JP2007043558A - 携帯通信端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筐体の大きさや材質に変更が加えられた場合に、ＳＡＲを低減ししかも良好な通信特性を得るための調整を容易にすることが可能な携帯通信端末装置を提供する。
【解決手段】 通信のために電磁波を放射するアンテナ素子２２が所定の筐体２１の内部に組み込まれた携帯通信端末装置であって、筐体２１の内壁とアンテナ素子２２との間に、非導電性の材料で構成された支持部材２３を配置し、支持部材２３の少なくとも一部分がアンテナ素子２２と接触した状態でアンテナ素子２２を支持するように構成する。支持部材２３の材質は筐体２１と違う材質とする。支持部材２３のアンテナ素子２２と接触する部位の肉厚を均一にする。基準端末モデルが存在する場合は、基準端末モデルの筐体と同じ材質を支持部材２３に用い、肉厚も同等にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば携帯電話端末のように、通信のために電磁波を放射するアンテナ素子が所定の筐体の内部に組み込まれた携帯通信端末装置に関する。

近年では、携帯電話端末のような携帯通信端末装置の放出する電磁波が人体に与える影響が指摘されており、この影響度を小さくすることが携帯電話端末等に求められている。具体的には、前記影響度を表す指標としてＳＡＲ（Specific Absorption Rate：比吸収率）が用いられている。ＳＡＲとは、単位質量の組織に単位時間に吸収されるエネルギー量のことであり、人体がある電波を発する機器から、一定時間にどのくらいのエネルギーを受けたのかを知ることができる。

また、日本国内の基準では、「全身平均SAR」と「局所SAR」のふたつの基準値が定められている。使用する単位はW/kgであり、キログラム(kg)あたり何ワット(W)の熱エネルギーを吸収するかを表す。つまり、値が大きいほど人体への影響が大きいということになる。携帯電話等、人体頭部のそばで使用する無線機器から送出される電磁波については局所SARが用いられる。

実際のＳＡＲは、携帯電話端末等の送信出力だけでなく、様々な要因により変化することが知られている。すなわち、アンテナ素子及びアンテナ保持部分の構造やアンテナ接地の行い方等々に依存してＳＡＲが変化する。従って、携帯電話端末等を製造するメーカにおいては、ＳＡＲを低減し、しかも最良の通信特性が得られるように工夫している。実際には、接地の調整や、シールドの調整や、電気的アプローチを行うのが一般的である。

ＳＡＲを考慮した携帯電話端末の従来技術としては、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。
特開２００５−１７６２９１号公報

ところで、携帯電話端末のような装置は、機種が多く、機能の追加などを含むモデルチェンジも頻繁に行われる傾向がある。従って、機種毎に、あるいはモデルチェンジ毎に、ＳＡＲ特性を最適化するための調整を行うのは大変である。

また、例えば携帯電話端末を長時間にわたって連続的に使用可能にするためには、バッテリーを大型化する必要があるが、大型のバッテリーを搭載するためには端末の筐体も大型化せざるを得ない。このような必要性に伴って新しい機種を作る際には、既に存在する別の機種と共通のアンテナ素子及び共通の電気回路基盤を採用することが可能であるが、筐体の大きさ等は変更しなければならない。しかし、新しい機種で採用する筐体の材質や大きさが既存の別の機種と違う場合には、ＳＡＲ特性が変化するので、ＳＡＲの最適化を再び行わざるを得ない。

具体的には、筐体が大型化し、筐体の厚みが大きくなると、筐体内部の空間が広くなり、アンテナ素子が筐体から浮くような状態で支持されることになる。その結果、ＳＡＲが悪化する。この場合、対策の具体例としては、筐体内部に銅箔のような導電体を設けて部分的に電磁波をシールドすることが考えられる。しかし、筐体を加工したり接地を工夫する必要があり、非常に面倒な作業が必要とされる。

