JPH09121178A

JPH09121178A - 携帯電話およびそれを用いた携帯電話システム

Info

Publication number: JPH09121178A
Application number: JP8246229A
Authority: JP
Inventors: Richiyaado Guriin Jiyunia Donarudo; リチャードグリーンジュニアドナルド
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1997-05-06
Also published as: US5739790A

Abstract

(57)【要約】【課題】ポータブルアンテナと外部アンテナとを効率
よく接続する。【解決手段】結合アダプタ２０は、ポータブルアンテ
ナ１２を介して携帯電話（ＰＣＳ）を外部アンテナ２２
に接続する。ポータブルアンテナ１２は、電話機本体１
０から引き出された状態であるとき、通常の垂直の双極
アンテナとして作用する。一方、電話機本体１０内部に
収納された状態であるとき、ポータブルアンテナ１２
は、その先端に設けられたチップコネクタ１６が携帯電
話のトランシーバ回路と電気的に接続する。チップコネ
クタ１６が外部アンテナ２２に接続されると、携帯電話
のトランシーバから外部アンテナ２２への伝送路が形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話に用いる
アンテナに関する。より具体的には、携帯電話のアンテ
ナを外部アンテナに接続する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話の様な持ち運び可能な無線機
（以下総称して携帯電話、もしくはＰＣＳと言う）は、
マイク、スピーカ、コントローラ等のハンドセットユニ
ットと、基地局や他の電話と無線連絡するためのアンテ
ナを備える。この種のアンテナは小型の誘導抵抗を有し
た「ラバーダッキー（rubber duckie ）」タイプもしく
はテレスコープタイプのものが用いられている。

【０００３】その移動性より、携帯電話は室内、屋外、
もしくは自動車車内で使用される。しかし、携帯電話が
車内で用いられる場合には、金属製の自動車車体がシー
ルドとして作用し、無線シグナルを制限する恐れがあ
る。従って、一般的に携帯電話を車内で使用する場合に
は、自動車の車外アンテナ等の外部アンテナが要求され
る。

【０００４】この外部アンテナは、更なる利点がある。
例えば、外部アンテナはポータブル性が要求されないの
で、その仕様も少なくて済み、またトランシーバ用に特
化した仕様とすることができる。更に、ハイレベルの無
線を使用者の近くで発生させず、使用者より離れた車外
で発生させることができる。また、外部アンテナとする
ことで、スペースの限られた携帯電話内部のアンテナに
拡張を加えなくて良くなる。

【０００５】携帯電話を外部アンテナにつなぐことは、
通常、結合アダプターを用いる。この結合アダプター
は、同軸ＲＦジャックの様な電気コネクターが通常用い
られる。そして、携帯電話の内部アンテナとこの結合ア
ダプターを用いた外部アンテナとの切換えは携帯電話に
設けられたスイッチにてなされる。しかしながら、この
様にしたのでは、以下のような問題が生じる。通常携帯
電話はその通話時間を最大にすることが求められてお
り、その通話時間はバッテリに依存するため、通話時間
を長くするためにもトランスミッタの効率が問題とな
る。即ち、アンテナから送信される電波の強さは、バッ
テリからトランスミッタに供給される電力の割合に応じ
ることとなる。そして、携帯電話と結合アダプタとをつ
なぐＲＦジャックはシステムに対し接続抵抗が大きく、
トランスミッタの効率低下をきたすこととなる。この効
率低下により通話時間の減少をきたし、さらには、通話
時の感度低下もきたすことになる。

【０００６】しかも、このＲＦジャック、アンテナスイ
ッチ、及びそれらの接続ラインは携帯電話の大きさ及び
重量を増し、ポータブル性を阻害することとなる。併せ
て、これらに伴う部品点数の増大はコストアップ及び製
造性の悪化をきたすこととなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上記問題
点に鑑み、ポータブルアンテナを外部アンテナに接続す
ることにより、話中における性能の低下、送信モード時
の効率低下、受信モード時の感度の低下を低減すること
を目的とする。さらに、携帯電話の大きさ、重量、コス
トの低下を図ることを目的とする。さらに、携帯電話と
アンテナとの間の送信経路中の部品点数を低減すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願発明では、結合アダプタによって、携帯電話のポ
ータブルアンテナを介して、携帯電話を外部アンテナに
接続できるようにした。ポータブルアンテナが携帯電話
の本体から引き出されている場合には、このポータブル
アンテナは通常の垂直の双極アンテナとして作用する。
また、携帯電話の本体に収納されている場合には、その
先端に設けられたコネクタが、携帯電話と接続させる電
極の作用をなす。このチップコネクタは外部アンテナに
接続されるので、携帯電話と外部アンテナとが導通され
る。

