JP4734204B2 - 携帯電話 - Google Patents

Description

本発明は、音声やデータ等を通信する携帯無線機に搭載される内蔵型の携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機に関するものである。

近年、携帯型電話機が発生する電磁波が通話時に人体に与える影響として、単位質量の組織に単位時間に吸収される電磁波エネルギーの比吸収率ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）が評価されている。人体に許容される電磁波の基準を局所ＳＡＲとして基準値を定めており、携帯無線機などの人体の近傍で電磁波を発生する機器はこの基準値以下に抑えることが法規制により義務付けられている。

因みに日本での局所ＳＡＲは、任意の１０g当たりの組織に６分間に吸収されるエネルギー量の平均値が２．０Ｗ／ｋｇ以下となるように定められている。

ところで昨今の携帯無線機は携帯性・デザイン性の観点からアンテナが内蔵される傾向にある。内蔵アンテナとしてはλ／４アンテナが使用される場合が多いが、このλ／４アンテナは筺体のグランド導体やシールドケースにも高周波電流をある程度流すことで携帯無線機全体がアンテナとして動作している。

特にストレート型の携帯無線機においては、アンテナエレメントが通話時等に手で被覆されてアンテナ特性の劣化を避けるため筺体上部に配置されることが多いが、通話時には人体の耳が筺体の受話部付近に密着するため、大きな電流が流れるアンテナの給電部付近が人体頭部にかなり近づくこととなる。このとき、筺体にも高周波電流が流れてアンテナの一部として動作しているため、耳付近の局所ＳＡＲが高くなる場合が多い。

ここでＳＡＲを低減させる方法の一つとして特許文献１に示されるように、導電性平板の一端を接地導体と電気的に短絡すると共に、上記一端よりもアンテナ給電部に近い上記導電性平板の他端を上記接地導体から電気的に開放し、無線通信周波数に対して上記導電性平板における開放端の入力インピーダンスをそれぞれ無限大に近づけることにより、上記給電部から上記導電性平板及び上記接地導体へ流れる上記高周波電流を抑制することでＳＡＲを低減する方法がある。
特開２００１−３０８６２２号公報

しかしながらこの方法は、ＳＡＲを低減するものではあるが常時高周波電流を抑制しているためＳＡＲを考慮する必要の無いデータ通信時や待ち受け時にも利得を低下させており、通信品質が劣化する。

本発明は以上の点を鑑みなされたもので、データ通信時と待ち受け時には利得を高めることで高品質な通信を実現し、通話時には若干利得は下がるが電流分布を変化させることで人体に吸収される電磁波の量を大幅に低減することのできる携帯電話を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の携帯電話は、上記課題を達成するため、同一の周波数帯を用いてデータ通信と音声通信とが可能な携帯電話であって、導電材料を使用して形成された部材と、前記部材に設けられた給電部と、前記給電部から給電されるアンテナエレメントと、前記部材に設けられた接地部と、前記接地部に接地し、前記部材を隔てて前記アンテナエレメントと対向して配置された導電性部材とを有し、前記給電部は前記アンテナエレメントの一端に給電し、前記アンテナエレメントは、前記一端とは異なる端が開放され、前記周波数帯における前記アンテナエレメントの使用周波数に対して略λ／４の長さであり、前記接地部は前記給電部の近傍に設けられ、前記導電性部材は前記略λ／４より短い長さであり、前記接地部とは異なる端が開放されていることを特徴としている。

なお、前記導電性部材の近傍に受話部を有するものとすることができる。

また、前記アンテナエレメント及び前記導電性部材は、前記部材の上端部に配置されるものとすることができる。

また、前記携帯無線機は第一の周波数帯域と、第一の周波数帯域とは異なる第二の周波数帯域とにおいて通信可能であり、前記携帯無線機は前記第一の周波数帯域の通信か前記第二の周波数帯域の通信かを判別した結果に基づいて、前記導電性部材から前記接地部への接続の有無を切り替えるものとすることができる。

また、前記導電性部材と前記接地部との間に、前記導電性部材と前記接地部の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えるものとすることができる。

また、前記導電性部材と前記接地部との間に、リアクタンスを可変にする可変リアクタンスを設けたものとすることができる。

また、前記導電性部材の開放端部と前記部材に設けられた第二の接地部との間に、前記開放端部と前記第二の接地部の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えるものとすることができる。

また、前記導電性部材は、前記導電性部材の開放端部と前記部材上に設けられた導電性パターンとの間に、前記開放端部と前記導電性パターンの接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えるものとすることができる。

以上のような本発明によれば、データ通信時と待ち受け時には利得を高めることで高品質な通信を実現し、通話時には若干利得は下がるが電流分布を変化させることで人体に吸収される電磁波の量を大幅に低減することができる。

