JP2008227560A - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】デザイン的な制約がなく、人体が近接してもアンテナ特性の劣化を回避できる携帯無線機を提供する。
【解決手段】第１筐体３と第２筐体４とがヒンジ５で開閉可能に連結された携帯無線機であって、第１回路基板１と第２回路基板２とがフレキシブルケーブル６により電気的に接続され、第１回路基板１に設けられたアンテナ給電点７の近傍の接地面９と第２回路基板２の接地面１０とが接続素子１１によって電気的に接続される。接続素子１１は接地面１０と直接接続されてもよいし、容量１２を介して接続されてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話機や携帯通信端末などの携帯無線機に係り、特に２つの筐体を可動連結した構造を有する携帯無線機に関する。

近年、携帯電話機などの携帯無線機は、外観デザインの関係などからアンテナの内蔵化が主流となっており、しかも高機能化に伴う部品点数の増加によりアンテナの小型化は必須の課題となっている。一般的に言えば、小型化はアンテナ特性を劣化させるので通話品質の劣化を招来する。

また、携帯無線機は人が手で持ったり耳に近づけたりして使用するものであるから、人体が近接することによるアンテナ特性への影響も考慮する必要がある。特に携帯電話機では、通話時に人体側頭部が密着した状態となるために、このような近接状態でアンテナ特性を劣化させない対策が必要である。

特許文献１には、筐体の一部を金属製にし、それを放射素子として利用することでアンテナ特性を改善しようとする携帯無線通信装置が開示されている。具体的には、金属製のフロントケースと樹脂製のリアケースとで形成される筐体内部にアンテナ給電点を有する回路基板を設け、アンテナ給電点近傍のグランド面を金属製フロントケースに接触させることで金属製フロントケースを放射素子として機能させる。

特許文献２には、筐体内の無線基板の代わりに電池パックをアンテナ地線として用いることで無線基板に流れるアンテナエレメントの放射電流を抑制し、人体が近接したときのアンテナ放射利得の劣化を低減させる移動体通信端末器用アンテナ装置が開示されている。

特開平１１−３４０８６７号公報 特開２０００−１３１１８号公報

しかしながら、上記従来の携帯無線機は、いずれも単一筐体内に１つの回路基板を設け、給電点付近のグランド面を金属筐体あるいは電池パックに接続するものであり、２つの筐体を可動連結した携帯無線機のアンテナ装置を教示するものではない。

また、特許文献１に開示された携帯無線通信装置では、筐体の一部を金属などの導電性材料で形成する必要があり、製造工程が複雑化するだけでなく携帯機器の軽量化が困難となる。さらに、特許文献１ではアンテナ給電点近傍のグランド面と金属ケースと接触させるために、金属ケースの位置にあわせて金属製接触子をグランド面に形成する必要があり、構成上の制約が強くなりデザインの自由度が低下するという問題が生じる。

同様に、特許文献２に開示された移動体通信端末でも、電池パックのグランド端子を利用するために、電池パックとの位置関係など構成上の制約が生じ、アンテナ設計の自由度が減少する。

さらに、これら従来の無線機器では、単一筐体で構成されているために、通話時にアンテナ装置と人体側頭部との空間的距離が著しく近接するという状態を避けることができない。したがって、筐体が小型化し、その中にアンテナ装置を収納しようとすると、携帯無線機のアンテナ特性は益々劣化する傾向にある。また、上述したように、人体と近接した状態になることでもアンテナ特性が劣化し、利得が減少する問題も生じる。

本発明の目的は、デザイン的な制約なしにアンテナ特性を向上させることできる携帯無線機を提供することにある。

本発明の他の目的は、人体が近接した状態でもアンテナ特性の劣化を回避できる携帯無線機を提供することにある。

本発明による携帯無線機は、第１筐体の第１回路基板と第２筐体の第２回路基板とがケーブルにより電気的に接続され、第１筐体と第２筐体とが連結部により可動連結された携帯無線機であり、第１筐体に内蔵され第１回路基板に設けられたアンテナ給電点に接続されたアンテナエレメントと、アンテナ給電点近傍の接地面と第２回路基板の接地面とを電気的に接続する接続手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、連結部は第１筐体と第２筐体とを開閉可能に連結するヒンジである。また、接続手段は使用される周波数帯の電流に対して第２回路基板の接地面と接続されていることが必要であり、特に、接続手段は第２回路基板の接地面に容量を介して接続可能である。あるいは、接続手段は直流電流に対して第２回路基板の接地面と接続されてもよい。