本発明は、筐体の大きさや材質に変更が加えられた場合に、ＳＡＲを低減ししかも良好な通信特性を得るための調整を容易にすることが可能な携帯通信端末装置を提供することを目的とする。

本発明は、通信のために電磁波を放射するアンテナ素子が所定の筐体の内部に組み込まれた携帯通信端末装置であって、前記筐体の内壁と前記アンテナ素子との間に、非導電性の材料で構成された支持部材を配置し、前記支持部材の少なくとも一部分が前記アンテナ素子と接触した状態で前記アンテナ素子を支持するものである。

筐体の内壁とアンテナ素子との間に、非導電性の材料で構成された支持部材が配置されている。これにより、携帯通信端末装置のＳＡＲに対しては、前記支持部材の影響が支配的になり、筐体自体の影響はほとんどなくなると考えられるので、事前にＳＡＲ特性が最適化されるように調整したアンテナ素子及び前記支持部材を使用することにより、筐体の材質や形状や大きさを変更しても、ＳＡＲ特性の再調整は不要になる。

本発明者は、実験として、構造が同じで材質のみが異なる複数の試験用筐体を作成し、それぞれの試験用筐体に前記支持部材を介して同じアンテナ素子を支持し、それぞれの試験用筐体についてＳＡＲを測定した。その結果、試験用筐体の違いの影響は測定したＳＡＲには現れなかった。この結果から、次の事項を推測することができる。すなわち、ＳＡＲ特性に対する影響は、アンテナ素子に接し支持している部材に依存し、アンテナ素子から離れている筐体（誘電体を想定）の材質はほとんど影響しない。

また、前記支持部材として前記筐体とは材質が異なる材料を用いることができる。

前記支持部材を複数機種に共通に用いる場合であっても、前記筐体に必要に応じて様々な材質を用いることができる。前記支持部材を用いる場合には、前記筐体の材質はＳＡＲに影響しないと考えられる。

また、前記筐体の内壁と前記アンテナ素子との間に前記支持部材のみを配置することもできる。

このような構成をとることによって、アンテナ素子の周囲にシールド材を設けることなく、簡略な構成の携帯通信端末装置を実現することができる。

また、前記支持部材に関し、少なくとも前記アンテナ素子と接触する部分の肉厚を均一にすることもできる。

携帯通信端末装置のＳＡＲ特性は、アンテナ素子を支持している前記支持部材の構造や材質に大きく依存すると考えられる。３番目の発明では、前記支持部材のアンテナ素子と接触する部分の肉厚が均一になっているので、前記支持部材自体の特性の調整が容易である。

さらに、前記アンテナ素子を採用しＳＡＲ特性を最適化した基準端末モデルが存在する場合に、前記支持部材の材質として、前記基準端末モデルの筐体と同一の材質を用い、前記支持部材の肉厚を、前記基準端末モデルの筐体の肉厚とほぼ同じ寸法に定めることができる。

既にＳＡＲ特性及び通信特性を最適化した既存の基準端末モデルと同一のアンテナ素子を採用する場合には、アンテナ素子と接触する部分、すなわち前記支持部材の材質及び肉厚を基準端末モデルと同等の条件になるように定めれば、基準端末モデルと同等のＳＡＲ特性が得られると考えられるので、再調整することなしに最適な特性を実現できる。

本発明によれば、携帯通信端末装置のＳＡＲに対しては、前記支持部材の影響が支配的になり、筐体自体の影響はほとんどなくなると考えられるので、事前にＳＡＲ特性が最適化されるように調整したアンテナ素子及び前記支持部材を使用することにより、筐体の材質や形状や大きさを変更しても、ＳＡＲ特性の再調整は不要になる。

本発明の携帯通信端末装置に関する１つの実施の形態について、図１から図５を参照しながら以下に説明する。

図１は実施の形態の携帯電話端末の主要部分であって図５に示すＡ部分の分解斜視図である。図２は図１に示すアンテナ特性調整部材の平面図である。図３は基準端末モデルの携帯電話端末における主要部分の構成を示す分解斜視図である。図４は携帯電話端末全体の外観を示す斜視図である。図５は図４に示す携帯電話端末の一部分を示す斜視図である。

