JP4636456B2

JP4636456B2 - 無線装置

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Publication number: JP4636456B2
Application number: JP2004270256A
Authority: JP
Inventors: 隆司峯邑
Original assignee: Fujitsu Toshiba Mobile Communication Ltd
Current assignee: Fujitsu Mobile Communications Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: US20060055608A1; JP2006086875A; EP1638213A1; US7102578B2

Description

本発明は無線装置に関し、特に２筐体が開閉可能に連結されて構成された無線装置に関する。

無線通信は近年きわめて幅広い分野で応用されており、例えば携帯電話機に代表される無線装置の数量、用途は拡大の一途をたどっている。特に注目すべき最近の動向は、従来からの音声及びデータ通信に加え、地上波ディジタルテレビ放送の受信や近距離無線リンクへの対応等に見られる無線装置の多用途化である。その結果、無線装置の一層の広帯域化が求められており、この傾向はＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ−ＷｉｄｅＢａｎｄ）技術の開発に伴ってますます強まるものと予想される。

無線装置の広帯域化を実現するためには、無線装置の構成要素ごとの広帯域化が求められるが、中でもアンテナの広帯域化は喫緊の課題である。従来の携帯電話機に用いられているような狭帯域型のアンテナをそのまま使用する場合、用途ごとにそれぞれアンテナを設ける必要があり、回路構成の複雑化と装置の大型化を招く。また、携帯電話機で一般的なホイップアンテナは筐体の外部に突き出た構造をとるため、無線装置の小型化、薄型化、取り扱いの容易さ等の向上を妨げている。

これに対して、無線装置の筐体に内蔵する板状導体（内蔵基板のパターン等）をアンテナ素子として用いる従来技術が知られている（例えば、特許文献１又は非特許文献１参照。）。これらの文献に開示された従来技術は、いわゆる折りたたみ型携帯電話機の上側筐体に内蔵された上部アンテナ素子と下側筐体に内蔵された下部アンテナ素子とが対をなしてダイポールアンテナとして動作するように構成され、素子の形状と素子間接続のバリエーションにより、さまざまな使用の局面における放射指向性を制御するというものである。

しかし、上記の従来技術によっても、上側筐体内部では上部アンテナ素子と地板（例えば内蔵基板の接地パターン）の層を重ねて設ける必要があることから、薄型化が制限されるという問題があった。またダイポールアンテナとして平衡給電する必要があり、一般に不平衡出力を有する無線部との間の給電系が複雑になるという問題があった。
特開２００４−５６４２６号公報（第２、４乃至６ページ、図１）西木戸、斎藤、春木、小柳、江川「携帯無線機用平行２素子分配給電アンテナ」、２００３年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会予稿Ｂ−１−１９０

上述したように、従来の内蔵アンテナを使用する無線装置では、装置の薄型化や給電系のシンプル化が制限されるという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、広帯域化に適した内蔵アンテナを用い筐体の薄型化を実現することのできる無線装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線装置は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体及び前記第２の筐体を開閉可能に連結する連結部と、信号線及びリターン線からなり、終端を使用される帯域に属する無線周波数の信号の前記連結部に設けられた給電点とする給電線路と、第１の接地パターンを有して前記第１の筐体に内蔵されると共に前記第１の接地パターンは前記給電点の信号線側に接続された第１の接続点を有し、かつ、前記給電点の信号線側と前記第１の接続点とは、前記給電点の信号線側に接続されると共に剛性を有して前記第１の筐体及び前記第２の筐体の開閉に伴う形状変化が抑制された第１の導体と前記第１の接続点に接続された可とう性を有する第２の導体とが接続されることにより接続されてなる第１の基板と、第２の接地パターンを有して前記第２の筐体に内蔵されると共に前記第２の接地パターンは前記給電点のリターン線側に接続された第２の接続点を有し、かつ、前記給電点のリターン線側と前記第２の接続点とは、前記給電点のリターン線側に接続されると共に剛性を有して前記第１の筐体及び前記第２の筐体の開閉に伴う形状変化が抑制された第３の導体と前記第２の接続点に接続された可とう性を有する第４の導体とが接続されることにより接続されてなる第２の基板と、前記第２の基板に実装され、前記給電線路の始端が接続された無線部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、筐体に内蔵された基板の接地パターンをアンテナ素子に用いて、各基板の接続点から端部までの電流経路を複数に分けると共に不平衡給電するので、シンプルな給電系を用い広帯域化と薄型化を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、図１乃至図５を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る無線装置の主な構成を表す図である。図中の１は、当該無線装置である。

無線装置１は、Ａ筐体１１及びＢ筐体１２が連結部１３を介して開閉可能に連結されて構成されている。Ａ筐体１１はＡ基板１４を内蔵し、Ａ基板１４にはＡ接地パターン１５が設けられている。Ｂ筐体１２はＢ基板１６を内蔵し、Ｂ基板１６にはＢ接地パターン１７が設けられている。図１においては、Ａ筐体１１とＢ筐体１２が連結部１３の長手方向に平行な１の回動軸の周りに相互に回動することにより開閉可能としているが、さらに他の１以上の回動軸を有しＡ筐体１１及びＢ筐体１２の相対する面を入れ換えて閉じられるようにする場合もある。

