distance D2 is the distance in the longitudinal direction between the metal rotating shaft 14 and the second circuit board 12A when the foldable mobile phone 10 is folded, and is not a linear distance.
  • the metal rotating shaft 14 having a predetermined cross-sectional area is configured as an antenna that operates in two or more frequency bands.
  • FIG. 3A is a right side view of the folded cellular phone 10 in the first embodiment of the present invention in a closed state
  • FIG. 3B is a metal rotation in the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the VSWR characteristic with respect to the change of the diameter L1 of the cross-sectional area of the axis
  • VSWR ⁇ 3 is defined as the antenna bandwidth.
  • the operating frequency band for example, the first operating frequency band f1 is set from 830 M to 900 MHz, and the second frequency band f2 is set from 1.75 G to 2.15 GHz. Therefore, it is desirable that VSWR ⁇ 3 in the first operating frequency band f1 and the second operating frequency band f2.
  • the length of L2 in each cross-sectional area is adjusted to a length that satisfies VSWR ⁇ 3 in the 1.75 GHz band.
  • 3A and 3B show that the change in the second operating frequency band f2 is large depending on the cross-sectional area diameter L1, and the cross-sectional area diameter L1 is 1/20 wavelength ( ⁇ 2) or more. If so, VSWR ⁇ 3 can be satisfied in the operating frequency band. That is, the diameter L1 of the cross-sectional area needs to be 1/20 wavelength ( ⁇ 2) or more.
  • FIG. 4A is a right side view of the state in which the foldable mobile phone 10 according to the first embodiment of the present invention is closed, and FIG. 4B is a fold according to the first embodiment of the present invention.
  • the tatami-type mobile telephone 10 is a figure which shows the radiation efficiency characteristic with respect to the change of the space
  • the distance D2 on the horizontal axis is the distance in the longitudinal direction between the metal rotating shaft 14 and the second circuit board 12A when folded, and the lower end of the metal rotating shaft 14 and the upper end of the second circuit board 12A are long.
  • the radiation efficiency characteristic of the first operating frequency band f1 is indicated by a dotted line
  • the radiation efficiency characteristic of the second operating frequency band f2 is indicated by a solid line.
  • the distance D2 4 mm or less
  • the radiation efficiency in the second operating frequency band f2 tends to deteriorate. Therefore, in order not to deteriorate the radiation efficiency, the distance D2 needs to be approximately 1/35 or more of the wavelength ⁇ 2.
  • the diameter L1 of the cross-sectional area of the metal rotating shaft 14 is 1/20 of the wavelength ⁇ 2, and the distance D2 between the metal rotating shaft 14 and the second circuit board 12A is approximately 1/35 or more of the wavelength ⁇ 2.
  • a matching circuit that feeds power to the metal rotating shaft 14 that allows the upper housing 12 and the lower housing 11 to rotate and operates as an antenna in two or more operating frequency bands.
  • the metal rotating shaft 14 has a cross-sectional area diameter L1 of approximately 1/20 wavelength or more of the wavelength ⁇ 2 and an effective length of approximately ⁇ c / 4 wavelength.
  • the distance D1 between the metal rotating shaft 14 and the first circuit board 11A is a wavelength.
  • FIG. 5A is a front view showing a state in which the folding mobile phone 20 according to the second embodiment of the present invention is opened
  • FIG. 5B is a folding view according to the second embodiment of the present invention. The right view of the state which closed the cellular phone 20 is shown.
  • the difference between the foldable mobile phone 20 in FIGS. 5 (a) and 5 (b) and the foldable mobile phone 10 in FIGS. 1 (a) to 1 (c) is as follows.
  • the third circuit board 21 is provided, and the third circuit board 21 and the second circuit board 12 ⁇ / b> A are connected via the reactance element 22.
  • a ground pattern (not shown) of the third circuit board 21 and a ground pattern (not shown) of the second circuit board 12A are connected via a reactance element 22, and a signal line (not shown) of the second circuit board 12A is connected.
  • a signal line (not shown) of the third circuit board 21 are connected via a reactance element 22.
  • the component can also be mounted in the space of the upper casing 12 where the metal rotating shaft 14 of the second circuit board 12A is close. Necessary. In such a case, as shown in FIG. 4A and FIG. 4B of the first embodiment, there is a concern about deterioration of radiation efficiency depending on the distance D2.
  • the ground pattern of the third circuit board 21 and the ground pattern of the second circuit board 12A are reduced in order to reduce deterioration in radiation efficiency when the third circuit board 21 is close to the metal rotating shaft 14.
  • a reactance element 22 for example, a filter circuit for the first operating frequency band f1 and a filter circuit for the second operating frequency band f2 are arranged in series.
  • the signal line of the third circuit board 21 and the signal line of the second circuit board 12A are connected to the reactance element 22, for example, the filter circuit for the first operating frequency band f1, the second operating frequency band.
  • the filter circuit for f2 is connected through a circuit arranged in series.
  • the filter circuits for the first operating frequency band f1 and the second operating frequency band f2 may be LC parallel resonant circuits, and need to be connected as a direct current in order to connect the signal lines.
  • the reactance element 22 By loading the reactance element 22 in this way, the influence of the third circuit board 21 is reduced in the first operating frequency band f1 and the second operating frequency band f2, and the efficiency degradation can be suppressed to a low level.
  • the third circuit board 21 and the second circuit board 12A in the upper casing 12 are connected via the reactance element 22 so that the upper casing close to the metal rotating shaft 14 is connected. Even if components are mounted in the space of the body 12 (third circuit board 21), the deterioration of radiation efficiency can be reduced, so that the component mounting area increases and the portable radio terminal can be downsized.
  • FIG. 6A is a front view showing a state in which the folding cellular phone 30 according to the third embodiment of the present invention is opened in the vertical direction
  • FIG. 6B is a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a left side view of a state in which the foldable mobile phone 30 is opened in the vertical direction
  • FIG. 7A is a state in which the foldable mobile phone 30 in the third embodiment of the present invention is opened in the horizontal direction
  • FIG. 7B is a left side view of the folding cellular phone 30 according to the third embodiment of the present invention when the folding cellular phone 30 is opened in the horizontal direction.
  • the foldable mobile phone 30 has an upper casing 12 and a lower casing 11 that are arranged in the vertical direction (see FIG. 6A and FIG. 6B).
  • a two-axis folding mobile phone that can be opened and closed in the left-right direction (lateral direction) shown in FIGS. 7A and 7B is configured.
  • the upper casing 12, the lower casing 11, the hinge portion 13, and the metal rotary shaft for vertical opening (hereinafter referred to as “first metal rotary shaft”). ) 14 and a metal rotating shaft (hereinafter referred to as “second metal rotating shaft”) 31 constituting a second hinge for lateral opening.