【０００９】チップコネクタはポータブルアンテナに一
体に形成され、外部アンテナとの接続は、ポータブルア
ンテナを収納するだけで達成できるので、部品点数の低
減を図ることができる。これにより、携帯電話の大き
さ、重量、コストの低減を図ることができる。さらに、
スイッチの使用、伝送ラインの長さを最小にできるの
で、話中時間、送信効率、受信感度を最適にできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい一実施形
態を、図面を用いて以下に説明する。本発明の携帯電話
システム（以下、ＰＣＳと言う）は、図１に示すように
トランシーバハンドセットのような電話機本体１０を備
えている。ポータブルアンテナ１２は、電話機本体１０
内に配置されており、使用者によって電話機本体１０の
内外に出し入れできるようにスライド可能になってい
る。このポータブルアンテナ１２は、互いに電気的に隔
離された２つの構成部品、具体的には、共通の絶縁ハウ
ジングに配置された放射エレメント１４とチップコネク
タ１６とを備えている。

【００１１】チップコネクタ１６は２つの機能を備えて
いる。第１は、ポータブルアンテナ１２を電話機本体１
０内に収納したときに、チップコネクタ１６が、ＰＣＳ
トランシーバ回路（電話機本体１０内部に配置された電
気回路）と接続し、アンテナコイル１８全体を使って短
いコイルアンテナとして機能する。第２は、ポータブル
アンテナ１２を収納したときに、チップコネクタ１６
が、外部アンテナ２２と接続した結合アダプタ２０との
電気的接続をなす。

【００１２】結合アダプタ２０は整合ネットワーク２４
を備えており、この整合ネットワーク２４は、入力ポー
ト２８にて結合コネクタ２６と接続しており、出力ポー
ト３２にて、伝送ライン３０を介して外部アンテナ２２
と接続している。この整合ネットワーク２４は、後で詳
述するように、一端側のＰＣＳトランシーバと他端側の
伝送ライン３０および外部アンテナ２２との間における
インピーダンス整合接続を形成するために用いられる。

【００１３】通話するためにポータブルアンテナ１２が
引き出されたときは、放射エレメント１４は、ＰＣＳト
ランシーバー回路と接続したリング状のカップリングス
リーブ３４（図２（ａ）に示す）を貫通し、カップリン
グスリーブ３４やＰＣＳトランシーバー回路との間で静
電気的な接続を形成する。上述したように、チップコネ
クタ１６は放射エレメント１４と電気的に隔離されてい
るため、ポータブルアンテナ１２が引き出されたときに
は、チップコネクタ１６は通常のＰＣＳのアンテナとし
て働く。

【００１４】その一方で、ポータブルアンテナ１２が図
２（ｂ）に示すように収納されたときには、放射エレメ
ント１４は、カップリングスリーブ３４から引き戻さ
れ、その代わりに図３に示すように、アンテナコイル１
８の下端部がカップリングスリーブ３４を貫通する。こ
のように、カップリングスリーブ３４を介して、チップ
コネクタ１６とＰＣＳトランシーバー回路との間におけ
る静電気的接続が形成される。そして、アンテナコイル
１８は、ＰＣＳユニット用に搭載されたコイルアンテナ
の抵抗として機能する。

【００１５】このようにポータブルアンテナ１２が収納
されたときには、結合コネクタ２６はチップコネクタ１
６と嵌合し、これによって、カップリングスリーブ３４
とアンテナコイル１８との間の静電気的な接続を通じ
て、ＰＣＳトランシーバー回路と結合アダプタ２０との
間の電気的接続が形成されるようになる。この場合、結
合コネクタ２６の中心導線３６は、アンテナコイル１８
の上端部に設けられたコイルターミナル３８と接続す
る。そして、結合コネクタ２６の金属ケース（以下、ケ
ースという）４０（絶縁体４２によって中心導線３６と
隔離されている）は、ＰＣＳ電話機本体１０の外側面に
設けられた接地コンタクトリング４４と接続する。この
接地コンタクトリング４４が、図３に示すようにＰＣＳ
システムのグランドに接続されているため、結合コネク
タ２６も同様に接地される。