ここで、Ａ接地パターン１５は例えば多層基板として構成されたＡ基板１４の接地層を用いて形成されるが、多層又は単層基板の部品実装面又は信号線配線面に設けてもよい。Ｂ接地パターン１７についても、同様である。図１は、Ａ筐体１１及びＢ筐体１２の内部が透けて見え、またＡ基板１４内部のＡ接地パターン１５及びＢ基板１６内部のＢ接地パターン１７が透けて見えるように描かれている。

Ｂ基板１６には無線部１８が実装される。無線部１８は、無線装置１が使用される周波数帯域において動作する送信部若しくは受信部又はその両方から構成される。これらはそれぞれ単数又は複数の素子からなるが、図１においては説明の便宜上１の無線部１８として包括的に表している。無線部１８のリターン回路はＢ接地パターン１７に接続される。なお、以下では無線部１８が送信部であると仮定して説明を行うが、無線部１８が受信部であっても、一般的な原理であるアンテナの可逆性に照らし、電流の向きが逆になる点を除いて同じ説明が成り立つ。

無線部１８には給電線路１９の始端が接続される。給電線路１９は信号線及びリターン線からなり、例えば同軸ケーブル又はＢ基板１６上のマイクロストリップ線路と同軸ケーブルの縦続接続によって構成される。

Ａ接地パターン１５の連結部１３に近い側にＡ接続点２０が設けられる。また、Ｂ接地パターン１７の連結部１３に近い側にＢ接続点２１が設けられる。給電線路１９の終端は連結部１３に設けられた給電点２２であり、給電点２２の信号線側は可とう性を有する導体２３によりＡ接続点２０に、給電点２２のリターン線側は可とう性を有する導体２４によりＢ接続点２１にそれぞれ接続される。これらの接続については、図２及び図３を参照して説明する。図２は、実施例１に係る無線装置の給電系の接続の一例を表す図である。また図３は、アンテナ電流経路の分布を給電点２２を含めて模式的に表す図である。

図１を参照して説明したように、Ｂ基板１６（図２には示していない。）上に実装された無線部１８から接続された給電線路１９の終点は、連結部１３に設けられた給電点２２である。給電点２２の信号線側は、可とう性を有する導体２３によってＡ接地パターン１５に設けられたＡ接続点２０に接続される。給電点２２のリターン線側は、可とう性を有する導体２４によってＢ接地パターン１７に設けられたＢ接続点２１に接続される。なお、連結部１３が２以上の回動軸を有しても、このように接続することができる。また、Ａ基板１４とＢ基板１６との間の接続に用いられることの多いフレキシブル基板等は、実施例１には必須ではないので図示していない。

その結果、Ａ接地パターン１５は給電点２２の信号線側によって励振されるアンテナとして動作し、Ａ接続点２０からＡ接地パターン１５の反対側の端部に向かうアンテナ電流の経路は、例えば図３の右側に示すように複数に分かれて分布する。また、Ｂ接地パターン１７は同じアンテナの地板として動作し、Ａ接地パターン１５におけるのと逆向きのリターン電流の経路が、例えば図３の左側に示すように複数に分かれて分布する。Ａ接地パターン１５及びＢ接地パターン１７によって構成されるアンテナは、これらのアンテナ電流及びリターン電流の複数の経路長により定まる複数の周波数で共振する。当該アンテナは、多共振化の結果として広帯域化することができる。

次に、実施例１に係る無線装置の給電系接続の他の例について、図４及び図５を参照して説明する。図４は当該接続の例を表す図であり、図５はその応用を模式的に表す図である。図４は、図２の可とう性を有する導体２３及び２４の構成を変えたものであり、その他の図２と同じ構成については説明を省略する。

図４においては、給電点２２の信号線側は導体の剛性を有する部分２３ａに接続され、さらに導体の可とう性を有する部分２３ｂによって接続点２０に接続される。また、給電点２２のリターン線側は、導体の剛性を有する部分２４ａに接続され、さらに導体の可とう性を有する部分２４ｂによって接続点２１に接続される。このように給電点２２の前後の接続に剛性を持たせ、可とう性を有する部分を限定することにより、Ａ筐体１１及びＢ筐体１２の開閉動作による給電点２２から接続点２０、２１への接続の形状変化が抑制され、アンテナ特性が安定するという付加的な効果が得られる。

なおこのような接続は、図５に示すように、Ａ接続点２０及びＢ接続点２１が正面に対向しない形で設けられた場合に特に有効である（この接続点の配置については、実施例５で説明する。なお、実施例１はＡ接続点２０及びＢ接続点２１の配置及び相互の位置関係をなんら限定するものではない。）。図５においては、Ａ筐体１１及びＢ筐体１２が開かれた状態で、Ａ基板１４とＢ基板１６が同一平面内又はそれに近い関係にある。また、接続点２０及び２１は、この状態にあって互いに正面（Ａ基板１４又はＢ基板１６の長手方向に平行な向き）に対向せず、ずらして設けられている。そこで、給電点２２に接続される導体の剛性を有する部分２３ａ及び２４ａを連結部１３（図示せず。）の回動軸に平行に配置することにより、筐体間の開閉動作に伴う線路の形状変化の少ない接続をすることができる。