（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。本実施の形態における携帯無線機は、図１に示すように、略導電材料を使用して形成され、シールド、プリント基板、及びバッテリ等の構成要素を内蔵する無線部の筐体１と、筐体１の上に配置される板金等の導電性部材で形成された第一のアンテナエレメント１０と、第一のアンテナエレメント１０の給電部１１付近で筺体１に設けられた接地部１８に短絡され筺体１の側面または第一のアンテナエレメントと筺体１を隔てて裏面に配置される板金等の導電性部材で形成された第二のアンテナエレメント１２と、第一のアンテナエレメント１０に筐体１を隔てて対向する受話部１４と、視認用の液晶１５と、操作用のキー１６と、送話部１７とを備えている。

筐体１、第一、第二のアンテナエレメント１０、１２、受話部１４、液晶１５、キー１６、及び送話部１７は、図１に示すように保護用の樹脂筐体２０で被覆されている。また、略Ｌ字形の第一のアンテナエレメント１０は、使用周波数に対して略λ／４の電気的長さを有し、筐体１の上端部かつ側端部における第一の角部２で電源１９から給電部１１において給電されてλ／４アンテナとして動作する。また、略Ｌ字形の第二のアンテナエレメント１２は、前記使用周波数に対して略λ／４よりやや短い電気的長さを有し、第一のアンテナエレメント１０が給電される第一の角部２付近の筐体１上の接地部１８に短絡部１３を通じて短絡される。

次に、本実施の形態における携帯無線機の、基本的な動作について説明する。第一のアンテナエレメント１０の給電部１１付近で第二のアンテナエレメント１２を短絡し、第一のアンテナエレメント１０に依存する筐体上の高周波電流を第二のアンテナエレメント１２にも流すことで、第一のアンテナエレメント１０の共振周波数よりもやや高域側にある第二のアンテナエレメント１２の共振周波数において、前記第一、第二のアンテナエレメント１０、１２が電気的に結合する。

第二のアンテナエレメント１２の共振周波数よりもやや低い周波数では第二のアンテナエレメント１２上に前記第一のアンテナエレメント１０による電流と同相の電流が流れ、第二のアンテナエレメント１２の共振周波数およびそれよりやや低い共振周波数では相互に電流を強め合い利得を高めることができる。この現象を有効共振と呼ぶ。また、第二のアンテナエレメント１２の共振周波数からやや高域側の周波数では第二のアンテナエレメント１２上に第一のアンテナエレメント１０による電流と逆相の電流が流れ、相互に電流を打ち消しあうことで電流分布を変化させるとともに利得が低下する。この現象を不要共振と呼ぶ。第一のアンテナエレメント１０はλ／４アンテナであるため筐体１上にも高周波電流が流れ、筺体１上にも定在波が立ち、一体となってアンテナとして動作して電波が放射される。このとき第一のアンテナエレメント１０の給電部１１がある筺体１の角部２には大きな電流が流れ、第二のアンテナエレメント１２にも電流が流れることとなり第一、第二のアンテナエレメント１０、１２が電気的に結合する。使用周波数の略λ／４よりやや短い第二のアンテナエレメント１２の共振周波数のやや低域側では有効共振が発生することで利得を高め、高域側では不要共振が発生することで利得が低下する。

次に、本実施の形態における携帯無線機を、データ通信に使用する場合の動作について説明する。このような携帯無線機を図４に示すようなデータ通信に使用する場合には、樹脂筺体２０を手３０で握り液晶１５を視認する。この際、一般的には樹脂筺体２０の下部付近を手３０で握るのでアンテナを筺体１の上端部に設置するときには、人体が第一、第二のアンテナエレメント１０、１２に近接しないため、第二のアンテナエレメント１２の有効共振により良好なアンテナ特性が得られ高品質なデータ通信が行える。ここで、図２は図４に示すようなデータ通信時での利得の周波数特性を示している。横軸Ｆは周波数、縦軸Ｇは利得、破線Ａは第一のアンテナエレメント１０単体の場合の特性（第二のアンテナエレメント１２無し）、実線Ｂは第二のアンテナエレメント１２が有る場合の特性を示す。第二のアンテナエレメント１２が有る場合には、第一のアンテナエレメント１０の共振周波数よりやや高い周波数で有効共振しており、第一のアンテナエレメント１０単体の場合よりも良好な特性が得られているため高品質なデータ通信が行える。有効共振が発生している周波数のやや高域側では不要共振が発生しているが、使用帯域外であるため影響はない。