本発明の一実施例によれば、折畳形式の携帯無線機であり、受話器（レシーバ）が設けられた第１回路基板を収容する第１筐体と、マイク部（送話器）が設けられた第２回路基板を収容する第２筐体とを備え、アンテナエレメントを第１筐体下部のヒンジ付近に設け、アンテナ給電点付近と第２回路基板とを接続素子で電気的に接続する。第１回路基板と第２回路基板とは、通常、フレキシブルケーブルで接続されているが、この接続とは別に、アンテナ給電点付近のグランドと第２回路基板のグランドとを電気的に接続することで、第１回路基板に流れている電流の一部を第２回路基板へ流す。

上述したように、第１回路基板におけるアンテナ給電点近傍の接地面と第２回路基板の接地面とを電気的に接続することで、第１回路基板に流れる電流を減少させることができ、人体頭部が近接した状態（通常の通話時）であっても電流が集中する部分を変化させることができ、人体によるアンテナ特性の劣化を防ぐことができる。従って、外観デザインを損なうことなくアンテナ特性の劣化を防ぎ、高い通話品質を維持することができる。

１．第１実施形態
図１（ａ）は本発明の第１実施形態による携帯無線機の内部を概略的に示す構成図である。なお、図面上の形状や寸法の比率などは、あくまでも本実施形態の構成を説明するために模式的に図示されたものであり、実際の携帯無線機の形状や比率を示すものとは限らない。

まず、本実施形態による携帯無線機では、第１回路基板１と第２回路基板２とがそれぞれ第１筐体３および第２筐体４の内部に設けられている。第１筐体３および第２筐体４はプラスチック等の非導電性材料で形成され、ヒンジ５により開閉自在に連結されている。

第１回路基板１と第２回路基板２とはフレキシブルケーブル６により電気的に接続されているが、フレキシブルケーブル６は中心線（一点鎖線）より片側（図面では右側）に接続されている。第１回路基板１の下端部であってフレキシブルケーブル６の接続部とは中心線をはさんだ反対側には給電点７が設けられ、アンテナエレメント８に給電する。給電点７に接続した無線回路（図示せず)は、第１回路基板１あるいは第２回路基板２のいずれかに設けられている。

アンテナエレメント８は、給電点７から中心線と平行（下方）に若干伸びてから中心線と直交する方向に屈曲したＬ字形状を有する内蔵型アンテナであり、携帯無線機の背面に位置する。後述するように、第１筐体３と第２筐体４とが「く」の字状に開いたとき（通常の通話時)、「く」の字の頂点近傍にアンテナが位置するので、人体頭部から離れた状態で送信が可能である。なお、アンテナエレメント８は、これ以外に、逆Ｌ型、逆Ｆ型、モノポール型、ミアンダ型、ヘリカル型、板金型など、様々なタイプを用いることができる。

さらに、本実施形態によれば、第１回路基板１および第２回路基板２にそれぞれ設けられた接地面９と接地面１０とは、接続素子１１によって電気的に接続されている。接続素子１１は、第１回路基板１における給電点７の近傍の接地面９に接続されている。したがって、接続素子１１は、フレキシブルケーブル６の中心線を挟んだ対称の位置に接続されている。なお、接続素子１１はヒンジ５を通っているので、フレキシブルケーブル６と同様に可撓性を有する配線基板を用いることが望ましい。

２．第２実施形態
図１（ｂ）は本発明の第２実施形態による携帯無線機の内部を概略的に示す構成図である。この図も本実施形態の構成を説明するために模式的に図示されたものであり、実際の携帯無線機の形状や比率を示すものとは限らない。なお、図１（ａ）に示す第１実施形態の携帯無線機と同一部分には同一の参照番号を付して説明は省略する。