ここで図１に戻って、アンテナ素子等の変形の可能性について説明する。図１は、Ａ筐体１１及びＢ筐体１２が直方体、Ａ基板１４及びＢ基板１６が板厚を有する長方形、Ａ接地パターン１５及びＢ接地パターン１７が長方形であるものとして表されている。つまり、Ａ接地パターン１５は、そのなす平面に含まれ図中の回動軸に垂直な対称軸を挟んで線対称に形成されている。Ｂ接地パターン１７も同様である。このように形成することにより、当該対称軸の周りの放射パターン特性をほぼ対称にすることができる。

しかし、このような放射パターンの対称性を強く要求される場合を別にすれば、実施例１及び以下の実施例においてＡ接地パターン１５とＢ接地パターン１７が線対称の形状に形成されるとは限らない。また、Ａ接地パターン１５及びＢ接地パターン１７は、必ずしも全体が一つの平面をなすとは限らず、内部に段差や傾斜を持つ場合もあり、この点を含めて多様な形状をとり得る。Ａ筐体１１、Ｂ筐体１２、Ａ基板１４及びＢ基板１６も、同様に、図１に示した以外の多様な形状をとり得る。

本発明の実施例１によれば、各筐体の内蔵基板の接地パターンをアンテナ素子として用いることにより、無線装置を薄型化し、かつ、内蔵アンテナを広帯域化することができる。また、筐体間の開閉動作に伴う給電点からの接続の形状変化を抑え、安定したアンテナ特性を得ることができる。

以下、図６及び図７を参照して、本発明の実施例２を説明する。実施例２に係る無線装置の構成は、給電系の接続を除き実施例１の無線装置１と同じであるから、図１をそのまま適用することができる。したがって実施例２においても、図１の構成を表す符号を説明の便宜上そのまま使用する（ただし、給電線路１９については後述するように変更する場合がある。）。図６は、本発明の実施例２に係る無線装置の給電系接続の一例を表す図である。この図の図２との第１の相違は、Ａ基板１４とＢ基板１６との間の接続に用いられるフレキシブル基板２５を明示した点である。また第２の相違は、給電点２２からＡ接続点２０又はＢ接続点２１への接続をフレキシブル基板２５に含まれる導体により行う点である。

給電点２２の信号線側は、フレキシブル基板２５に含まれる導体２５ａによってＡ接続点２０に接続される。給電点２２のリターン線側は、フレキシブル基板２５に含まれる導体２５ｂによってＢ接地パターン１７に設けられたＢ接続点２１に接続される。このような接続により、筐体間接続に用いられることの多いフレキシブル基板（図６の場合フレキシブル基板２５）を有効に活用しつつ、実施例１で図２のように給電系を接続した場合と同じ特徴を有するアンテナを構成することができる。

図７は、実施例２に係る無線装置の給電系接続の他の例を表す図である。この図においても、Ａ基板１４とＢ基板１６との間の接続に用いられるフレキシブル基板２６を明示している。この図においては、無線部１８から接続された給電線路１９ａはフレキシブル基板２６に含まれるマイクロストリップ線路２７の信号線側に接続される。マイクロストリップ線路２７の信号線側は給電点２２においてフレキシブル基板２６に含まれる導体２６ａに接続され、これはさらにＡ接続点２０に接続される。

マイクロストリップ線路２７のリターン線側は、一端がＢ接地パターン１７に接続され、他端が給電点２２においてフレキシブル基板２６に含まれる導体２６ｂに接続される。Ｂ基板１６内の給電線路１９ａ及びマイクロストリップ線路２７からなる線路を図６の給電線路１９と等価に構成することにより、図６のように給電系を接続した場合と同じ特徴を有するアンテナを構成することができる。

なお、図６及び図７は、フレキシブル基板２５、２６の形状をなんら規定するものではない。したがって、携帯電話機に用いられることの多いクランク形状を含め、各種の形状のフレキシブル基板を用いることができる。

本発明の実施例２によれば、２筐体を連結して構成された無線装置の筐体間接続用のフレキシブル基板を活用して、薄型化された筐体に広帯域アンテナを内蔵することができる。

以下、図８及び図９を参照して、本発明の実施例３を説明する。実施例３に係る無線装置の構成は、給電系の接続を除き実施例１の無線装置１と同じであるから、図１をそのまま適用することができる。したがって実施例３においても、図１の構成を表す符号を説明の便宜上そのまま使用する。

図８は、実施例３に係る無線装置の給電系接続の一例を表す図である。この図の図２との第１の相違は、給電線路１９の終端（給電点２２）を連結部１３ではなく、Ｂ接地パターン１７の端部（接続点２１の近傍）に設けた点である。また第２の相違は、給電点２２のリターン線側を可とう性を有する導体２４を用いることなく直接Ｂ接続点２１に接続した点である。その他の図２と同じ構成については説明を省略する。