【００１６】中心導線３６とケース４０は結合アダプタ
２０において整合ネットワーク２４の入力ポート２８に
接続され、整合ネットワーク２４の出力ポート３２は伝
送ライン３０と外部アンテナ２２に接続される。そし
て、ポータブルアンテナ１２が収納され、チップコネク
タ１６が結合コネクタ２６に接続されている場合は、Ｐ
ＣＳトランシーバー回路は整合ネットワーク２４を介し
て外部アンテナ２２に接続される。なお、この整合ネッ
トワーク２４はＰＣＳトランシーバー回路と外部アンテ
ナ２２との間のインピーダンスの整合を図るものであ
る。この態様においては、アンテナコイル１８は、もは
やアンテナとしては機能せず、むしろＰＣＳトランシー
バー回路にとってはアンテナ負荷の一部のようなもので
あり、またそのように扱った方が好都合であろう。

【００１７】図４（ａ）〜（ｈ）は、整合ネットワーク
２４に用いられる様々なインピーダンス整合回路を示し
ており、π型ネットワーク（図４（ｂ））、Ｔ型ネット
ワーク（図４（ｄ））、およびＬ型ネットワーク（図４
（ｅ））がここに含まれる。他の回路構成でも適用は可
能である。例えば、図４（ａ）および図４（ｃ）〜
（ｅ）の回路において、入力側のインダクタンス素子を
選択的に取り除きアンテナコイル１８をその部位に用い
ることも可能であり、組み合わせて用いてもよい。ま
た、これらの回路において、ある特定の周波数帯を得る
ための各素子の値は当業者であれば前もって計算してお
くことができる。

【００１８】図５は、結合アダプタ２０にＰＣＳ電話機
本体１０を組付けたときの代表的な態様の側面図であ
る。この図に示すように、結合アダプタ２０は携帯電話
の受け台を形成しており、この受け台はオーディオ、コ
ントロールおよび受け台コネクタ４６を介してＰＣＳに
接続される接続部を備えている。また、外部アンテナと
の接続部も備えている。この態様において、ケース４０
は、ＰＣＳ電話機本体１０がスムーズに受け台に収納さ
れるように前記アダプタの外面に開口する半筒形状であ
ることが望ましい。さらに、整合ネットワーク２４はプ
リント回路板４８に備えられていてもよく、このプリン
ト回路板４８は伝送ライン３０の一部を構成するととも
に各要素間の接続部もなしている。そして、プリント回
路板４８は３層の導電体層からなっており、中央の導電
体層がＰＣＳトランシーバーからのＲＦ信号を受けるの
に用いられることが好ましい。

【００１９】さらに、ＰＣＳシステムと結合アダプタ２
０との間の接続部材を減らすべく、本発明の第２実施例
ではケース４０と接地コンタクトリング４４との間の接
続部材にかえて、図６に示すようにＰＣＳ電話機本体１
０と接地板５０との間にキャパシティブカップリングを
用いている。このようにして、ＰＣＳ電話機本体１０が
結合アダプタ２０の受け台に設置されているとき、ＰＣ
Ｓ電話機本体１０内部の接地面は結合アダプタ２０の接
地板５０に接し、これらの間に静電気的な結合が形成さ
れる。これにより、ケース４０を結合コネクタ２６から
取り除くことができ、図７（ａ）および図７（ｂ）に示
すように接地コンタクトリング４４もＰＣＳ電話機本体
１０から除くことができる。

【００２０】本発明は、図に基づいて説明した最適実施
例の態様に限定されるものではなく、当業者の技術知識
に基づいて様々な変更や変形が可能であることを注意さ
れたい。例えば、本発明はＰＣＳシステムに適用される
ことに限定されるものではなく、他のラジオ通信システ
ムやポータブル通信ユニットに適用できるものである。
また、特別な電気的手段あるいはここで示したキャパシ
ティブカップリングを使用する必要はなく、代わりに種
々ある適当な接続技術を使用することも可能である。ま
た、整合ネットワークはここに示された回路構成やイン
ピーダンス整合機能を備えるものに限られるものではな
く、グランドとの接続やアンテナカップリング接続にお
ける様々な機能を有するものであってもよい。