本発明の第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、接続素子１１は第２回路基板２接地面１０と容量１２を介して電気的に接続されている。容量１２は、携帯無線機で使用される周波数帯の電流に対してインピーダンスが非常に小さくなるように設定される。すなわち、当該周波数帯では、接続素子１１は接地面１０に図１（ａ）と同様に接続されているとみなすことができる。しかしながら、直流に対して接続素子１１は接地面１０に対して開放されている。このような容量１２は、たとえば接続素子１１の端部と接地面１０とを絶縁層を介して対向させるように構成することで形成できる。その他の構成は第１実施形態と同じである。

３．実施例
図２は本発明の一実施例による折り畳み式携帯電話機の外観を示す概略的側面図である。図１に示す携帯無線機と同じ部材には同一参照番号が付されている。本実施例による折り畳み式携帯電話機は、第１筐体３の前面に受話器２１と表示部２３が設けられ、第２筐体４の前面に送話器２２およびキー操作部２４が設けられている。

第１筐体３の断面は、図２に示すように、ヒンジ５の背後で後退した屈曲部２５を有するＬ字型形状であり、その屈曲部２５の背面側に上述したアンテナエレメント８が配置されている。第１筐体３と第２筐体４とはヒンジ５によって矢印方向に開閉可能であり、ここでは開いた状態（通常の通話状態）が図示されている。したがって、通常の通話状態では、受話器２１と送話器２２の間に人体側頭部が近接するが、アンテナエレメント８は人体側頭部から屈曲部２５の部分だけ遠くに位置することとなり、アンテナ特性に及ぼす人体の影響を軽減できる。

図３は本実施例による折り畳み式携帯電話機の内部構成を背後側から見た概略的斜視図である。ここでは、第２回路基板２に無線回路部３１が設けられ、同軸ケーブル３２を通して給電点７に接続されている。同軸ケーブル３２は、中心導体は無線回路部３１およびアンテナ給電点７に接続し、外皮導体は第１回路基板１および第２回路基板２の接地面９および１０に接続されている。そして、上述したように接続素子１１によって第１回路基板１の給電点７に近い接地面９と第２回路基板２の接地面１０とが電気的に接続されている。

このように第１回路基板１の給電点７に近い接地面９と第２回路基板２の接地面１０とを接続阻止１１によって電気的に接続したことで、電流が集中する給電点７付近の電流を第２回路基板２へ流すことができ、頭部が接近した状態（通話時）のアンテナ特性を改善することができる。以下、接続素子１１を設けない比較例を用いて本発明の効果を具体的に説明する。

図４は、比較例として接続素子１１だけを取り去った折り畳み式携帯電話機の内部構成を背後側から見た概略的斜視図である。接続素子１１がない以外は、図３に示す本実施例と同一である。このような構成では、無線回路３１からの電力は同軸ケーブル３２を通り、アンテナエレメント８に供給されるが、このときの給電電力の最大値は給電点７付記に集中する。さらに、第１筐体３にアンテナエレメント８を内蔵しているため、頭部が接近した状態（通話時）でアンテナ特性がある程度劣化することは避けられない。

これに対して、本実施例によれば、第１回路基板１の給電点７に近い接地面９と第２回路基板２の接地面１０とを接続阻止１１によって電気的に接続したことで、電流が集中していた部分を第２回路基板２へ流すことができ、頭部が接近した状態(通話時)の特性が改善される。

図５は本実施例および比較例の放射効率の差を示すグラフである。ここではＦＤＴＤ(Finite Difference time Domain Method)法による計算結果を示す。この計算結果から明らかなように、比較例での放射効率は−６．８ｄＢであるのに対し、本実施例では−４．９ｄＢとなり、１．９ｄＢ改善されているのが分かる。

すなわち、第１回路基板１の給電点７に近い接地面９と第２回路基板２の接地面１０とを接続阻止１１によって電気的に接続したことで、人体頭部が接近した状態(通話時)のアンテナ特性が向上し良好な通話品質を維持できることを示している。