その結果、給電点２２の信号線側は、連結部１３を横切るように設けられた可とう性を有する導体２３によって、Ａ接続点２０に接続される。このように接続しても、図２の場合と比べて給電点２２の位置がいく分変化するのみであるから、図２のように給電系を接続した場合と同じ特徴を有するアンテナを構成することができる。他方、図８のように接続することにより、給電線路１９を連結部１３の内部に引き込んで接続する必要がなくなり、給電系接続をより容易に行うことができる。

図８において、給電線路１９は例えば同軸ケーブル又はＢ基板１６上のマイクロストリップ線路によって構成される。図２におけるのと同様、連結部１３が２以上の回動軸を有しても、このように接続することができる。また、Ａ基板１４とＢ基板１６との間の接続に用いられることの多いフレキシブル基板等は、図８の接続に必須ではないので図示していない。

次に、実施例３に係る無線装置の給電系接続の他の例について、図９を参照して説明する。図９は当該接続例を表す図である。この図の図８との第１の相違は、Ａ基板１４とＢ基板１６との間の接続に用いられるフレキシブル基板２９を明示した点である。また第２の相違は、給電点２２の信号線側からＡ接続点２０への接続をフレキシブル基板２９に含まれる導体２９ａにより行う点である。

このような接続により、筐体間接続に用いられることの多いフレキシブル基板（図９の場合フレキシブル基板２９）を有効に活用しつつ、図８のように給電系を接続した場合と同じ特徴を有するアンテナを構成することができる。

本発明の実施例３によれば、給電系の接続を容易に行うことができるという、付加的な効果が得られる。

以下、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施例４を説明する。実施例４に係る無線装置の構成は、無線部１８及び給電線路１９に相当する部分が連結部１３に内蔵される点と、給電系の接続を除き実施例１の無線装置１と同じである。したがって、これらの部分を除く図１の構成を表す符号を説明の便宜上そのまま使用する。

図１０は、実施例４における無線部の配置と給電系の接続を模式的に表す図である。この図は、図５と同様に、Ａ筐体１１及びＢ筐体１２が開かれてＡ基板１４とＢ基板１６が同一平面内又はそれに近い関係にある状態を表している。図中のＡ基板１４、Ｂ基板１６、Ａ基板１４が有するＡ接地パターン１５（図示せず。）に設けられたＡ接続点２０及びＢ基板１６が有するＢ接地パターン１７（図示せず。）に設けられたＢ接続点２１は、実施例１（例えば図５）におけるものと同様である。

図中の３０はＡ基板１４及びＢ基板１６間を接続するフレキシブル基板であって、能動素子を含む部品の実装も可能に構成されたものである。これには、例えばリジッドフレキシブル基板と呼ばれるものが該当する。フレキシブル基板３０には無線部３１が実装される。無線部３１の信号線側の出力端は、フレキシブル基板３０に含まれる導体３２によってＡ接続点２０に接続される。また、無線部３１のリターン線側の出力端は、フレキシブル基板３０に含まれる導体３３によってＢ接続点２１に接続される。なおこの図においては、無線部３１へＢ基板１６側から入力線路３４を通して信号入力が与えられるものとしているが、これに限らず、Ａ基板１４側から信号入力が与えられるとしてもよい。

図１１は、図１０と同じ給電系の接続を図６等と同じ形式で表したものである。この接続については上述した通りであり、再度の説明は省略する。このように無線部３１をフレキシブル基板に実装することにより、例えば図２におけるように無線部１８の出力を連結部１３へ引き込む場合に比べ、入力線路３４のような小信号ラインを連結部１３に引き込めば済むという意味で回路の構成が容易になるという利点がある。また、給電線路の損失が相対的に小さくなるという利点がある。

本発明の実施例４によれば、給電系の構成を容易にし給電線損失を小さくするという付加的な効果が得られる。

以下、図１２乃至図１８を参照して、本発明の実施例５を説明する。図１２は、本発明の実施例５に係る無線装置の構成を表す図である。図中の４は、当該無線装置である。

無線装置４は、Ａ筐体４１及びＢ筐体４２が連結部４３を介して開閉可能に連結されて構成されている。Ａ筐体４１はＡ基板４４を内蔵し、Ａ基板４４にはＡ接地パターン４５が設けられている。Ｂ筐体４２はＢ基板４６を内蔵し、Ｂ基板４６にはＢ接地パターン４７が設けられている。

なお図１２においては、Ａ筐体４１とＢ筐体４２が相互に連結部４３の長手方向に平行な１の回動軸の周りに回動することにより開閉可能としているが、これに限らず、２以上の回動軸を有しＡ筐体４１及びＢ筐体４２の相対する面を入れ換えて閉じられるようにする場合もある。筐体内部又は基板内部の接地パターンが透けて見えるように描かれた点は、図１と同じである。

ここで、Ａ接地パターン４５が多層又は単層のＡ基板４４の接地層、部品実装面又は信号配線面に設けられる点は、図１のＡ接地パターン１５と同様である。また、Ｂ接地パターン４７についても同様である。なお、Ａ接地パターン４５及びＢ接地パターン４７は、それぞれ平面をなして形成される。それらの平面の関係について、図１３を併せ参照して次に説明する。