次に、本実施の形態における携帯無線機を、音声通話に使用する場合の動作について説明する。係る携帯無線機を音声通話に使用する場合には、図５に示すように、樹脂筺体２０を手で握り、人体の頭部３１、具体的には耳が受話部１４に密着することになる。第二のアンテナエレメント１２は受話部１４付近に配置されており、誘電率を有した人体頭部３１が近接することにより電気的長さが長くなるため有効共振と不要共振の周波数が伴って低域側へと移動し、使用帯域内で不要共振を発生させることでＳＡＲを低減できる。ここで、図３は図５に示すような音声通話時での利得の周波数特性を示している。横軸Ｆは周波数、縦軸Ｇは利得、破線Ａ’は第一のアンテナエレメント１０単体の場合の特性（第二のアンテナエレメント１２無し）、実線Ｂ’は第二のアンテナエレメント１２が有る場合の特性を示す。第二のアンテナエレメント１２が有る場合には、人体によりデータ通信時には使用帯域外にあった不要共振が使用帯域内へと移動し、第一のアンテナエレメント１０単体の場合よりも利得が低下しているためＳＡＲを低減できる。また、本発明では電流を相互に打ち消しあい利得を低下させると共に電流分布が変化しており、特に、人体頭部が近接する第二のアンテナエレメント１２付近では電流が流れにくくなっているため、単純に送信電力を抑えてＳＡＲを低減させる方法よりもＳＡＲの大幅な低減が期待できる。

以上のように、本実施の形態によれば筺体上にも高周波電流を流すλ／４アンテナを使用した場合において、第二のアンテナエレメント１２の有効共振により、データ通信時には使用帯域内において利得を高めているので高品質な通信が行える。また、通話時には使用帯域内において不要共振を発生させて利得を若干低下させつつ電流分布を変化させているため、ＳＡＲを大幅に低減できる。

なお、上記第１の実施形態において第一のアンテナエレメント１０はλ／４アンテナを使用する場合について説明したが、本発明におけるアンテナはこれに限らず、筺体上に流れる電流を利用して使用周波数で励振されるアンテナであれば良い。また、第一、第二のアンテナエレメント１０、１２は筺体１の短手方向に示したが筺体長手方向に配置しても良い。また、第一、第二のアンテナエレメント１０、１２を筺体の上端部に配置したが、データ通信時には人体が近づかず、通話時には人体が近づく位置であれば上端部でなくても良い。また、第一のアンテナエレメント１０の給電部は、筐体上に電流を効率的に流すため側端部にあることが好ましいが、多少内側でも筐体上に電流を流せれば良い。また、第一、第二のアンテナエレメント１０、１２は筺体１を隔てて略並行かつ同一方向としたが、なす角が±９０度以内であれば第一、第二のアンテナエレメント１０、１２上に流れる電流の位相関係は上記第１の実施形態と同様であり本発明の効果が得られるため、第一、第二のアンテナエレメント１０、１２のなす角が±９０度以内であれば並行でなくても良いし、同一方向でなくても良い。また、受話部１４と反対側の面である樹脂筺体２０の背面にアンテナを配置しても良いが、樹脂筺体２０の上面にアンテナを配置しても良い。また、第一、第二のアンテナエレメント１０、１２は略Ｌ字型として示したが、スペースが不足している場合等には、例えばメアンダ状やヘリカル状等の他の小型化手法を用いても良い。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図７は、本実施の形態によるアンテナ装置の構成例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態によるアンテナ装置１００は、板金等の導電性部材で形成された第一、第二のアンテナエレメント１１０、１２０を有する。第二のアンテナエレメント１２０は、第一のアンテナエレメント１１０の給電部１１１付近で接地される接地部１２４と第二のアンテナエレメント１２０とを接続するマイクロストリップライン１２２の途中に、接地部１２４と第二のアンテナエレメント１２０の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段としてスイッチ１２３を設けることを特徴としている。

スイッチ１２３がＯＮ状態の場合には第二のアンテナエレメント１２０と接地部１２４は接続されており、第二のアンテナエレメント１２０にも電流が流れる。スイッチ１２３がＯＦＦ状態の場合には第二のアンテナエレメント１２０と接地部１２４は開放されており、第二のアンテナエレメント１２０には使用周波数付近で電流が流れない。即ち、第二のアンテナエレメント１２０が配置されていないことと同じことになる。

図６（ａ）は本実施の形態によるデータ通信時における利得の周波数特性を示した図であり、図６（ｂ）は本実施の形態による通話時における利得の周波数特性を示した図である。各図の横軸Ｆは周波数、縦軸Ｇは利得、全て同一の破線Ｃは前記第一のアンテナエレメント単体の場合の特性（第二のアンテナエレメント無し）、実線Ｄ１、Ｄ２は前記第二のアンテナエレメントが有る場合の特性を示す。Ｆ１は第一の帯域における送信帯１、Ｆ２は第一の帯域における受信帯１、Ｆ３は第二の帯域における送信帯２、Ｆ４は第二の帯域における受信帯２を示す。例えば、ＧＳＭ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式を搭載した携帯電話において、第一の帯域としてＤＣＳ帯、第二の帯域としてＷ−ＣＤＭＡ帯を利用するケース等がこれに相当する。