この実施の形態では、具体例として、図４に示すような携帯電話端末１０に本発明を適用している。図４に示す携帯電話端末１０は、下側ボディ１１と上側ボディ１２とヒンジ部１３とで構成されており、ヒンジ部１３を軸として上側ボディ１２を下側ボディ１１に対して相対的に回転することにより、図４に示す状態に開いたり折り畳んだりすることができる。一般的な携帯電話端末と同様に、下側ボディ１１の上面にはテンキーなどの多数のボタンを供えた操作部５１が設けてあり、上側ボディ１２の上面には文字列や画像のような必要な情報を表示するための表示部５２が設けてある。

携帯電話端末１０の機能を実現するための電気回路基盤やアンテナなどの主要な構成要素は、下側ボディ１１を構成する筐体２１の内部空間に収納されている。下側ボディ１１の詳細が図５に示されている。また、図５においては筐体２１の一部分を切り欠いた状態を表している。図５に示すように、筐体２１は、下側部材２１ａと上側部材２１ｂとの２つの部材を上下に組み合わせ結合することにより、箱のような中空構造に構成してある。そして、筐体２１の内部空間にアンテナ素子２２や図示しない電気回路基盤が組み込まれている。アンテナ素子２２は、携帯電話の通信機能を実現するために、所定の基地局との間で電波の送信や受信を行う際に利用される。

図５に示すＡ部分の詳細、すなわちアンテナ素子２２に関する支持構造が図１に示されている。図１に示す例では、筐体２１の下側部材２１ａの厚みＨ１が比較的大きい場合を想定している。現実には、ユーザからの様々な要望に対応するために、使用するアンテナ素子２２や電気回路基盤が同一であっても、大きさや形状や材質が異なる複数種類の筐体を使い分けて携帯電話端末１０の複数機種を製造する場合がある。例えば、長時間の連続使用を可能にするためには、大型のバッテリーを搭載する必要があり、そのためには筐体２１の厚みＨ１を通常よりも大きくせざるを得ない。

大型のバッテリーを搭載する必要がない場合には、図３に示すように筐体２１の下側部材２１Ｂａの厚みＨ２をＨ１に比べて小さくすることができる。図３に示す構造は、基準端末モデルの携帯電話端末の場合を示している。すなわち、図３に示すような基準端末モデルを標準とし、これに対して構成要素や構造に部分的に変更を加えることにより、携帯電話端末の様々な機種を作成することができる。

前述のように、携帯電話端末のような機器においては、発生する電磁波が人体に及ぼす影響度の指標であるＳＡＲを低減し、しかも望ましい通信特性が得られるように特性を最適化する必要がある。従って、基準端末モデルが存在する場合には、ＳＡＲ特性についても、最初に基準端末モデルについて最適化するような調整を行う必要がある。また、基準端末モデルに変更を加えて他の機種を作成する場合には、なるべくＳＡＲ特性の最適化のための再調整が不要になるのが望ましい。

図３に示す基準端末モデルにおいては、厚みＨ２が小さいので、筐体２１の下側部材２１Ｂａの内壁部分に直接アンテナ素子２２をかぶせて、下側部材２１Ｂａでアンテナ素子２２を支持するような構造になっている。なお、下側部材２１Ｂａの材質は非導電性の材質であり、誘電体でもある。

一方、図１に示すように厚みＨ１の大きい下側部材２１ａに同じアンテナ素子２２を採用する場合には、下側部材２１ａの内部により大きな空間ができるため、アンテナ素子２２が浮いたような状態で下側部材２１ａに支持されることになる。その場合、携帯電話端末１０のＳＡＲ特性が、前述の基準端末モデルに対して大きく変化する可能性があり、再調整が必要になる。