図１３は無線装置４の構成を、Ａ筐体４１及びＢ筐体４２が閉じられたクローズ状態における側面から見て表す図である。図中の符号はすべて図１２に含まれるものと同じであるから、説明は省略する。この図に示すように、Ａ接地パターン４５とＢ接地パターン４７がそれぞれなす平面は、この状態において互いに平行である。

ただし実施例１において述べたように、Ａ接地パターン４５及びＢ接地パターン４７は必ずしも全体が一つの平面をなすとは限らず、内部に段差や傾斜を持ったり、厳密な意味でお互いに平行でなかったりする場合がある。つまり「平面をなす」又は「平行である」というときは、厳密にではなくても実施例５の効果が得られる限りにおいて、Ａ接地パターン４５及びＢ接地パターン４７の相当の部分が平面をなしクローズ状態において平行であるといい得る場合を含むものとする。

次に図１２に戻ると、Ｂ基板４６には無線部４８が実装され、そのリターン回路はＢ接地パターン４７に接続される。無線部４８は、図１の無線部１８と同じものである。また無線部４８には、図１の給電線路１９と同じ給電線路４９の始端が接続される。

Ａ接地パターン４５の連結部４３に近い側にＡ接続点５０が設けられる。また、Ｂ接地パターン４７の連結部４３に近い側にＢ接続点５１が設けられる。給電線路４９の終端は連結部４３に設けられた給電点５２であり、給電点５２の信号線側は可とう性を有する導体５３によりＡ接続点５０に、給電点５２のリターン線側は可とう性を有する導体５４によりＢ接続点５１にそれぞれ接続される。これらの接続は、実施例１乃至４に述べたいずれかの方法によるものとする。

Ａ接続点５０及びＢ接続点５１の位置関係については、次に図１４を参照して説明する。図１４は、図１２及び図１３に補足して当該位置関係を説明する図であり、図の煩雑を避けるため無線部４８及び給電線路４９等を表さずに描いたものである。ここで、Ａ接地パターン４５がなす平面及び回動軸に直交する仮想平面６を考える。仮想平面６は、Ａ接地パターン４５の面積を等分するように設けられる。これは通常の場合、Ａ筐体４１及びＢ筐体４２のほぼ中心を縦断し、かつ、回動軸に垂直に仮想平面６が設けられることと等価である。しかし、Ａ接地パターン４５の形状が必ずしも線対称に形成されるとは限らないから、上述したように定義したものである。場合により、仮想平面６をＢ接地パターン４７の面積を等分するように設けてもよい。

Ａ接続点５０及びＢ接続点５１は、仮想平面６の両側に配置される。その結果、Ａ接続点５０からＢ接続点５１へ向かう距離ベクトルは回動軸の方向に非ゼロ値の成分を持つ（これを略クランク形状と呼ぶ。）。この状態において、給電線路４９の終端である給電点から、実施例１から４までのいずれかと同様にしてＡ接続点５０及びＢ接続点５１に接続され給電されるものとする。Ａ筐体４１及びＢ筐体４２を閉じた場合のアンテナ電流の経路を、図１５に模式的に表す。図１５は、実施例５に係る無線装置の筐体を閉じた場合のアンテナ電流の経路の一例を模式的に表す図である。図中の符号はすべて図１２と共通である。

この場合のアンテナ電流の経路は、例えば図１５中に太い矢印で表すようになる。Ａ基板４４（Ａ接地パターン４５）を流れるアンテナ電流と、Ｂ基板４６（Ｂ接地パターン４７）を流れるリターン電流とは、ほぼＡ基板４４及びＢ基板４６の長辺方向に沿い、互いに逆向きである。したがって、アンテナからの放射電力に対するこれらの電流の寄与は、互いに打ち消しあうように作用する。

一方、導体５３及び５４には、ほぼＡ基板４４及びＢ基板４６の短辺方向（図１４における距離ベクトルの回動軸方向成分に平行な方向）に沿って電流が流れる。この電流には逆向きの対向電流が存在しないので、アンテナからの放射電力に有効に寄与する。この場合の共振周波数は、第一に導体５３及び５４のうちＡ基板４４の短辺方向に平行な部分の長さによって決まる値、第二に導体５３及び５４の全長の合計によって決まる値、第三にさらにＡ基板４４及びＢ基板４６の長辺方向を加えた長さによって決まる値のように、複数の値をとる。特に、第一及び第二の値は相対的に高い共振周波数であり、アンテナの広帯域化に寄与する。

しかし、導体５３及び５４の合計長があまりに短い場合には、アンテナからの放射電力に有効に寄与するアンテナ電流の方向成分が失われ、広帯域化の効果が損なわれる。少なくとも、無線装置４が使用される上限周波数に対応する波長の数分の１程度であることが望ましいと考えられる。以上のことから、図１４においてＡ接続点５０及びＢ接続点５１の位置関係を検討すると、Ａ接続点５０及びＢ接続点５１が仮想平面６を挟んでその両側に位置し、Ａ接続点５０からＢ接続点５１に向かう距離ベクトルの回動軸に平行な成分の値が上記の上限周波数に対応する波長の１０分の１以上であることが適切である。