本実施の形態によれば、スイッチ１２３がＯＮ状態では第一の実施の形態と同様に、データ通信時には利得の周波数特性Ｄ１、通話時には利得の周波数特性Ｄ２を示す。従って、第一の帯域使用時においては高品質なデータ通信とＳＡＲを低減した通話を行うことが可能である。また、本実施の形態によれば、スイッチ１２３がＯＦＦ状態では第二のアンテナエレメント１２０の両端が開放されることにより使用周波数付近でアンテナとして動作しないため、データ通信時・通話時ともに第二のアンテナエレメント１２０が無い場合の利得の周波数特性Ｃを示す。

即ち、本実施の形態のスイッチＯＮ状態ではデータ通信時に第二のアンテナエレメント１２０の不要共振が第二の帯域に含まれていたが、本実施の形態によればその不要共振を除去できる。第二の帯域において、送信電力が低い等の理由によりＳＡＲが問題ない場合には、本実施の形態により不要な劣化を除去できるという利点がある。

以下にＤＣＳ帯とＷ−ＣＤＭＡ帯を使用帯域として本実施の形態の具体例を示す。ＤＣＳ帯は世界の都市部を中心に使用される周波数帯域であり、図６における第一の帯域に該当するものとすれば送信帯Ｆ１は１７１０〜１７８５ＭＨｚ、受信帯Ｆ２は１８０５〜１８８０ＭＨｚである。Ｗ−ＣＤＭＡ帯は日本やヨーロッパの一部等で使用される周波数帯域であり、図６における第二の帯域に該当するものとすれば送信帯Ｆ３は１９２０〜１９８０ＭＨｚ、受信帯Ｆ４は２１１０〜２１７０ＭＨｚである。ここで、本発明によればＤＣＳ帯でのデータ通信時には図６（ａ）のように利得を高め、通話時には図６（ｂ）のようにＳＡＲを低減することが可能であるが、データ通信時には図６（ａ）に示すようにＷ−ＣＤＭＡ帯内に不要共振が含まれる場合がある。本実施の形態によればＷ−ＣＤＭＡ帯使用時にはスイッチ１２３をＯＦＦに切り替えれば、図６の第二のアンテナエレメント１２０が無い場合の利得の周波数特性Ｃを示すため劣化を避けることができる。なお、スイッチ１２３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためには、ユーザーが端末を操作することで切り替えても良いし、システムが切り替わると同時に端末が判別し自動的に切り替えても良い。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図８は、本実施の形態によるアンテナ装置の構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態によるアンテナ装置２００は、板金等の導電性部材で形成された第一、第二のアンテナエレメント２１０、２２０を有する。第二のアンテナエレメント２２０は、第一のアンテナエレメント２１０の給電部２１１付近で短絡される短絡部２２１を有し、開放端を筺体２０１に接地するための接続ピン２２５と第二の接地部２２４とを接続するマイクロストリップライン２２２の途中に、接続ピン２２５と第二の接地部２２４の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段としてスイッチ２２３を設けることを特徴としている。

スイッチ２２３がＯＮ状態の場合には接続ピン２２５と第二の接地部２２４は接続され、第二のアンテナエレメントの両端が短絡されるためアンテナとして動作しない。即ち第二のアンテナエレメント２２０が配置されていないことと同じことになるため、第２の実施の形態と同様に第二のアンテナエレメント２２０による有効共振と不要共振を除去することが可能となる。

本実施の形態では、スイッチ２２３をＯＦＦ状態とすれば第二の実施形態でのスイッチ１２３のＯＮ状態と同様である。また、本実施の形態ではスイッチ２２３をＯＮ状態とすれば第二のアンテナエレメント２２０の両端が短絡されることによりアンテナとして動作しないため、第二の実施形態でのスイッチ１２３のＯＦＦ状態と同様である。従って、第２の実施形態と同様、第一の帯域使用時には高品質なデータ通信とＳＡＲを低減した通話を行うことが可能であり、第二の帯域使用時には不要共振を除去できる。

なお、第２の実施形態においてスイッチ１２３をＯＦＦ状態として第二のアンテナエレメント１２０の両端を開放した場合には、使用周波数の略２倍の周波数にとってはλ／２開放素子のアンテナとして見えるため、略２倍の周波数も使用している場合には影響を及ぼす可能性がある。即ち、具体例を示すと、ＧＳＭ帯の送信帯（８８０〜９１５ＭＨｚ）で第二のアンテナエレメント１２０を共振させ、第２の実施形態により第二のアンテナエレメント１２０の両端を開放とした場合、前記ＧＳＭ帯の送信帯域の略２倍の周波数１７６０〜１８３０ＭＨｚを送受信帯域に含むＤＣＳ帯や１８５０〜１９１０ＭＨｚの送信帯域を持つＰＣＳ帯に影響を及ぼす場合がある。