  • the second metal rotating shaft 31 is fixed to the lower metal rotating shaft fixing portion 311 and the second metal rotating shaft.
  • the fixed portion 311 of the second metal rotating shaft is fixed to the hinge portion 13, and the rotating portion 313 of the second metal rotating shaft is fixed to the upper housing 12.
  • the connecting portion 312 of the second metal rotating shaft constitutes an axis that relatively rotates the upper housing 12 and the lower housing 11 along a direction orthogonal to the rotating shaft of the first metal rotating shaft of the hinge portion 13.
  • a second metal rotating shaft connecting portion 312 that rotatably supports the second metal rotating shaft fixing portion 311 and the second metal rotating shaft rotating portion 313.
  • the second metal rotating shaft fixing portion 311, the second metal rotating shaft connecting portion 312, and the second metal rotating shaft rotating portion 313 are all formed of a conductive material. It is electrically connected to the rotating part 313 of the second metal rotating shaft.
  • the distance D3 between the fixed portion 311 of the second metal rotating shaft and the rotating portion 142 of the first metal rotating shaft 14 is preferably 5 mm or more, for example.
  • the first metal rotating shaft 14 operates as an antenna by arranging the axial direction of the second metal rotating shaft 31 and the axial direction of the first metal rotating shaft 14 orthogonal to each other, the first metal rotating shaft 14 is arranged. And the second metal rotating shaft 31 become weak in electromagnetic field coupling, and deterioration of radiation efficiency due to electromagnetic field coupling is suppressed.
  • the second metal rotary shaft is provided and can be opened and closed in the horizontal direction (horizontal direction) in addition to the vertical direction (vertical direction).
  • the axial direction of the second metal rotating shaft 31 and the axial direction of the first metal rotating shaft 14 are arranged orthogonally, and a predetermined interval is secured, so that the mobile phone changes in various styles.
  • the first metal rotating shaft 14 operates as an antenna, good radiation characteristics can be ensured.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals to avoid redundant description.
  • FIG. 8A is a front view showing a state in which the foldable mobile phone 40 in the fourth embodiment of the present invention is opened, and FIG. 8B is a fold in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is a right side view of a state in which the foldable mobile phone 40 is closed in the fourth embodiment of the present invention.
  • the short-circuit element 41 is provided between the metal rotation shaft 14 and the first circuit board 11A substantially in parallel with the metal rotation shaft 14, and one end of the short-circuit element 41 is connected to the power supply spring 15. A ground pattern on the nearby first circuit board 11A is grounded.
  • the short-circuit element 41 keeps a predetermined interval from the ground pattern of the first circuit board 11A.
  • the distance D4 between the short-circuit element 41 and the ground pattern of the first circuit board 11A is preferably maintained at an interval of 3 mm or more, for example.
  • the element length of the short-circuit element 41 is slightly shortened from about 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ m of the maximum frequency in the desired frequency band (second operating frequency band f2 in the present embodiment).
  • FIG. 9A is a right side view showing a state in which the foldable mobile phone 40 according to the fourth embodiment of the present invention is closed
  • FIG. 9B is a foldable type according to the fourth embodiment of the present invention. It is a figure which shows the VSWR characteristic with respect to the presence or absence of a short circuit element in the state of FIG.
  • VSWR ⁇ 3 is defined as the antenna bandwidth. In the absence of the short-circuit element 41, a bandwidth of VSWR ⁇ 3 can be secured in the second frequency band of 1.75 G to 2.15 GHz.
  • the bandwidth can be secured up to about 1.75 to 2.4 GHz.
  • the length of the metal rotating shaft 14 used as an antenna is approximately 1 ⁇ 4 wavelength of the second operating frequency band f2, and therefore the antenna current is distributed on the first circuit board 11A, and the antenna current
  • the short-circuit element 41 sets the length so as to resonate at a frequency slightly higher than the maximum frequency of the second operating frequency band f2 in the desired frequency band, thereby realizing a wide band. Further, by improving the VSWR characteristics in the 2 GHz band, the matching loss can be improved and the antenna gain can be increased.
  • the short circuit element 41 is provided between the metal rotation shaft 14 and the first circuit board 11 ⁇ / b> A substantially in parallel with the metal rotation shaft 14, and one end of the short circuit element 41 is provided near the power supply spring 15.
  • the ground pattern on the first circuit board 11A is grounded, and the element length of the short-circuit element 41 is slightly shortened from about 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ m of the maximum frequency of the desired frequency band (second operating frequency band f2). As a result, a wider bandwidth can be realized, and good communication performance can be ensured.
  • FIG. 10 is a front view showing a state in which the folding cellular phone 50 in the fifth embodiment of the present invention is opened.
  • the short-circuit element 51 is provided between the metal rotation shaft 14 and the first circuit board 11 ⁇ / b> A substantially in parallel with the metal rotation shaft 14, and one end of the short-circuit element 51 is connected to the power supply spring 15.
  • the ground pattern on the nearby first circuit board 11A is grounded via the reactance element 52.
  • the short-circuit element 51 keeps a predetermined interval from the ground pattern of the first circuit board 11A.
  • the distance D4 between the short-circuit element 51 and the ground pattern of the first circuit board 11A is preferably maintained at, for example, 3 mm or more.
  • the reactance element 52 is, for example, an inductor, and in order to obtain the same performance as the short-circuit element 41 of the fourth embodiment, short-circuiting is performed.
  • the element length of the element 51 can be set shorter than the short-circuit element 41 in the fourth embodiment.
  • the reactance element 52 is loaded on the short-circuit end of the short-circuit element 51 and short-circuited, so that the element length of the short-circuit element is shortened compared to the short-circuit element 41 without the reactance element 52. Therefore, it is effective for miniaturization of a mobile phone.
  • FIG. 11 is a side view showing a state in which the foldable mobile phone 60 in the sixth embodiment of the present invention is closed.
  • the short-circuit element 61 is provided between the metal rotation shaft 14 and the first circuit board 11A substantially in parallel with the metal rotation shaft 14, and one end of the short-circuit element 61 is connected to the power supply spring 15. A ground pattern on the nearby first circuit board 11A is grounded.
  • the short-circuit element 61 keeps a predetermined interval from the ground pattern of the first circuit board 11A.
  • the short-circuit element 61 is kept at a predetermined interval with respect to a key surface (not shown) of the lower housing 11, that is, a surface facing the adjacent surfaces of the upper housing 12 and the lower housing 11 when folded. Deploy.