なお、実施例１において図５を参照して説明したのと同じように、導体５３及び５４のうちＡ基板４４の短辺方向に平行な部分に剛性を持たせ、Ａ基板４４及びＢ基板４６に接続される両端部に可とう性をもたせて構成することができる。そうすると、Ａ筐体４１及びＢ筐体４２の開閉動作によって給電点５２から接続点５０、５１への接続の形状変化が抑制され、アンテナ特性が安定するという付加的な効果が得られる。

図１６は、実施例５に係る給電系の配置の一例を表す図である。図１６の左側は、Ａ接地パターン４５、Ｂ接地パターン４７及び連結部４３の位置関係を表す。図１６の右側は、Ａ接地パターン４５及びＢ接地パターン４７がフレキシブル基板５３の中央付近の給電点５２から略クランク形状の導体を介して給電される状態を表す。

図１７は、図１６に表されたように給電系を配置したアンテナの、Ａ筐体４１及びＢ筐体４２を閉じた状態における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性を、計算機シミュレーションにより評価した結果の一例である。横軸は０．５乃至５ＧＨｚの範囲の周波数である。また縦軸は、一目盛り０．５単位で表したＶＳＷＲである。一方、図１８は、給電点５２から略クランク形状をとらず最短距離でＡ接地パターン４５及びＢ接地パターン４７に給電した場合のＶＳＷＲ特性を、同様に評価した結果の一例である。図１７のＶＳＷＲ特性は、図１８のＶＳＷＲ特性に比べ３．５ＧＨｚ以上の帯域において著しく改善されていることがわかる。

本発明の実施例５によれば、無線装置の２筐体を閉じたクローズ状態においても、内蔵アンテナを広帯域化することができる。

以下、図１９及び図２０を参照して、本発明の実施例６を説明する。図１９は、本発明の実施例６に係る無線装置の主な構成を表す図である。図中の７は、当該無線装置である。

無線装置７は、Ａ筐体７１及びＢ筐体７２が連結部７３を介して開閉可能に連結されて構成されている。Ａ筐体７１はＡ基板７４を内蔵し、Ａ基板７４にはＡ接地パターン７５が設けられている。Ｂ筐体７２はＢ基板７６を内蔵し、Ｂ基板７６にはＢ接地パターン７７が設けられている。

なお図１９においては、Ａ筐体７１とＢ筐体７２が相互に連結部７３の長手方向に平行な１の回動軸の周りに回動することにより開閉可能としているが、これに限らず、２以上の回動軸を有して開閉可能とする場合もある。筐体内部又は基板内部の接地パターンが透けて見えるように描かれた点は、図１と同じである。Ａ接地パターン７５が多層又は単層のＡ基板７４の接地層、部品実装面又は信号配線面に設けられる点は、図１のＡ接地パターン１５と同様である。また、Ｂ接地パターン７７についても同様である。

Ｂ基板７６には無線部７８が実装され、そのリターン回路はＢ接地パターン７７に接続される。無線部７８は、図１の無線部１８と同じものである。また無線部７８には、図１の給電線路１９と同じ給電線路７９が接続される。

Ａ接地パターン７５の連結部７３に近い側にＡ接続点８０が設けられる。また、Ｂ接地パターン７７の連結部７３に近い側にＢ接続点８１が設けられる。給電線路７９の終端は連結部７３に設けられた給電点８２であり、給電点８２の信号線側は可とう性を有する導体８３によりＡ接続点８０に、給電点８２のリターン線側は可とう性を有する導体８４によりＢ接続点８１にそれぞれ接続される。これらの接続は、実施例１乃至４に述べたいずれかの方法によるものとする。

Ａ筐体７１及びＢ筐体７２が閉じられたクローズ状態において、Ｂ筐体７２に相対するＡ筐体７１の面には、Ａ短絡部８５が設けられる。Ａ短絡部８５は例えば導体により構成された接続端子であり、Ａ接地パターン７５に接続される。クローズ状態においてＡ筐体７１に相対するＢ筐体７２の面には、Ｂ短絡部８６が設けられる。Ｂ短絡部８６は例えば導体により構成された接続端子であり、Ｂ接地パターン７７に接続される。

ここでＢ短絡部８６は、クローズ状態においてＡ短絡部８５と接触して短絡されるように配設される（図１９の円弧状の破線は、このことを表す。）。なお、短絡とは、直接の接続による導通、又は無線周波数帯域において静電結合又は電磁結合により生ずる等価的な短絡をいうものとする。

図１９においては、Ａ短絡部８５はＡ接地パターン７５の連結部７３から最も遠い側の端部に設けられている。また、Ｂ短絡部８６はＢ接地パターン７７の連結部７３から最も遠い側の端部に設けられている。なお、Ａ短絡部８５を設ける位置はこれに限ることなく、Ａ筐体７１及びＢ筐体７２が開かれたオープン状態において給電点８２から給電された所要の無線周波数の信号の電界強度が最大になる点の近傍であればよい。また、Ｂ短絡部８６は、クローズ状態においてＡ短絡部８５に短絡される位置に設ければよい。