しかし、本実施の形態では第二のアンテナエレメント２２０の両端を短絡するため、有効共振と不要共振を全ての周波数で除去することが可能となり、他の使用帯域に影響を与えないことが可能になるという利点がある。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図９は、本実施の形態によるアンテナ装置の構成例を示す図である。図９に示すように、本実施の形態によるアンテナ装置３００は、板金等の導電性部材で形成された第一、第二のアンテナエレメント３１０、３２０を有し、第二のアンテナエレメント３２０は第一のアンテナエレメント３１０の給電部３１１付近で接地される接地部３２４と第二のアンテナエレメント３２０とを接続するマイクロストリップライン３２２の途中に、周波数調整用の可変リアクタンスとしてバリキャップ３２３を設けることを特徴としている。

バリキャップとはバラクタダイオードのことであり、印加電圧の大小によってキャパシタンスが変化するコンデンサとして動作する。従ってバリキャップ３２３の印加電圧を変えることによって第二のアンテナエレメント３２０の電気的長さを変化させることができる。例えば、バリキャップ３２３の印加電圧を大きくすればキャパシタンスは小さくなるため第二のアンテナエレメント３２０の電気的長さは短くなり、共振周波数は高域側へと移動する。

なお、上記実施形態では可変リアクタンスとして可変キャパシタンスであるバリキャップ３２３を設けたが、バリキャップ３２３の代わりに可変インダクタンスを用いて周波数調整を行っても良い。

このような携帯無線機を用いて図６における第一の帯域の送信帯１と、第二の帯域の送信帯２でのＳＡＲを低減する。本実施の形態による第一の帯域を使用したデータ通信時における利得の周波数特性は、第２の実施の形態の説明に用いたものと同一の図６（ａ）に示し、本実施の形態による第一の帯域を使用した通話時における利得の周波数特性は、第３の実施の形態の説明に用いたものと同一の図６（ｂ）に示す。図６（ｃ）は本実施の形態による第二の帯域を使用したデータ通信時における利得の周波数特性を示した図であり、図６（ｄ）は本実施の形態による第二の帯域を使用した通話時における利得の周波数特性を示した図である。各図の横軸Ｆは周波数、縦軸Ｇは利得、全て同一の破線Ｃは前記第一のアンテナエレメント単体の場合の特性（第二のアンテナエレメント無し）、実線Ｄ１、Ｄ２と同様に実線Ｄ３、Ｄ４は前記第二のアンテナエレメントが有る場合の特性を示す。図６（ａ）、図６（ｂ）と同様に、Ｆ１は第一の帯域における送信帯１、Ｆ２は第一の帯域における受信帯１、Ｆ３は第二の帯域における送信帯２、Ｆ４は第二の帯域における受信帯２を示す。例えば、ＧＳＭ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式を搭載した携帯電話において、第一の帯域としてＤＣＳ帯、第二の帯域としてＷ−ＣＤＭＡ帯を利用するケース等がこれに相当する。

本実施の形態では、バリキャップ３２３の印加電圧が０Ｖのときに、第一の帯域を使用したデータ通信時には利得の周波数特性Ｄ１を示し、通話時には利得の周波数特性Ｄ２を示す。従って、上記実施の形態と同様、第一の帯域使用時には高品質なデータ通信・ＳＡＲを低減した通話を行うことができる。

次に、バリキャップ３２３に印加電圧を与えることで第二のアンテナエレメント３２０の共振周波数を高域側に移動させると、データ通信時に利得の周波数特性Ｄ３を示し、通話時には利得の周波数特性Ｄ４を示す。従って、第二の帯域使用時においても高品質なデータ通信・ＳＡＲを低減した通話を行うことができる。

以上より、本実施の形態によればマルチバンドで高品質なデータ通信が可能であるだけでなく、マルチバンドでＳＡＲを低減した通話が可能であるという利点がある。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１０は、本実施の形態によるアンテナ装置の構成例を示す図である。第２、第４の実施の形態の説明に用いたものと同一の図６（ａ）から図６（ｄ）までは、本実施の形態による利得の周波数特性を示している。

図１０に示すように、本実施の形態によるアンテナ装置４００は、板金等の導電性部材で形成された第一、第二のアンテナエレメント４１０、４２０を有し、第二のアンテナエレメント４２０は第一のアンテナエレメント４１０の給電部４１１付近で短絡される短絡部４２１を有し、開放端を筺体４０１上に設けられた導電性パターン４２６と接続するための接続ピン４２５と導電性パターン４２６の間に、第二のアンテナエレメント４２０の電気的長さを可変にするために導電性パターン４２６との接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段としてスイッチ４２３を設けることを特徴としている。

スイッチ４２３がＯＮ状態の場合には導電性パターン４２６と第二のアンテナエレメント４２０が接続されるため第二のアンテナエレメント４２０の電気的長さが長くなり、スイッチ４２３がＯＦＦ状態の場合よりも第二のアンテナエレメント４２０の共振周波数が低域側に移動する。