そこで、この実施の形態においては、図１に示すようにアンテナ素子２２と下側部材２１ａとの間にアンテナ特性調整部材２３が介在するように構成してある。つまり、下側部材２１ａがアンテナ特性調整部材２３を支持し、アンテナ特性調整部材２３がアンテナ素子２２を支持している。特に本実施形態では、筐体２１の内壁とアンテナ素子２２との間にアンテナ特性調整部材２３のみが配置され、アンテナ素子の周囲にシールド材を設けることなく、簡略な構成の携帯通信端末装置を実現している。

アンテナ特性調整部材２３の材質は、非導電性の材質であり、誘電体である。また、図３に示すような基準端末モデルが存在する場合には、アンテナ特性調整部材２３の材質として筐体２１の下側部材２１Ｂａと同一の材料を用いる。図１に示す下側部材２１ａの材質については、基準端末モデルの下側部材２１Ｂａと同一であってもよいし、違う材質であっても良い。

また、図１に示すアンテナ特性調整部材２３は、薄板状に形成した材料で構成してあり、図２に示すようにアンテナ素子２２よりも少し大きい平面形状になっている。つまり、アンテナ特性調整部材２３はアンテナ素子２２のほぼ全体に渡って下側から支えて支持する構造になっている。また、アンテナ特性調整部材２３のアンテナ素子２２と接触する各面２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄについては、これらの肉厚ｔが均一になるように形成されている。更に、図３に示すような基準端末モデルが存在する場合には、各面２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの肉厚ｔを、基準端末モデルにおける下側部材２１Ｂａがアンテナ素子２２を支持する部分の肉厚と同等に定めるのが望ましい。

図１に示すように下側部材２１ａの厚みＨ１が比較的大きい場合には、筐体２１の内部空間が大きくなるため、アンテナ素子２２が下側部材２１ａから浮いたような状態で装着される可能性があるが、基準端末モデルに対してこのように支持構造に大きな変化が生じると、ＳＡＲ特性も大きく変化する可能性がある。しかし、図１に示すように筐体２１の下側部材２１ａとアンテナ素子２２との間にアンテナ特性調整部材２３を配置した場合には、アンテナ素子２２を支持する部分の隙間が増えるのを防止することができ、しかもアンテナ素子２２とアンテナ特性調整部材２３との接触状態（接触面積、接触部分の材料の厚み、接触部分の材質）を基準端末モデルにおけるアンテナ素子２２と下側部材２１Ｂａとの接触状態と同等になるので、ＳＡＲ特性の変化を避けることができる。その結果、ＳＡＲ特性の再調整は不要になる。

本発明者は、図１に示す構造の有用性を確認するために、筐体２１として構造が同じで材質のみが異なる複数の試験用筐体を用意し、それぞれの試験用筐体について、図１に示すようにアンテナ特性調整部材２３を介して同じアンテナ素子２２を支持し、それぞれの試験用筐体についてＳＡＲを測定した。その結果、試験用筐体の違いの影響は測定したＳＡＲには現れなかった。

この結果から、次の事項を推測することができる。すなわち、ＳＡＲ特性に対する影響は、アンテナ素子に接し支持している部材に依存し、アンテナ素子から離れている筐体（誘電体を想定）の材質はほとんど影響しない。つまり、図１に示すようにアンテナ特性調整部材２３を用いてアンテナ素子２２を支持する場合には、アンテナ特性調整部材２３自体の特性やアンテナ特性調整部材２３とアンテナ素子２２との接触状態などの影響が支配的になるので、それ以外の筐体２１の材質や形状や大きさに変更を加えた場合であってもＳＡＲ特性を再調整する必要はない。