  • FIG. 12 is a side view when the folding cellular phone 60 according to the sixth embodiment of the present invention is placed on a metal desk.
  • the short-circuit element 61 is arranged at a predetermined interval, for example, an interval of about 2 mm, with respect to the surface of the lower housing 11 that faces the key surface.
  • a predetermined interval for example, an interval of about 2 mm
  • the influence of electromagnetic coupling is caused. It is assumed that the antenna gain deteriorates. In order to reduce the influence of this electromagnetic coupling, it is desirable to increase the distance between the metal desk 62 and the antenna.
  • the short-circuit element 61 since the short-circuit element 61 resonates near the maximum frequency of the second operating frequency band f2 of the antenna of the metal rotating shaft 14, the short-circuit element 61 is spaced from the metal desk 62.
  • the gain is improved. Therefore, by arranging the short-circuit element 61 as in the present embodiment, the gain of the frequency band that resonates with the short-circuit element 61 when placed on the metal desk 62 is 3 dB compared to the arrangement condition without a predetermined interval. The degree can be improved.
  • the short-circuit element 61 is placed on the metal desk 62 or the like by disposing the short-circuit element 61 at a predetermined interval with respect to the surface opposite to the key surface of the lower housing 11, High radiation performance can be obtained, and good communication performance can be ensured.
  • FIG. 13 is a front view showing a state in which the folding cellular phone 60 in the seventh embodiment of the present invention is opened.
  • the foldable mobile phone 70 of this embodiment includes a shield case 71 for reducing unnecessary radiation from the radio circuit 17, and short-circuit contacts 72A and 72B between the shield case 71 and the ground pattern of the first circuit board 11A. , 72C.
  • the short-circuit contact 72A of the shield case 71 is grounded to the ground pattern on the first circuit board 11A in the vicinity of the power supply spring 15, and an interval L3 between the short-circuit contact 72A, the short-circuit contact 72B, and the short-circuit contact 72C is set to a desired frequency band.
  • the maximum frequency in the second operating frequency band f2) is approximately 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ m.
  • the shield case 71 has a role of suppressing radio radiation, and in order to obtain the effect, it is necessary to use a plurality of ground points in the ground pattern of the first circuit board 11A.
  • the shield case 71 is used to perform a broadband operation similar to the short-circuit element 41 in FIG. 8A and FIG. 8B in the fourth embodiment, and is shared with the wireless shield. .
  • the short-circuit contact 72A between the shield case 71 and the ground pattern of the first circuit board 11A is grounded to the ground pattern on the first circuit board 11A in the vicinity of the feeding spring 15;
  • the other short-circuit contact 72B and short-circuit contact 72C are grounded at a position where the current distribution becomes maximum at the maximum frequency in the desired band, that is, approximately 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ m of the maximum frequency in the desired band with a space from the short-circuit contact 72A.
  • a wide band can be realized in substantially the same manner as the short-circuit element 41 of the fourth embodiment.