本実施の形態では、スイッチ４２３がＯＮ状態の場合は第４の実施の形態におけるバリキャップ３２３の印加電圧が０Ｖの状態と同様である（図６（ａ）のＤ１、図６（ｂ）のＤ２）。また、本実施の形態ではスイッチ４２３がＯＦＦ状態の場合は第４の実施の形態におけるバリキャップ３２３の印加電圧を与えた状態と同様である（図６（ｃ）のＤ３、図６（ｄ）のＤ４）。従って、第４の実施形態と同様、本実施の形態によればマルチバンドで高品質なデータ通信が可能であるだけでなく、マルチバンドでＳＡＲを低減した通話が可能であるという利点がある。

以上のように、第２から第５の実施の形態では第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にすることのメリット等について示したが、前記第二のアンテナエレメントの不要共振による特性劣化が使用帯域内に存在する場合でも、特性劣化を許容できる特性であれば電気的長さを可変にする必要は無い。また、マルチバンドアンテナを想定して説明したが、必要であればシングルバンドアンテナに使用しても良い。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１１は、本実施の形態によるアンテナ装置の構成例を示す図である。図１１に示すように、本実施の形態によるアンテナ装置５００は、板金等の導電性部材で形成された第一、第二のアンテナエレメント５１０、５２０を有する。

ここで、携帯無線機では、液晶を静電気から保護する観点から、液晶の周りに接地部５３１により筺体５０１に接地された銅箔等の導電性部材５３０を配置する場合が多い。本実施の形態では、接地部５３１を第一のアンテナエレメント５１０の給電部５１１付近で筺体５０１に短絡し、接地部５３１付近で第二のアンテナエレメント５２０の短絡部５２１を接続するような構成を取ることで、第一、第二のアンテナエレメント５１０，５２０が結合する。

使用周波数の略λ／４よりやや短い第二のアンテナエレメント５２０により、人体が近接しないデータ通信時には良好な特性が得られるため高品質な通信を行うことができ、人体が第二のアンテナエレメント５２０に近接する通話時には不要共振が使用帯域内に移動することで利得が低下し電流分布を変化させているためＳＡＲを大幅に低減できる。