【００２１】また、ポータブルアンテナはアンテナコイ
ルに限られるものではなく、結合アダプタに直接カップ
リングされるものであってもよい。このような変更や変
形は、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的範囲に
含まれるものとして理解されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である携帯電話システムの基本的な構造
を示す図である。

【図２】図２（ａ）はポータブルアンテナを使用する状
態を示す図であり、図２（ｂ）は外部アンテナを使用す
る図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるチップコネ
クタと結合コネクタの断面図である。

【図４】図４（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ、本発明に適し
た整合ネットワークのさまざまな例を示す回路図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施の形態における携帯電話シ
ステムの部分断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における携帯電話シ
ステムの部分断面図である。

【図７】図７（ａ）は本発明の第２の実施の形態におけ
るチップコネクタの斜視図であり、図７（ｂ）は本発明
の第２の実施の形態におけるチップコネクタの断面図で
ある。

【符号の説明】

１０電話機本体１２ポータブルアンテナ１４放射エレメント１６チップコネクタ１８アンテナコイル２０結合アダプタ２２外部アンテナ２４整合ネットワーク２６結合コネクタ２８入力ポート３０伝送ライン３２出力ポート３４カップリングスリーブ４４接地コンタクトリング５０接地板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】携帯電話であって、電気回路が内部に配置されたユニット本体（１０）と、前記ユニット本体（１０）に対して選択的に位置を変え
ることができるアンテナ手段（１２）とからなり、前記
アンテナ手段（１２）は、前記ユニット本体（１０）に
対して第１の位置の関係にあるときに、前記電気回路か
らのエネルギーを放射してアンテナとして機能すると共
に、前記ユニット本体（１０）に対して第２の位置の関
係にあるときに、前記電気回路と外部アンテナとを電気
的に接続する電気的コネクタとして機能することを特徴
とする携帯電話。
【請求項２】請求項１に記載の携帯電話において、前記アンテナ手段（１２）は、前記第１の位置においてエネルギーを放射する前記アン
テナとして機能する放射エレメント（１４）と、前記第２の位置において前記電気的コネクタとして機能
するチップコネクタ（１６）とからなることを特徴とす
る携帯電話。
【請求項３】請求項２に記載の携帯電話において、前記アンテナ手段（１２）は、前記ユニット本体（１
０）の内部にスライド可能に設けられており、前記第１の位置は、前記ユニット本体（１０）から前記
アンテナ手段（１２）が引き出された状態のときであ
り、前記第２の位置は、前記ユニット本体（１０）から前記
アンテナ手段（１２）が収納された状態のときであるこ
とを特徴とする携帯電話。
【請求項４】請求項２に記載の携帯電話において、前記放射エレメント（１４）は、前記第１の位置におい
て前記電気回路と電気的に接続されており、前記チップコネクタ（１６）は、前記第２の位置におい
て前記電気回路と電気的に接続されていることを特徴と
する携帯電話。
【請求項５】請求項２に記載の携帯電話において、前記チップコネクタ（１６）は、前記第２の位置におい
てコイルアンテナとして機能することができるアンテナ
コイル（１８）を具備したことを特徴とする携帯電話。
【請求項６】請求項２に記載の携帯電話において、さ
らに、前記アンテナ手段（１２）の周囲で前記ユニット本体
（１０）の内部には前記アンテナ手段（１２）と静電的
に結合するカップリングスリーブ（３４）が設けられて
おり、前記カップリングスリーブ（３４）は、前記電気
回路と電気的に接続されおり、かつ、前記第１の位置に
おいて前記放射エレメント（１４）と静電的に連結さ
れ、前記第２の位置において前記チップコネクタ（１
６）と静電的に連結されるように設定されていることを
特徴とする携帯電話。
【請求項７】請求項２に記載の携帯電話において、さ
らに、前記電気回路の接地側に電気的に接続された前記ユニッ