次にクローズ状態における無線装置７のアンテナ動作について、図２０を参照して説明する。図２０は無線装置７の構成を、Ａ筐体７１及びＢ筐体７２が閉じられたクローズ状態における側面から見て表す図である。図中の構成を表す符号はすべて図１９と同じであるから、個別の説明を省略する。Ａ短絡部８５及びＢ短絡部８６は、クローズ状態において相互に短絡される。

図２０に示すように、給電点８２の信号線側に接続されたＡ接地パターン７５及び導体８３と、給電点８２のリターン線側に接続されたＢ接地パターン７７及び導体８４とからなる線路が、Ａ短絡部８５及びＢ短絡部８６によって終端短絡されて構成される。これは、伝送線路先端に装荷される容量値を無限大にした場合に相当する。

クローズ状態においてこのような終端短絡をしない場合は、Ａ接地パターン７５及びＢ接地パターン７７には相互に逆相の電流が流れるため、全体としての放射効率が低下する。また、給電点８２から見たアンテナのインピーダンス及び共振周波数は、Ａ接地パターン７５及びＢ接地パターン７７の間の定数の分布状態に左右される。定数の分布状態は無線装置の個体間のばらつきに影響されるため、設計上制御することが難しい。このため、共振周波数が所望の値に一致しなかったり、共振周波数におけるアンテナのインピーダンスが高くＶＳＷＲ特性が劣化したりして、広帯域化が制限される場合がある。

これに対し、終端短絡をした場合には、Ａ接地パターン７５及びＢ接地パターン７７には相互に同相の電流が流れるため、全体としての放射効率低下を避けることができる。また、伝送線路先端に装荷される容量値を無限大にすることに相当するから、有限値である無線装置の個体間のばらつきの寄与を無視することができ、アンテナのインピーダンス及び共振周波数を所望の値に一致させるように設計することが容易になる。このことを利用すれば、Ａ短絡部８５及びＢ短絡部８６の間を短絡することによって、クローズ状態における内蔵アンテナの広帯域化を安定して図ることができる。

実施例６においては、Ａ短絡部８５がＡ接地パターン７５の連結部７３から最も遠い側の端部に、Ｂ短絡部８６がＢ接地パターン７７の連結部７３から最も遠い側の端部に、それぞれ接続されて設けられるものとした。Ａ短絡部８５は、これに限らず、Ａ接地パターン７５上であって所望の周波数の電界強度が高くなる位置に設けてもよい。その場合Ｂ短絡部８６も、Ａ短絡部８５の位置に対応する位置に設ける必要がある。

図１９のＡ短絡部８５は、Ａ接地パターン７５に垂直な方向から見てほぼ点で表されるが、これに限らず、ある程度の幅又は面積を持たせて構成することもできる。また、Ａ接地パターンのいずれかの端部の一部をもって、又は全部をもってＡ短絡部８５を構成することもできる。Ａ接地パターンを多角形をなすように形成し、その１以上の辺に相当する端部をもってＡ短絡部８５を構成することもできる。これらの場合、Ｂ短絡部８６もＡ短絡部８５の形状及び位置に対応するように配置し構成する必要がある。

無線装置７は、Ａ筐体７１とＢ筐体７２が２以上の回動軸を有して開閉可能に連結されて構成される場合がある。そのような場合には、Ａ筐体７１とＢ筐体７２の互いに相対する面を、図１９におけるのとは異なるように組み合わせて閉じることが可能である。すなわち、Ａ筐体７１とＢ筐体７２の互いに相対する面の組み合わせにより、複数の異なるクローズ状態をとることができる。これら複数の異なるクローズ状態のそれぞれにおいて互いに相対するＡ筐体７１及びＢ筐体７２の面に、Ａ接地パターン７５とＢ接地パターン７７との間が短絡されるように、Ａ短絡部８５及びＢ短絡部８６のほかに短絡部を設けてもよい。

本発明の実施例６によれば、クローズ状態において終端短絡型の線路を形成するように内蔵アンテナを構成することにより、当該状態における安定した広帯域化を図ることができる。

本発明の実施例１に係る無線装置の構成を表す図。実施例１に係る無線装置の給電系接続の一例を表す図。実施例１に係るアンテナ電流経路の分布を模式的に表す図。実施例１に係る給電系接続の他の例を表す図。図４に表された給電系接続の応用例を模式的に表す図。本発明の実施例２に係る無線装置の給電系接続の一例を表す図。実施例２に係る給電系接続の他の例を表す図。本発明の実施例３に係る無線装置の給電系接続の一例を表す図。実施例３に係る給電系接続の他の例を表す図。本発明の実施例４に係る無線装置の無線部の配置と給電系接続の一例を模式的に表す図。図１０に表された給電系接続の一例を表す図。本発明の実施例５に係る無線装置の構成を表す図。図１２に表された無線装置の構成をクローズ状態における側面から表す図。図１２に表された接続点の位置関係を表す図。実施例５に係るアンテナ電流の分布を模式的に表す図。実施例５に係る給電系の配置の一例を表す図。図１６に表された接続によるアンテナＶＳＷＲ特性の一例を表す図。図１６に表された以外の最短距離接続によるアンテナＶＳＷＲ特性の一例を表す図。本発明の実施例６に係る無線装置の構成を表す図。図１９に表された無線装置の構成をクローズ状態における側面から表す図。