なお、本実施例では無線回路部３１を第２回路基板２上に配置し、アンテナエレメント８と無線回路部３１とを同軸ケーブル３２によって接続したが、これに限定されるものではなく、無線回路部３１を第１回路基板１上に配置すれば、同軸ケーブル３２は必ずしも必要ではない。この場合でも、同様の効果が得られることは明白である。

本発明は、アンテナエレメントが筐体内に内蔵され、２つの筐体に回路基板がそれぞれ分かれて搭載された携帯無線機一般に適用可能である。

（ａ）は本発明の第１実施形態による携帯無線機の内部を概略的に示す構成図、（ｂ）は本発明の第２実施形態による携帯無線機の内部を概略的に示す構成図である。 本発明の一実施例による折り畳み式携帯電話機の外観を示す概略的側面図である。 本実施例による折り畳み式携帯電話機の内部構成を背後側から見た概略的斜視図である。 比較例として接続素子１１だけを取り去った折り畳み式携帯電話機の内部構成を背後側から見た概略的斜視図である。 本実施例および比較例の放射効率の差を示すグラフである。

符号の説明

１ 第１回路基板
２ 第２回路基板
３ 第１筐体
４ 第２筐体
５ ヒンジ
６ フレキシブルケーブル
７ 給電点
８ アンテナエレメント
９ 接地面
１０ 接地面
１１ 接続素子
１２ 容量
２１ 受話器
２２ 送話器
２３ 表示部
２４ 操作部
３１ 無線回路部
３２ 同軸ケーブル

Claims (11)

1. 第１筐体の第１回路基板と第２筐体の第２回路基板とがケーブルにより電気的に接続され、前記第１筐体と前記第２筐体とが連結部により可動連結された携帯無線機において、
   前記第１筐体に内蔵され、前記第１回路基板に設けられたアンテナ給電点に接続されたアンテナエレメントと、
   前記アンテナ給電点近傍の接地面と前記第２回路基板の接地面とを電気的に接続する接続手段と、
   を有することを特徴とする携帯無線機。
2. 前記連結部は、前記第１筐体と前記第２筐体とを開閉可能に連結するヒンジであることを特徴とする請求項１に記載の携帯無線機。
3. 前記接続手段は、使用される周波数帯の電流に対して前記第２回路基板の接地面と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯無線機。
4. 前記接続手段は前記第２回路基板の接地面に容量を介して接続されていることを特徴とする請求項３に記載の携帯無線機。
5. 前記接続手段は、直流電流に対して前記第２回路基板の接地面と接続されていることを特徴とする請求項３に記載の携帯無線機。
6. 前記アンテナ給電点は、前記第１回路基板において、前記第１筐体と前記第２筐体の開閉方向の中心線に対して前記ケーブルの接続位置とは対称の位置に接続されていることを特徴とする請求項２−５のいずれか１項に記載の携帯無線機。
7. 前記接続手段は、前記第１筐体と前記第２筐体の開閉方向の中心線に対して前記ケーブルの接続位置とは対称の位置に接続されていることを特徴とする請求項２−６のいずれか１項に記載の携帯無線機。
8. 前記第１筐体の前面には表示部および受話器が搭載され、前記第２筐体の前面にはキー操作部および送話器が搭載されたことを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の携帯無線機。
9. 前記アンテナエレメントは、前記第１筐体の前記連結部近傍の背面に搭載されていることを特徴とする請求項１−８のいずれか１項に記載の携帯無線機。
10. 前記第１筐体および前記第２筐体は非導電性材料により形成されていることを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の携帯無線機。
11. 前記アンテナ給電点は、前記第２回路基板に設けられた無線回路部と同軸ケーブルを通して電気的に接続され、当該同軸ケーブルの中心導体は前記無線回路部および前記アンテナ給電点に接続し、外皮導体は前記第１回路基板および前記第２回路基板の接地面に接続されたことを特徴とする請求項１−１０のいずれか１項に記載の携帯無線機。

Images