ト本体（１０）の外部に配置された接地コンタクトリン
グ（４４）を有し、前記接地コンタクトリング（４４）は、前記第２の位置
において前記外部アンテナ（２２）と電気的に接続され
ることを特徴とする携帯電話。
【請求項８】請求項２に記載の携帯電話において、さ
らに、前記電気回路に接続された前記ユニット本体（１０）中
の接地板を有し、前記ユニット本体（１０）の接地板と前記第２の位置に
おいて前記外部アンテナ（２２）の接地板（５０）と
は、お互い容量結合を形成することを特徴とする携帯電
話。
【請求項９】携帯電話システムであって、携帯電話は、電気回路が内部に設けられたユニット本体（１０）と、前記ユニット本体（１０）にスライド可能に設けられポ
ータブルアンテナ（１２）とからなり、前記ポータブル
アンテナ（１２）が前記ユニット本体（１０）から引き
出された第１の位置のときに、前記電気回路と前記ポー
タブルアンテナ（１２）の放射エレメント（１４）とが
電気的に接続されるように設定されており、前記ポータ
ブルアンテナ（１２）が前記ユニット本体（１０）に収
納された第２の位置のときに、前記電気回路と前記ポー
タブルアンテナ（１２）先端のチップコネクタ（１６）
とが電気的に接続されるように設定されており、結合アダプタ（２０）は、前記携帯電話を受け入れ可能になっており、前記チップコネクタ（１６）と電気的に接続されるよう
に設けられた結合コネクタ（２６）と、前記結合コネクタ（２６）と接続された入力ポート（２
８）を有する電気整合回路（２４）と、前記電気整合回路（２４）の出力ポート（３２）に一端
が接続された伝送ライン（３０）と、前記伝送ライン（３０）の他端に接続された外部アンテ
ナ（２２）とからなり、前記電気整合回路（２４）は、
前記携帯電話の前記電気回路と前記伝送ライン（３０）
及び前記外部アンテナ（２２）とのインピーダンス整合
機能を備えたことを特徴とする携帯電話システム。
【請求項１０】請求項９に記載の携帯電話システムに
おいて、前記チップコネクタ（１６）は、前記第２の位置におい
てコイルアンテナとして機能するアンテナコイル（１
８）を具備することを特徴とする携帯電話システム。
【請求項１１】請求項１０に記載の携帯電話システム
において、前記アンテナコイル（１８）は、前記チップコネクタ
（１６）が前記結合コネクタ（２６）に接続されたとき
にアンテナ負荷として作用することを特徴とする携帯電
話システム。
【請求項１２】請求項１０に記載の携帯電話システム
において、前記電気回路と、前記アンテナコイル（１８）と、前記
電気整合回路（２４）と、前記伝送ライン（３０）と前
記外部アンテナ（２２）とによって、前記結合アダプタ
（２０）が前記携帯電話を受け入れたときに、直列回路
が形成されることを特徴とする携帯電話システム。
【請求項１３】請求項９に記載の携帯電話システムに
おいて、前記結合コネクタ（２６）は、半円筒形状であることを
特徴とする携帯電話システム。
【請求項１４】請求項９に記載の携帯電話システムに
おいて、さらに、前記ポータブルアンテナ（１２）の周りでかつ前記ユニ
ット本体（１０）の中に容量結合スリーブ（３４）が設
けられており、この容量結合スリーブ（３４）は、前記
ポータブルアンテナ（１２）が前記ユニット本体（１
０）から引き出されたときに、前記放射エレメント（１
４）と共に容量結合接続を形成し、前記ポータブルアン
テナ（１２）が前記ユニット本体（１０）に収納された
ときに、前記チップコネクタ（１６）と共に容量結合し
て、前記電気回路と電気的に接続されることを特徴とす
る携帯電話システム。
【請求項１５】請求項９に記載の携帯電話システムに
おいて、さらに、前記電気回路の接地側に接触した前記ユニット本体（１
０）の外部に配置された接地コンタクトリング（４４）
を有し、前記接地コンタクトリング（４４）は、前記ポータブル
アンテナ（１２）が収納され、かつ、前記チップコネク
タ（１６）が前記結合コネクタ（２６）に接続されたと
きに、前記外部アンテナと電気的に接続されることを特
徴とする携帯電話システム。
【請求項１６】請求項９に記載の携帯電話システムに
おいて、さらに、前記電気回路に接続された前記ユニット本体中の接地板
と、前記外部アンテナ（２２）の接地側に接続された前記結
合アダプタ（２０）内の接地板（５０）とを有し、前記ユニット本体（１０）内の接地板と前記結合アダプ
タ（２０）内の接地板（５０）とは、前記携帯電話が前
記結合アダプタ（２０）内に収納されたときに、お互い
容量結合を形成することを特徴とする携帯電話システ
ム。