符号の説明

１、４、７無線装置
１１、４１、７１Ａ筐体
１２、４２、７２Ｂ筐体
１３、４３、７３連結部
１４、４４、７４Ａ基板
１５、４５、７５Ａ接地パターン
１６、４６、７６Ｂ基板
１７、４７、７７Ｂ接地パターン
１８、３１、４８、７８無線部
１９、４９、７９給電線路
２０、５０、８０Ａ接続点
２１、５１、８１Ｂ接続点
２２、５２、８２給電点
２３、２４、５３、５４、８３、８４可とう性を有する導体
２３ａ、２４ａ導体の剛性を有する部分
２３ｂ、２４ｂ導体の可とう性を有する部分
２５、２６、２９、３０、５３フレキシブル基板
２５ａ、２５ｂフレキシブル基板２５に含まれる導体
２６ａ、２６ｂフレキシブル基板２６に含まれる導体
２７フレキシブル基板２６に含まれるマイクロストリップ線路
２９ａフレキシブル基板２９に含まれる導体
３２、３３フレキシブル基板３０に含まれる導体
３４入力線路
６仮想平面
８５Ａ接続点
８６Ｂ接続点

Claims

第１の筐体と、
第２の筐体と、
前記第１の筐体及び前記第２の筐体を開閉可能に連結する連結部と、
信号線及びリターン線からなり、終端を使用される帯域に属する無線周波数の信号の前記連結部に設けられた給電点とする給電線路と、
第１の接地パターンを有して前記第１の筐体に内蔵されると共に前記第１の接地パターンは前記給電点の信号線側に接続された第１の接続点を有し、かつ、前記給電点の信号線側と前記第１の接続点とは、前記給電点の信号線側に接続されると共に剛性を有して前記第１の筐体及び前記第２の筐体の開閉に伴う形状変化が抑制された第１の導体と前記第１の接続点に接続された可とう性を有する第２の導体とが接続されることにより接続されてなる第１の基板と、
第２の接地パターンを有して前記第２の筐体に内蔵されると共に前記第２の接地パターンは前記給電点のリターン線側に接続された第２の接続点を有し、かつ、前記給電点のリターン線側と前記第２の接続点とは、前記給電点のリターン線側に接続されると共に剛性を有して前記第１の筐体及び前記第２の筐体の開閉に伴う形状変化が抑制された第３の導体と前記第２の接続点に接続された可とう性を有する第４の導体とが接続されることにより接続されてなる第２の基板と、
前記第２の基板に実装され、前記給電線路の始端が接続された無線部と、
を備えたことを特徴とする無線装置。
前記連結部は、前記第１の筐体及び前記第２の筐体を相互に回動させることにより開閉可能に連結するための回動軸を有し、
前記第１の導体及び前記第３の導体は、前記回動軸に対して平行に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記連結部は、前記第１の筐体及び前記第２の筐体を相互に回動させることにより開閉可能に連結するための回動軸を有し、
前記第１の接地パターンは、全部又は一部が平面をなして形成され、
前記第２の接地パターンは、前記第１の筐体及び前記第２の筐体が閉じられた状態において、全部又は一部が前記第１の接地パターンの全部又は一部がなす平面に平行な平面をなして形成され、
前記第１の接続点及び前記第２の接続点は、前記回動軸及び前記第１の接地パターンの全部又は一部がなす平面に直交すると共に前記第１の接地パターン又は前記第２の接地パターンの面積を等分する仮想平面の両側に位置し、かつ、前記第１の接続点から前記第２の接続点に向かう距離ベクトルの前記回動軸に平行な成分の値が前記使用される帯域の上限周波数に対応する波長の１０分の１以上であるように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記第１の筐体及び前記第２の筐体が閉じられたクローズ状態において前記第２の筐体に相対する前記第１の筐体の面に設けられると共に、前記第１の接地パターンに接続された第１の短絡部と、
前記クローズ状態において前記第１の短絡部に短絡されるように前記第１の筐体に相対する前記第２の筐体の面に設けられると共に、前記第２の接地パターンに接続された第２の短絡部とを
さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記第１の筐体及び前記第２の筐体が閉じられたクローズ状態において前記第２の筐体に相対する前記第１の筐体の面に設けられると共に、前記第１の筐体及び前記第２の筐体が開かれたオープン状態において前記給電点から前記第１の接地パターンに給電された所要の無線周波数の信号の電界強度が最大になる前記第１の接地パターン上の点の近傍に接続された第１の短絡部と、
前記クローズ状態において前記第１の短絡部に短絡されるように前記第１の筐体に相対する前記第２の筐体の面に設けられると共に、前記第２の接地パターンに接続された第２の短絡部とを
さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。