一方、アンテナ特性調整部材２３を使用しない従来の構成の携帯電話端末においては、次に示すように筐体の材質あるいは大きさの違いやアンテナの支持部分の形状の違いなどによってＳＡＲ特性が変化する。ここでは、筐体の材質あるいは大きさ、又はアンテナの支持部分の構造が互いに異なる４種類の携帯電話端末の試料１、試料２、試料３、試料４を用意して、ＳＡＲ［ｍＷ／ｇ］（ＧＳＭ，１ｇ ａｖｅ）及び実効放射電力ＥＲＰ（Effected Radiated Power：ＧＳＭ ｏｐｅｎ）を測定した。
試料１（ＭＸ６ ｗ／ｏ SAR chassis，筐体材質ガラス３０％）
ＳＡＲ：１．４７
ＥＲＰ：−０．６９
試料２（ＭＸ６ ｗ SAR chassis，筐体材質ガラス３０％）
ＳＡＲ：１．２１
ＥＲＰ：−１．３２
試料３（ＶＳ３，筐体材質ガラス３０％）
ＳＡＲ：１．２２
ＥＲＰ：−１．５５
試料４（ＭＸ６ ｗ SAR chassis，筐体材質ガラス２０％）
ＳＡＲ：１．１７
ＥＲＰ：−１．２７

この結果から、アンテナ特性調整部材２３を用いない場合には、筐体の材質やアンテナの支持構造に変更を加えるたびにＳＡＲ特性及び通信特性を最適化するために再調整を行わざるを得ない。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

本発明の携帯通信端末装置においては、同一のアンテナ素子を採用する場合には、筐体の材質や大きさやアンテナの支持構造に変更を加えたような場合であってもＳＡＲ特性が変化しないので、基準端末モデルについて事前にＳＡＲ特性の最適化を行っておけば、機種変更やモデルチェンジの度にＳＡＲ特性の再調整を実施する必要がなく、製造コストの上昇を大幅に抑制できる。なお、本発明は携帯電話端末だけでなく、例えば携帯型の情報通信端末（ＰＤＡ）のように無線通信機能を備えた様々な端末に利用できる。

実施の形態の携帯電話端末の主要部分であって図５に示すＡ部分の分解斜視図である。 図１に示すアンテナ特性調整部材の平面図である。 基準端末モデルの携帯電話端末における主要部分の構成を示す分解斜視図である。 携帯電話端末全体の外観を示す斜視図である。 図４に示す携帯電話端末の一部分を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 携帯電話端末
１１ 下側ボディ
１２ 上側ボディ
１３ ヒンジ部
２１ 筐体
２１ａ 下側部材
２１ｂ 上側部材
２２ アンテナ素子
２３ アンテナ特性調整部材
５１ 操作部
５２ 表示部

Claims (5)

1. 通信のために電磁波を放射するアンテナ素子が所定の筐体の内部に組み込まれた携帯通信端末装置であって、
   前記筐体の内壁と前記アンテナ素子との間に、非導電性の材料で構成された支持部材を配置し、前記支持部材の少なくとも一部分が前記アンテナ素子と接触した状態で前記アンテナ素子を支持する携帯通信端末装置。
2. 請求項１に記載の携帯通信端末装置であって、
   前記支持部材として前記筐体とは材質が異なる材料を用いる携帯通信端末装置。
3. 請求項１に記載の携帯通信端末装置であって、
   前記筐体の内壁と前記アンテナ素子との間に前記支持部材のみを配置した携帯端末装置。
4. 請求項１に記載の携帯通信端末装置であって、
   前記支持部材に関し、少なくとも前記アンテナ素子と接触する部分の肉厚を均一にした携帯通信端末装置。
5. 請求項４に記載の携帯通信端末装置であって、
   前記アンテナ素子を採用しＳＡＲ特性を最適化した基準端末モデルが存在する場合に、
   前記支持部材の材質として、前記基準端末モデルの筐体と同一の材質を用い、前記支持部材の肉厚を、前記基準端末モデルの筐体の肉厚とほぼ同じ寸法に定めた携帯通信端末装置。

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