  • the short-circuit contact 72A between the shield case 71 and the ground pattern of the first circuit board 11A is grounded to the ground pattern on the first circuit board 11A in the vicinity of the power supply spring 15, and the others. Since the short-circuit contact 72B and the short-circuit contact 72C are grounded at about half of the wavelength ⁇ m of the maximum frequency and spaced from the short-circuit contact 72A, a wide band can be realized and shared as a wireless shield. Since no other element is required as the short-circuit element, the mobile phone can be reduced in size and cost.
  • the portable wireless device of the present invention can be made thin and small at the same time, and has an effect of exhibiting high call performance, and is useful for, for example, a foldable mobile phone.

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Abstract

　薄型及び小型化が可能であって、アンテナの広帯域特性が必要であり、様々な使用状態に応じて高い通話性能を発揮することができる折畳式の携帯無線機を提供する。　上筐体１２と下筐体１１とを回動自在とする金属回転軸１４に給電し、２つの以上の動作周波数帯でインピーダンスを５０Ωに整合させる整合回路を備え、金属回転軸１４は断面積の直径Ｌ１を波長λ２の略１／２０波長以上とし、金属回転軸１４の実効的な長さを高い周波数帯の中心周波数の波長λｃの略λｃ／４とし、金属回転軸１４と第１の回路基板１１Ａ、および、第２の回路基板１２Ａとを所定の間隔を隔てて配置する構成とする。

Description

アンテナ装置及びこれを搭載した携帯無線端末
　本発明は、広帯域でかつ高い通話性能を有するとともに、開閉における放射特性の変化が小さいアンテナ装置及びこれを搭載した折畳式の携帯無線端末に関する。
携帯電話の飛躍的な増加に伴い、通信に使用される周波数不足が問題となっており、現在では、３バンド（８００Ｍ、１．７Ｇ、２Ｇ帯）のシステムに対応した通信用セルラーアンテナが必要となっている。また、一方で携帯電話の薄型化が進む中で、３バンドシステムの周波数帯に対応した複数のアンテナを小さい携帯電話に全て搭載することは、携帯電話の大型化につながり、デザイン性が損なわれる。したがって、携帯電話に搭載するアンテナとしては、デザイン性を損なうことなく、高利得かつ複数の周波数帯に対応したマルチバンド広帯域アンテナが必要となる。また、近年の携帯電話の構造は複雑であり、使用形態にあわせて構造が変化し、例えば、従来の開閉動作に加えて横に開く横開き状態が存在し、全ての状態おいてアンテナ特性が損なわれず、安定した高い放射特性が必要となる。
　このような広帯域の折畳式携帯電話機の具体例として、例えば特許文献１および特許文献３に示すものが知られている。これらのアンテナ構成では、金属製のヒンジ部に所定の素子長を備えた給電素子を接続させることで、広帯域アンテナとして動作させている。
　加えて、例えば、特許文献２のアンテナ構成では、金属製のヒンジ部に給電し、その金属部に無給電素子を近接することで広帯域アンテナとして動作させている。
　また、デザイン性を重視したアンテナ構成の具体例として、例えば、特許文献３のアンテナ構成では、金属製のヒンジ部に給電し、単一周波数帯に共振したアンテナとして動作させることで、新規にアンテナ素子を設けることなく、アンテナ実装面積を削減できる。
日本国特開２００９－９４８５９号公報 国際公開第２００７／０３２３３０号 日本国特開２００７－８８６２９号公報
　しかしながら、特許文献１のアンテナ構成では、広帯域特性を確保するために、金属性のヒンジ部に接続して、所望の周波数帯に共振させる別の素子を近傍に配置する必要があり、ヒンジ部周りの構造が複雑かつ小型化が困難となり、近時、携帯電話機などの購入の理由としてデザイン性を重視する傾向が強くなっていることから、そのデザイン性を損なう可能性があり、構造の複雑さからコスト高が考えられる。
　また、特許文献２のアンテナ構成では、広帯域特性を確保するために金属性のヒンジ部を保持する筐体内部に無給電素子を配置する必要があるために、構造が非常に複雑かつヒンジ部を大きくする必要があるためにデザイン性を損なう可能性があり、構造の複雑さからコスト高が考えられる。また、閉じた状態において、金属性のヒンジ部と表示部側の回路基板との携帯端末の高さ方向に対する条件が不明確であるため、広帯域特性を損なう可能性がある。
　また、特許文献３のアンテナ構成では、デザイン性を重視するために、金属性のヒンジ部に給電し、単一周波数のみ共振特性としているために、金属性ヒンジ部と上下筐体内の回路基板との位置関係について不明確であるために、閉じた状態において、広帯域特性を実現することが困難である。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナの広帯域特性が得られ、筐体の薄型及び小型化が可能であって、しかも様々な使用状態に応じて高い通話性能を発揮することができる折畳式の携帯無線機を提供することである。
　本発明の携帯無線機は、第１の回路基板が配置された第１の筐体と、第２の回路基板が配置された第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し、導電性を有する第１の金属回転軸と、前記第１の金属回転軸と接続された給電部と、前記給電部と接続された前記第１の回路基板上の整合回路と、前記整合回路と接続された前記第１の回路基板上の無線回路と、を備え、前記第１の金属回転軸は、前記第１の回路基板上のグラウンドパターンと所定の間隔を隔てて配置され、かつ、前記給電部に電気的に接続されており、前記第１の金属回転軸は、第１の周波数帯と、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯でアンテナとして動作し、前記第１の金属回転軸の断面積の直径を前記第２の周波数帯に対応する波長の略１／２０波長以上とし、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、前記第１の金属回転軸と前記第２の回路基板上のグラウンドパターンとが筐体厚み方向において対向しないことが好ましい。この構成により、広帯域および高利得なアンテナが実現し、開閉で特性変化が少なく、金属回転軸をアンテナと共用するために携帯電話の小型化が実現できる。すなわち、高い通信性能を発揮することができデザイン性に優れた携帯無線端末を提供できる。
　また、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、前記第１の金属回転軸の軸方向の中心が、前記第１の筐体側に位置する構成でもよい。この構成により、広帯域および高利得なアンテナが実現し、開閉で特性変化が少なく、金属回転軸をアンテナと共用するために携帯電話の小型化が実現できる。すなわち、高い通信性能を発揮することができデザイン性に優れた携帯無線端末を提供できる。
　また、前記第２の筐体内の前記第１の金属回転軸側に第３の回路基板を備え、前記第２の回路基板と前記第３の回路基板とをリアクタンス素子を介して接続し、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、前記第３の回路基板のグラウンドパターンが、前記第１の金属回転軸と筐体厚み方向において対向する構成でもよい。この構成により、高い通信性能確保した状態で、部品実装面積が増大することで携帯無線端末を小型化できる。
　また、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを前記第１の金属回転軸の軸方向と直交する軸方向で回動自在に連結し、導電性を有する第２の金属回転軸とを有し、前記第１の金属回転軸と前記第２の金属回転軸とが所定の間隔で配置されたことが好ましい。この構成により、様々な使用スタイルに変化する携帯無線端末に対しても、良好な通信性能を確保ことができる。
　また、前記第１の金属回転軸および前記第１の回路基板と所定の間隔を隔てて、前記第１の金属回転軸と略並行に短絡素子を備え、前記短絡素子の一端は、前記給電部近傍の前記第１の回路基板上のグラウンドパターンに短絡されることが好ましい。この構成により、さらなる広帯域特性が確保でき、良好な通信性能を確保することができる。