従って、本実施の形態によれば第二のアンテナエレメント５２０を構成する上で、液晶の静電気対策用である銅箔等の導電性部材と一体設計することにより、第二のアンテナエレメント５２０を接地するための接続ピン等の部品を新規に必要とせずコストの削減が実現できるという利点がある。
変形例の携帯無線機用アンテナは、無線部を内蔵する筺体に、第一、第二のアンテナエレメントを有するものであって、前記第一のアンテナエレメントは前記筺体上に流れる電流を利用して使用周波数で励振し、前記筺体の側端部に該第一のアンテナエレメントを励振するための給電部を有し、前記第二のアンテナエレメントは、通話時に前記第一のアンテナエレメントより人体頭部に近接する位置に前記第一のアンテナエレメントと対向して配置され、前記第一のアンテナエレメントの給電点付近に短絡部を有し、前記第一のアンテナエレメントより短い電気的長さを有することを特徴としている。
なお、前記第一のアンテナエレメントは前記筺体上に流れる電流を利用して使用周波数で励振するため、使用周波数に対して略λ／４の電気的長さを持つλ／４アンテナであるものとすることができる。
また、人体頭部に近接する位置とは受話部の近くであることとすることができる。また、前記第一、第二のアンテナエレメントは、データ通信時には手で被覆されることを避けるため前記筺体の上端部に配置されるものとすることができる。
また、前記第二のアンテナエレメントは、電気的長さを可変にするための手段を備えることが好ましく、その一つとして前記短絡部と前記筺体に設けられた前記接地部との間に、前記短絡部と前記接地部の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えるものとすることができる。
また、前記第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にするための手段として、前記短絡部と前記筺体に設けられた前記接地部との間に、リアクタンスを可変にする可変リアクタンスを備えるものとすることができる。
また、前記第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にするための手段として、前記第二のアンテナエレメントの開放端部と前記筺体に設けられた第二の接地部との間に、前記開放端部と前記第二の接地部の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えるものとすることができる。
また、前記第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にするための手段として、前記第二のアンテナエレメントの開放端部と前記筺体上に設けられた導電性パターンとの接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えるものとすることができる。
さらに、変形例の携帯無線機は、上記課題を達成するために、上記いずれかの携帯無線機用アンテナを含んでなることを特徴としている。
以上のような変形例によれば、筺体上に高周波電流を流すことで動作するアンテナにおいて、人体頭部が近接しないデータ通信時には高品質な通信を提供し、人体頭部が近接する通話時にはＳＡＲを低減できるという効果がある。即ち、第一のアンテナエレメントと第二のアンテナエレメントを電気的に結合させることにより、人体が近接しない場合には使用帯域において電流が同相で加わることで利得を高めることができる。また、人体が近接する場合には使用帯域において電流が逆相で打ち消しあうことで電流分布を変化させつつ利得が低下しているためＳＡＲを大幅に低減できる。また、第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にすることで、他帯域への影響を除去することや、マルチバンドで高品質なデータ通信・ＳＡＲを低減した通話を行うことが可能である。
第１の変形例によれば、第一のアンテナエレメントの給電部付近で第二のアンテナエレメントを短絡し、前記第一のアンテナエレメントに依存する筐体上の高周波電流を前記第二のアンテナエレメントにも流すことで、前記第一のアンテナエレメントの共振周波数よりもやや高域側にある第二のアンテナエレメントの共振周波数において、前記第一、第二のアンテナエレメントが電気的に結合する。前記第二のアンテナエレメントの共振周波数よりもやや低い周波数では前記第二のアンテナエレメント上に前記第一のアンテナエレメントによる電流と同相の電流が流れ、前記第二のアンテナエレメントの共振周波数およびそれよりやや低い共振周波数では相互に電流を強め合い利得を高めることができる。この現象を有効共振と呼ぶ。即ち、前記第二のアンテナエレメントに人体が近接しないデータ通信時には、有効共振により利得を高めている周波数を使用帯域内とすることで、高品質なデータ通信を行うことができる。
また、係る構成によると、前記第二のアンテナエレメントの共振周波数からやや高域側の周波数では前記第二のアンテナエレメント上に前記第一のアンテナエレメントによる電流と逆相の電流が流れ、相互に電流を打ち消しあうことで電流分布を変化させるとともに利得が低下する。この現象を不要共振と呼ぶ。即ち、人体が第二のアンテナエレメントに近接する音声通話時には人体の誘電率による波長短縮効果により使用帯域外にあった不要共振が使用帯域内へと移動することで、若干利得が低下しつつ電流分布を変化させているためＳＡＲを大幅に低減した音声通話を行うことができる。
第２の変形例によれば、前記第一のアンテナエレメントを使用周波数に対して略λ／４の電気的長さにすることで前記第一のアンテナエレメントの給電部付近での電流が最大となるため、前記第一のアンテナエレメントによる筐体上に流れる電流を前記第二のアンテナエレメントに大きく流すことができ、前記第一、第二のアンテナエレメントを電気的に強く結合させることができるため大きな効果が得られる。
第３の変形例によれば、前記第二のアンテナエレメントを受話部付近に配置することで、通話時に人体頭部を前記第二のアンテナエレメントに確実に近づかせることができるため、ＳＡＲを大幅に低減した音声通話を行うことができる。
第４の変形例によれば、前記第一、第二のアンテナエレメントを前記筺体の上端部に配置することで、データ通信時には人体が近づかず高品質なデータ通信を行うことができる。
第５の変形例によれば、前記第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にしているため第二のアンテナエレメントの共振周波数を調整でき、前記不要共振が他の使用周波数帯域に含まれる場合でも通信品質の劣化を回避することができる。
第６の変形例によれば、前記第二のアンテナエレメントの前記短絡部と前記筺体の前記接地部との間に接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段により、前記不要共振が他の使用周波数帯域に含まれる場合でも通信品質の劣化を回避することができる。即ち、前記短絡部と前記筺体の前記接地部との接続をＯＦＦに切り替えて前記短絡部を開放とすることで、使用周波数付近では前記第二のアンテナエレメントには電流が流れなくなり、前記第二のアンテナエレメントを配置していない場合と同じこととなる。従って、他の使用周波数帯域において利得が低下する前記不要共振を除去することができる。
第７の変形例によれば、前記第二のアンテナエレメントの前記短絡部と前記筺体の前記接地部との間に設けた可変リアクタンスにより、前記第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にすることができるため、前記第二のアンテナエレメントの有効共振と不要共振の周波数を伴って移動させることができる。従って、前記不要共振が他の使用周波数帯域に含まれる場合に、可変リアクタンスによって前記第二のアンテナエレメントによる前記不要共振を使用帯域外に移動させることで通信品質の劣化を回避することができる。また、有効共振を他の使用帯域内に移動させることによりマルチバンドで高品質なデータ通信を行うことが可能であり、通話時には不要共振を他の使用送信帯域内に移動させることによりマルチバンドでＳＡＲを低減した通話を行うことができる。また、係る構成によると、前記第二のアンテナエレメントを配置可能なスペースが使用周波数に対して小さい場合、前記可変リアクタンスにより前記第二のアンテナエレメントの電気的長さを可変にすることができるため、スペース不足を補うことができる。
第８の変形例によれば、前記第二のアンテナエレメントの開放端部と前記筺体の前記開放端部付近に設けられた第二の接地部との接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段により、前記不要共振が他の使用周波数帯域に含まれる場合でも通信品質の劣化を回避することができる。即ち、前記開放端を前記切り替え手段により前記第二の接地部との接続をＯＮに切り替えて短絡とすることで、前記第二のアンテナエレメントはアンテナとして動作しなくなり、前記第二のアンテナエレメントを配置していない場合と同じこととなる。従って、他の使用周波数帯域において利得が低下する前記不要共振を除去することができる。
第９の変形例によれば、前記第二のアンテナエレメントの前記開放端と前記筺体上に設けられた導電性パターンとの接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段により、前記第二のアンテナエレメントを複数の周波数で共振させることができるため、前記不要共振が他の使用周波数帯域に含まれる場合でも通信品質の劣化を回避することができる。即ち、前記開放端を前記切り替え手段により前記導電性パターンとの接続をＯＮに切り替えて接続することで、前記第二のアンテナエレメントの電気的長さが長くなるため共振周波数が低域側に移動することとなる。従って、他の使用周波数帯域において利得が低下する前記不要共振を除去することや、他の使用周波数帯域において利得を高めることができる。
第１０の変形例によれば、第１から第９までのいずれかの変形例による携帯無線機用アンテナを使用するため、データ通信時には高品質な通信を行うことが可能であり、且つ、通話時にはＳＡＲを大幅に低減した音声通話を行うことが可能な携帯無線機を得ることができる。