　また、前記短絡素子の一端は、前記給電部近傍の前記第１の回路基板上のグラウンドパターンにリアクタンス素子を介して短絡される構成でもよい。この構成により、短絡素子を短くできるため、携帯無線端末を小型化することができる。
　また、前記短絡素子は、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、第１の筐体と第２の筐体との近接する面に対向する面から所定の間隔を隔てて配置される構成でもよい。この構成により、携帯無線端末を金属性の机に置いた場合でも、良好な通信性能を確保することができる。
　また、前記無線回路の不要輻射を遮断する金属シールドを備え、前記金属シールドの第１の短絡接点は、前記給電部近傍の前記第１の回路基板上のグラウンドパターンに短絡され、第２の短絡接点は、第１の短絡接点に対して高い周波数帯に対応する波長の略１／２波長の間隔を隔てて配置され、前記第１の回路基板上のグラウンドパターンに短絡される構成でもよい。この構成により、短絡素子として、別の素子が不要となるために、携帯無線端末の小型化およびコスト削減ができる。
　本発明の携帯無線端末によれば、広帯域特性が得られ、筐体の薄型及び小型化が可能であって、しかも様々な使用状態に応じて高い通話性能を発揮することができる。
（ａ）は本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を開いた状態の正面図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を開いた状態の右側面図、（ｃ）は本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を閉じた状態の右側面図 本発明の第１の実施形態に係る金属回転軸１４の構成を示す斜視図 （ａ）は本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を閉じた状態の右側面図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態における金属回転軸１４の断面積の直径Ｌ１の変化に対するＶＳＷＲ特性を示す図 （ａ）は本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を閉じた状態の右側面図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を閉じた状態における金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの間隔Ｄ２に対する放射効率を示す図 （ａ）は本発明の第２の実施形態における折畳式携帯電話機２０を開いた状態の正面図、（ｂ）は本発明の第２の実施形態における折畳式携帯電話機２０を閉じた状態の右側面図 （ａ）は本発明の第３の実施形態における折畳式携帯電話機３０を縦方向に開いた状態の正面図、（ｂ）は本発明の第２の実施形態における折畳式携帯電話機３０を縦方向に開いた状態の左側面図 （ａ）は本発明の第３の実施形態における折畳式携帯電話機３０を横方向に開いた状態の正面図、（ｂ）は本発明の第２の実施形態における折畳式携帯電話機３０を横方向に開いた状態の左側面図 （ａ）は本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を開いた状態の正面図、（ｂ）は本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を開いた状態の右側面図、（ｃ）は本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を閉じた状態の右側面図 （ａ）は本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を閉じた状態の右側面図、（ｂ）は本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を閉じた状態における短絡素子有無に対するＶＳＷＲ特性を示す図 本発明の第５の実施形態における折畳式携帯電話機５０を開いた状態の正面図 本発明の第６の実施形態における折畳式携帯電話機６０を閉じた状態の側面図 本発明の第６の実施形態における折畳式携帯電話機６０を金属机上においた場合の側面図 本発明の第７の実施形態における折畳式携帯電話機７０を開いた状態の正面図
　以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
　図１（ａ）～図１（ｃ）は、本発明の携帯無線機の第１の実施形態に係る折畳式携帯電話機１０を示すものであり、図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を開いた状態の正面図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を開いた状態の右側面図であり、図１（ｃ）は、本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を閉じた状態の右側面図である。
　図１（ａ）～図１（ｃ）の折畳式携帯電話機１０は、第１の筐体を構成する下筐体１１と、第２の筐体を構成する上筐体１２と、これら上筐体１２と下筐体１１とを回動自在に連結するヒンジ部１３内の導電性の金属回転軸１４と、給電バネ１５と、インピーダンス整合回路１６と、無線回路１７と、信号線１８とを備える。
　上筐体１２は、図示外の表示部及び第２の回路基板（上部回路基板）１２Ａを備える。下筐体１１は、図示外の操作部、第１の回路基板（下部回路基板）１１Ａ、前述した、インピーダンス整合回路１６、無線回路１７を備える。
　金属回転軸１４は、上筐体１２と下筐体１１とを回動自在に連結しており、図２に示すように、下筐体１１に固定される金属回転軸の固定部１４１と、金属回転軸の固定部１４１に回転可能に取り付けた、上筐体１２に固定された金属回転軸の回転部１４２と、金属回転軸の固定部１４１及び金属回転軸の回転部１４２を電気的に接続すると共に回動可能に支持する連結部１４０とを備え、いずれも導電性の材料で形成される。
　また、金属回転軸１４は、閉じた場合において、金属回転軸１４の軸方向の中心が、折畳式携帯無線端末１０の閉じた場合の厚み方向に対して、下筐体１１側に配置される。
　金属回転軸１４は、給電バネ１５介してインピーダンス整合回路１６、無線回路１７と電気的に接続される。給電バネ１５は給電部とし、金属回転軸１４の一方の端、例えば、金属回転軸の端部から金属回転軸の長さの略１／５程度の位置と電気的に接続される。給電バネ１５と接続するインピーダンス整合回路１６は第１の回路基板１１Ａ上の金属回転軸１４に近い端部に配置する。
　インピーダンス整合回路１６は、金属回転軸１４を第１の動作周波数帯ｆ１と、第１の動作周波数帯ｆ１の略２倍離れた第２の動作周波数帯ｆ２においてインピーダンスを５０Ωに整合する。
　金属回転軸１４は、２つ以上の動作周波数帯でアンテナとして動作するために、金属回転軸１４の断面積の直径Ｌ１が第２の動作周波数帯ｆ２に対応する波長λ２の略１／２０波長以上であり、かつ、金属回転軸１４の長さＬ２は、断面積と金属回転軸１４の長さＬ２によって第２の動作周波数帯ｆ２の中心周波数ｆｃ（波長はλｃ）に共振する実効的な長さ略１／４波長（λｃ／４）に形成することが望ましい。
　金属回転軸１４と第１の回路基板１１Ａとの間隔Ｄ１は波長λ２の略１／２５以上が望ましく、金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの間隔Ｄ２は波長λ２の略１／３５以上が望ましい。なお、間隔Ｄ２は折畳式携帯電話機１０が折畳み時において、金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの長手方向の間隔であり、直線距離ではない。
　本実施形態では、所定以上の断面積を備えた金属回転軸１４を２つの以上の周波数帯で動作するアンテナとして構成する。
　次に、本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０の動作について、図３（ａ）および図３（ｂ）並びに図４（ａ）および図４（ｂ）を参照しながら説明する。
　（Ｉ）金属回転軸１４の断面積について：
　図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を閉じた状態の右側面図であり、図３（ｂ）は本発明の第１の実施形態における金属回転軸１４の断面積の直径Ｌ１の変化に対するＶＳＷＲ特性を示す図である。一般的には、ＶＳＷＲ＜３がアンテナの帯域幅として定義される。
　ここで、動作周波数帯として、例えば第１の動作周波数帯ｆ１を８３０Ｍから９００ＭＨｚ帯とし、第２の周波数帯ｆ２を１．７５Ｇ～２．１５ＧＨｚ帯とする。したがって、第１の動作周波数帯ｆ１および第２の動作周波数帯ｆ２でＶＳＷＲ＜３となることが望ましい。
　図３（ａ）および図３（ｂ）において、金属回転軸１４の断面積の直径Ｌ１が波長λ２の１／２８（点線）、１／２０（実線）、１／１５（一点破線）のＶＳＷＲ特性であり、それぞれの断面積において、Ｌ２の長さは１．７５ＧＨｚ帯でＶＳＷＲ＜３となる長さに調整している。
　図３（ａ）および図３（ｂ）より、断面積の直径Ｌ１によって、第２の動作周波数帯ｆ２における変化が大きいことがわかり、断面積の直径Ｌ１は１／２０波長（λ２）以上であれば、動作周波数帯においてＶＳＷＲ＜３を満足することができる。すなわち、断面積の直径Ｌ１は１／２０波長（λ２）以上であることが必要である。
　（ＩＩ）金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの間隔Ｄ２について：
　図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話機１０を閉じた状態の右側面図であり、図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における折畳式携帯電話１０が図１（ｃ）の状態において、金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの間隔Ｄ２の変化に対する放射効率特性を示す図である。なお、横軸の間隔Ｄ２は折畳み時において、金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの長手方向の間隔であり、金属回転軸１４の下端と第２の回路基板１２Ａの上端とが長手方向で一致する場合を間隔０ｍｍとして、重なる場合を－、離れる場合を＋として記載する。また、第１の動作周波数帯ｆ１の放射効率特性を点線、第２の動作周波数帯ｆ２の放射効率特性を実線で示す。
　図４（ａ）および図４（ｂ）において、間隔Ｄ２＝４ｍｍ以下となる場合に、第２の動作周波数帯ｆ２の放射効率が劣化傾向となる。したがって、放射効率の劣化させないためには、間隔Ｄ２を波長λ２の略１／３５以上であることが必要である。
　これらのことから、金属回転軸１４の断面積の直径Ｌ１を波長λ２の１／２０とし、金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの間隔Ｄ２を波長λ２の略１／３５以上とすることで、折畳式携帯電話機１０の開閉のいずれの場合において、高い通信性能を確保することができる。
　従って、本実施形態によれば、上筐体１２と下筐体１１とを回動自在とする金属回転軸１４に給電し、２つの以上の動作周波数帯でアンテナとして動作させる整合回路を備え、金属回転軸１４は断面積の直径Ｌ１を波長λ２の略１／２０波長以上とし実効的な長さ略λｃ／４波長とし、金属回転軸１４と第１の回路基板１１Ａとの間隔Ｄ１は波長λ２の略１／２５以上、金属回転軸１４と第２の回路基板１２Ａとの間隔Ｄ２は波長λ２の略１／３５以上とするアンテナ構成とすることで、ヒンジ部１３の僅かなスペースで広帯域アンテナが実現できる。このため、折畳式携帯電話機１０の薄型・小形に有効である。即ち、上筐体１２及び下筐体１１内にアンテナスペースを必要としないので、携帯電話の小型化が実現できるとともに、アンテナ部分が筐体外部に突出せず、デザイン性に優れた構成で、広帯域かつ高利得なアンテナを搭載した携帯無線端末を実現できる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態について、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　図５（ａ）は、本発明の第２の実施形態における折畳式携帯電話機２０を開いた状態の正面図であり、図５（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における折畳式携帯電話機２０を閉じた状態の右側面図を示す。
　図５（ａ）および図５（ｂ）における折畳式携帯電話機２０と、図１（ａ）～図１（ｃ）における折畳式携帯電話機１０との違いは、上筐体１２内に第３の回路基板２１を設けた点と、第３の回路基板２１と第２の回路基板１２Ａとをリアクタンス素子２２を介して接続する点である。
　第３の回路基板２１のグラウンドパターン（図示しない）と第２の回路基板１２Ａのグラウンドパターン（図示しない）とをリアクタンス素子２２を介して接続し、第２の回路基板１２Ａの信号線（図示しない）と第３の回路基板２１の信号ライン（図示しない）とをリアクタンス素子２２を介して接続する。
　次に、本発明の第２の実施形態における折畳式携帯電話機２０の動作について説明する。
　折畳式携帯電話機２０の筐体内部の限られた空間に部品を搭載するためには、第２の回路基板１２Ａの金属回転軸１４が近接する上筐体１２の空間にも部品の実装が必要となる。このような場合、第１の実施形態の図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、間隔Ｄ２の距離によって放射効率の劣化が懸念される。
　本実施形態では、金属回転軸１４に第３の回路基板２１が近接する場合の放射効率の劣化を軽減するために、第３の回路基板２１のグラウンドパターンと第２の回路基板１２Ａのグラウンドパターンとをリアクタンス素子２２、例えば、第１の動作周波数帯ｆ１用のフィルタ回路、第２の動作周波数帯ｆ２用のフィルタ回路を直列に配置した回路を介して接続する。また、同様に、第３の回路基板２１の信号線と第２の回路基板１２Ａの信号線とをリアクタンス素子２２、例えば、第１の動作周波数帯ｆ１用のフィルタ回路、第２の動作周波数帯ｆ２用のフィルタ回路を直列に配置した回路を介して接続する。ここで第１の動作周波数帯ｆ１用および第２の動作周波数帯ｆ２用のフィルタ回路はＬＣ並列共振回路でもよく、信号線路を接続するために直流として接続することが必要である。
　このようにリアクタンス素子２２を装荷することで、第１の動作周波数帯ｆ１および第２の動作周波数帯ｆ２では、第３の回路基板２１の影響が軽減され、効率劣化低く抑えることができる。
　従って、本実施形態によれば、上筐体１２内の第３の回路基板２１と第２の回路基板１２Ａとをリアクタンス素子２２を介して接続することで、金属回転軸１４に近接する上筐体１２の空間（第３の回路基板２１）に部品を実装しても放射効率の劣化が低減できるため、部品実装面積が増大し、携帯無線端末を小型化できる。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態について、図６（ａ）および図６（ｂ）並びに図７（ａ）および図７（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態における折畳式携帯電話機３０を縦方向に開いた状態の正面図であり、図６（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における折畳式携帯電話機３０を縦方向に開いた状態の左側面図であり、図７（ａ）は、本発明の第３の実施形態における折畳式携帯電話機３０を横方向に開いた状態の正面図であり、図７（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における折畳式携帯電話機３０を横方向に開いた状態の左側面図である。
　本実施形態における折畳式携帯電話機３０は、第１および第２の実施形態と異なり、上筐体１２及び下筐体１１が、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す上下方向（縦方向）の他に、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す左右方向（横方向）にも開閉可能な、２軸方式の折畳式携帯電話機を構成する。
　従って、本実施形態の折畳式携帯電話機３０では、上筐体１２と、下筐体１１と、ヒンジ部１３と、縦開き用の金属回転軸（以下、「第１金属回転軸」とよぶ）１４との他に、横開き用の第２のヒンジを構成する金属回転軸（以下、「第２金属回転軸」とよぶ）３１を備える。
　第２金属回転軸３１は、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、下筐体１１に固定される第２金属回転軸の固定部３１１と、第２金属回転軸の固定部３１１に対して第２連結部を構成する第２金属回転軸の連結部３１２を回転中心にして横方向に回転可能な第２金属回転軸の回転部３１３とを備える。