本発明は、音声やデータ等を通信する携帯無線機に搭載される内蔵型の携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機に利用可能である。

本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の実施形態を示す斜視説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機のデータ通信時における利得の周波数特性図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の通話時における利得の周波数特性図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の実施形態におけるデータ通信時の使用状態を示す説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の実施形態における通話時の使用状態を示す説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の実施形態における利得の周波数特性を示す説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の第２の実施形態を示す斜視説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の第３の実施形態を示す斜視説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の第４の実施形態を示す斜視説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の第５の実施形態を示す斜視説明図である。 本発明に係る携帯無線機用アンテナ及び携帯無線機の第６の実施形態を示す斜視説明図である。

符号の説明

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 筺体
２ 角部
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ 第一のアンテナエレメント
１１、１１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 給電部
１２、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０ 第二のアンテナエレメント
１３、１２１、２２１、３２１、４２１ 短絡部
１４ 受話部
１５ 液晶
１６ 操作用キー
１７ 送話部
１８、１２４、３２４、５２１、５３１ 接地部
２０ 樹脂筺体
３０ 手
３１ 人体頭部
１００、２００、３００、４００、５００ アンテナ装置
１２２、２２２、３２２ マイクロストリップライン
１２３、２２３、４２３ スイッチ
２２４ 第二の接地部
２２５、４２５ 接続ピン
３２３ バリキャップ
４２６ 導電性パターン
５３０ 導電性部材

Claims (8)

1. 同一の周波数帯を用いてデータ通信と音声通信とが可能な携帯電話であって、
   導電材料を使用して形成された部材と、
   前記部材に設けられた給電部と、
   前記給電部から給電されるアンテナエレメントと、
   前記部材に設けられた接地部と、
   前記接地部に接地し、前記部材を隔てて前記アンテナエレメントと対向して配置された導電性部材と
   を有し、
   前記給電部は前記アンテナエレメントの一端に給電し、
   前記アンテナエレメントは、前記一端とは異なる端が開放され、前記周波数帯における前記アンテナエレメントの使用周波数に対して略λ／４の長さであり、
   前記接地部は前記給電部の近傍に設けられ、
   前記導電性部材は前記略λ／４より短い長さであり、前記接地部とは異なる端が開放されていることを特徴とする携帯電話。
2. 前記導電性部材の近傍に受話部を有することを特徴とする、請求項１に記載の携帯電話。
3. 前記アンテナエレメント及び前記導電性部材は、前記部材の上端部に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の携帯電話。
4. 前記携帯電話は第一の周波数帯域と、第一の周波数帯域とは異なる第二の周波数帯域とにおいて通信可能であり、
   前記携帯電話は前記第一の周波数帯域の通信か前記第二の周波数帯域の通信かを判別した結果に基づいて、前記導電性部材から前記接地部への接続の有無を切り替えることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の携帯電話。
5. 前記導電性部材と前記接地部との間に、前記導電性部材と前記接地部の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の携帯電話。
6. 前記導電性部材と前記接地部との間に、リアクタンスを可変にする可変リアクタンスを設けたことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の携帯電話。
7. 前記導電性部材の開放端部と前記部材に設けられた第二の接地部との間に、前記開放端部と前記第二の接地部の接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の携帯電話。
8. 前記導電性部材は、前記導電性部材の開放端部と前記部材上に設けられた導電性パターンとの間に、前記開放端部と前記導電性パターンの接続をＯＮ／ＯＦＦする切り替え手段を備えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の携帯電話。

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