　第２金属回転軸の固定部３１１はヒンジ部１３に固定されるとともに、第２金属回転軸の回転部３１３は上筐体１２に固定される。第２金属回転軸の連結部３１２は、ヒンジ部１３の第１金属回転軸の回転軸と直交する方向に沿って、上筐体１２と下筐体１１とを相対的に回転させる軸を構成し、第２金属回転軸の固定部３１１と第２金属回転軸の回転部３１３とを回動可能に支持する第２金属回転軸の連結部３１２とを備える。第２金属回転軸の固定部３１１、第２金属回転軸の連結部３１２及び第２金属回転軸の回転部３１３はいずれも導電性の材料で形成され、第２金属回転軸の固定部３１１から第２金属回転軸の回転部３１３まで電気的に接続される。
　また、第２金属回転軸の固定部３１１と第１金属回転軸１４の回転部１４２との間隔Ｄ３は、例えば、５ｍｍ以上が望ましい。
　また、第２金属回転軸３１の軸方向と第１金属回転軸１４の軸方向とが直交に配置することで、第１金属回転軸１４がアンテナとして動作する場合において、第１金属回転軸１４と第２金属回転軸３１との電磁界結合が弱くなり、電磁界結合による放射効率の劣化が抑えられる。
　このように、本実施の形態によれば、第２金属回転軸を備えて、上下方向（縦方向）の他に、左右方向（横方向）にも開閉可能な、２軸方式の折畳式携帯電話機において、第２金属回転軸３１の軸方向と第１金属回転軸１４の軸方向とが直交に配置され、かつ所定の間隔を確保することで、様々なスタイルに変化する携帯電話機において、第１金属回転軸１４がアンテナとして動作する場合に、良好な放射特性を確保することができる。
（第４の実施形態）
　次に、本発明の第４の実施形態について、図８（ａ）～図８（ｃ）並びに図９（ａ）および図９（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　図８（ａ）は、本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を開いた状態の正面図であり、図８（ｂ）は、本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を開いた状態の右側面図であり、図１（ｃ）は、本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を閉じた状態の右側面図である。
　本実施形態の折畳式携帯電話機４０において、短絡素子４１を金属回転軸１４と第１の回路基板１１Ａとの間に金属回転軸１４と略平行に備え、短絡素子４１の一端を給電バネ１５近傍の第１の回路基板１１Ａ上のグラウンドパターンに接地する。短絡素子４１は、第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンより所定の間隔を保つ。短絡素子４１と第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンとの間隔Ｄ４は例えば、３ｍｍ以上の間隔を保つことが望ましい。また、短絡素子４１の素子長は所望周波数帯（本実施形態では第２の動作周波数帯ｆ２）において、最大周波数の波長λｍの略１／４よりわずかに短縮させる。
　次に、本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０の動作について、図９（ａ）および図９（ｂ）を参照しながら説明する。図９（ａ）は、本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０を閉じた状態の右側面図であり、（ｂ）は、本発明の第４の実施形態における折畳式携帯電話機４０が図９（ａ）の状態において、短絡素子有無に対するＶＳＷＲ特性を示す図である。一般的には、ＶＳＷＲ＜３がアンテナの帯域幅として定義される。短絡素子４１のない場合、第２の周波数帯である１．７５Ｇ～２．１５ＧＨｚ帯においてＶＳＷＲ＜３の帯域幅をぎりぎり確保できる。一方、短絡素子４１のある場合においては、１．７５～２．４ＧＨｚ付近まで帯域幅を確保できる。これは、アンテナとして使用している金属回転軸１４の長さが第２の動作周波数帯ｆ２の略１／４波長であるため、第１の回路基板１１Ａにアンテナ電流が分布し、そのアンテナ電流を短絡素子４１によって所望周波数帯における第２の動作周波数帯ｆ２の最大周波数よりわずかに高い周波数で共振するように長さを設定することで広帯域化が実現している。また、２ＧＨｚ帯のＶＳＷＲ特性を改善させることで、整合損失が改善でき、アンテナ利得を高くできる。
　このように、本実施形態によれば、金属回転軸１４と第１の回路基板１１Ａとの間に金属回転軸１４と略平行に短絡素子４１を備え、短絡素子４１の一端を給電バネ１５近傍の第１の回路基板１１Ａ上のグラウンドパターンに接地し、短絡素子４１の素子長を所望周波数帯（第２の動作周波数帯ｆ２）の最大周波数の波長λｍの略１／４よりわずかに短縮させることで、さらなる広帯域が実現し、良好な通信性能を確保することができる。
（第５の実施形態）
　次に、本発明の第５の実施形態について、図１０を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　図１０は、本発明の第５の実施形態における折畳式携帯電話機５０を開いた状態の正面図である。
　本実施形態の折畳式携帯電話機５０において、短絡素子５１を金属回転軸１４と第１の回路基板１１Ａとの間に金属回転軸１４と略平行に備え、短絡素子５１の一端を給電バネ１５近傍の第１の回路基板１１Ａ上のグラウンドパターンにリアクタンス素子５２を介して接地する。短絡素子５１は、第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンより所定の間隔を保つ。短絡素子５１と第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンとの間隔Ｄ４は例えば、３ｍｍ以上の間隔を保つことが望ましい。
　ここで、リアクタンス素子５２を介して短絡素子５１を短絡するために、リアクタンス素子５２を、例えばインダクタとすることで、第４の実施形態の短絡素子４１と同等の性能を得るためには、短絡素子５１の素子長を第４の実施形態における短絡素子４１より短く設定することができる。
　したがって、本実施形態によれば、短絡素子５１の短絡端にリアクタンス素子５２を装荷して短絡することで、リアクタンス素子５２のない場合の短絡素子４１と比較して、短絡素子の素子長を短くできるため、携帯電話の小型化に有効である。
（第６の実施形態）
　次に、本発明の第６の実施形態について、図１１および図１２を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　図１１は、本発明の第６の実施形態における折畳式携帯電話機６０を閉じた状態の側面図である。
　本実施形態の折畳式携帯電話機６０において、短絡素子６１を金属回転軸１４と第１の回路基板１１Ａとの間に金属回転軸１４と略平行に備え、短絡素子６１の一端を給電バネ１５近傍の第１の回路基板１１Ａ上のグラウンドパターンに接地する。短絡素子６１は、第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンより所定の間隔を保つ。短絡素子６１は、下筐体１１のキー面（図示しない）、すなわち折畳む際に上筐体１２と下筐体１１との近接する面の対向する面に対して、所定の間隔を保って配置する。
　次に、本発明の第６の実施形態における折畳式携帯電話機６０の動作について、図１１および図１２を参照しながら説明する。
　図１２は、本発明の第６の実施形態における折畳式携帯電話機６０を金属机上においた場合の側面図である。
　短絡素子６１は、下筐体１１のキー面の対向する面に対して、所定の間隔、例えば、２ｍｍ程度の間隔で配置する。ここで、図１２のように、金属の机６２上に折畳式携帯電話６０をおいた場合、一般的に、アンテナと金属の机６２が非常に近接する場合には、電磁結合の影響でアンテナ利得が劣化する場合が想定される。この電磁結合の影響を低減するためには、金属の机６２とアンテナとの間隔を離すことが望ましい。本実施の形態では、短絡素子６１が金属回転軸１４のアンテナの第２の動作周波数帯ｆ２の最大周波数付近で共振しているために、短絡素子６１を金属の机６２に対して間隔を隔てることで、利得の改善を行なっている。したがって、本実施形態のように短絡素子６１を配置することで、金属の机６２に置いた場合の短絡素子６１で共振する周波数帯の利得は、所定の間隔のない配置条件と比較して３dB程度改善することができる。
　したがって、本実施形態によれば、短絡素子６１を下筐体１１のキー面の対向する面に対して、所定の間隔で配置することで、金属の机６２などにおかれた場合においても、高い放射性能を得ることができ、良好な通信性能を確保することができる。
（第７の実施形態）
　次に、本発明の第７の実施形態について、図１３を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　図１３は、本発明の第７の実施形態における折畳式携帯電話機６０を開いた状態の正面図である。
　本実施形態の折畳式携帯電話機７０において、無線回路１７からの不要輻射を低減させるためのシールドケース７１を備え、シールドケース７１と第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンとの短絡接点７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを備える。シールドケース７１の短絡接点７２Ａは給電バネ１５近傍の第１の回路基板１１Ａ上のグラウンドパターンに接地し、その短絡接点７２Ａと短絡接点７２Ｂおよび短絡接点７２Ｃとの間隔Ｌ３を所望周波数帯（本実施形態では第２の動作周波数帯ｆ２）の最大周波数の波長λｍの略１／２とする。
　次に、本実施形態の動作について、図１３を参照しながら説明する。ここで、シールドケース７１は、無線の輻射を抑える役割であり、その効果を得るためには、第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンに接地点を複数用いる必要がある。
　また、本実施形態では、シールドケース７１を用いて、実施形態４における図８（ａ）および図８（ｂ）の短絡素子４１と同様な広帯域動作をさせる構成とし、無線シールドとの共用を図る。
　シールドケース７１を短絡素子４１として活用する場合、シールドケース７１と第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンとの短絡接点７２Ａを給電バネ１５近傍の第１の回路基板１１Ａ上のグラウンドパターンに接地し、その他の短絡接点７２Ｂおよび短絡接点７２Ｃを所望帯域の最大周波数において電流分布が最大となる位置、すなわち、所望帯域の最大周波数の波長λｍの略１／２程度、短絡接点７２Ａより間隔をあけて接地する。このように短絡接点を設定することで、実施形態４の短絡素子４１とほぼ同様に広帯域化が実現できる。
　これにより、アンテナの広帯域化と無線シールドとの共用を実現することができる。
　このように、本実施形態によれば、シールドケース７１と第１の回路基板１１Ａのグラウンドパターンとの短絡接点７２Ａを給電バネ１５近傍の第１の回路基板１１Ａ上のグラウンドパターンに接地し、その他の短絡接点７２Ｂおよび短絡接点７２Ｃを最大周波数の波長λｍの略１／２程度、短絡接点７２Ａより間隔をあけて接地することで、広帯域が実現しかつ、無線シールドとして共用することができるため、短絡素子として、別の素子が不要となるため、携帯電話の小型化およびコスト削減が可能となる。
　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。
　本出願は、2009年6月18日出願の日本特許出願（特願2009－144904）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の携帯無線機は、筐体の薄型及び小型化が同時に可能であって、しかも高い通話性能を発揮することができる効果を有し、例えば折畳式の携帯電話機などに有用である。
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０　折畳式携帯電話機
１１　下筐体（第１の筐体）
１１Ａ　第１の回路基板（下部回路基板）
１２　上筐体（第２の筐体）
１２Ａ　第２の回路基板（上部回路基板）
１３　ヒンジ部
１４　金属回転軸（第１の金属回転軸）
１４０　連結部
１４１　金属回転軸の固定部
１４２　金属回転軸の回転部
１５　給電バネ
１６　インピーダンス整合回路
１７　無線回路
２１　第３の回路基板
２２、５２　リアクタンス素子
３１　第２金属回転軸
３１１　第２金属回転軸の固定部
３１２　第２金属回転軸の連結部
３１３　第２金属回転軸の回転部
４１、５１、６１　短絡素子
６２　金属の机
７１　シールドケース
７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ　短絡接点

Claims (9)

  1. 　第１の回路基板が配置された第１の筐体と、
    　第２の回路基板が配置された第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し、導電性を有する第１の金属回転軸と、
    　前記第１の金属回転軸と接続された給電部と、
    　前記給電部と接続された前記第１の回路基板上の整合回路と、
    　前記整合回路と接続された前記第１の回路基板上の無線回路と、を備え、
    　前記第１の金属回転軸は、前記第１の回路基板上のグラウンドパターンと所定の間隔を隔てて配置され、かつ、前記給電部に電気的に接続されており、
    　前記第１の金属回転軸は、第１の周波数帯と、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯でアンテナとして動作し、
    　前記第１の金属回転軸の断面積の直径を前記第２の周波数帯に対応する波長の略１／２０波長以上とし、
    　前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、前記第１の金属回転軸と前記第２の回路基板上のグラウンドパターンとが筐体厚み方向において対向しないことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　請求項１に記載のアンテナ装置であって、
    　前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、前記第１の金属回転軸の軸方向の中心が、前記第１の筐体側に位置することを特徴とするアンテナ装置。
  3. 　請求項１に記載のアンテナ装置であって、
    　前記第２の筐体内の前記第１の金属回転軸側に第３の回路基板を備え、
    　前記第２の回路基板と前記第３の回路基板とをリアクタンス素子を介して接続し、
    　前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、前記第３の回路基板のグラウンドパターンが、前記第１の金属回転軸と筐体厚み方向において対向することを特徴とするアンテナ装置。
  4. 　請求項１に記載のアンテナ装置であって、
    　前記第１の筐体と前記第２の筐体とを前記第１の金属回転軸の軸方向と直交する軸方向で回動自在に連結し、導電性を有する第２の金属回転軸とを有し、
    　前記第１の金属回転軸と前記第２の金属回転軸とが所定の間隔で配置されたことを特徴とするアンテナ装置。
  5. 　請求項１に記載のアンテナ装置であって、
    　前記第１の金属回転軸および前記第１の回路基板と所定の間隔を隔てて、前記第１の金属回転軸と略並行に短絡素子を備え、
    　前記短絡素子の一端は、前記給電部近傍の前記第１の回路基板上のグラウンドパターンに短絡されることを特徴とするアンテナ装置。
  6. 　請求項５に記載のアンテナ装置であって、
    　前記短絡素子の一端は、前記給電部近傍の前記第１の回路基板上のグラウンドパターンにリアクタンス素子を介して短絡されることを特徴とするアンテナ装置。
  7. 　請求項５に記載のアンテナ装置であって、
    　前記短絡素子は、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを閉じた場合に、第１の筐体と第２の筐体との近接する面に対向する面から所定の間隔を隔てて配置されることを特徴とするアンテナ装置。
  8. 　請求項１に記載のアンテナ装置であって、
    　前記無線回路の不要輻射を遮断する金属シールドを備え、
    　前記金属シールドの第１の短絡接点は、前記給電部近傍の前記第１の回路基板上のグラウンドパターンに短絡され、
    　第２の短絡接点は、第１の短絡接点に対して高い周波数帯に対応する波長の略１／２波長の間隔を隔てて配置され、前記第１の回路基板上のグラウンドパターンに短絡されることを特徴とするアンテナ装置。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の前記アンテナ装置を搭載したことを携帯無線端末。
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