(57)【要約】【課題】開閉のいずれの状態においても広帯域に高い放射効率を得ることができる折畳式の携帯無線機を提供する。【解決手段】携帯無線機１００は、第１の筐体を構成する下筐体１０１と、第２の筐体を構成する上筐体１０２と、これら下筐体１０１と上筐体１０２とを回動自在に連結するヒンジ部１０３と、第１の回路基板１０４と、第２の回路基板１０５と、アンテナ素子１０６と、無線回路１０７と、インピーダンス整合回路１０８と、第１の回路基板１０４と第２の回路基板１０５とを接続する信号線１０９と、導体素子１１０とから構成され、導体素子１１０は長さが動作周波数の１／４波長で上筐体１０２のヒンジ部１０３に配置される。導体素子１１０は、上筐体１０２に配置された第２の回路基板１０５のグラウンド部に電気的に接続され、その接続位置を筐体幅方向中心からアンテナ素子１０６の給電点１１１の対向側の端部の間に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１筐体と、
前記第１筐体に設けられ、長手方向の長さが動作周波数の略１／２波長である第１回路基板と、
第２筐体と、
前記第２筐体に設けられ、長手方向の長さが動作周波数の略１／２波長である第２回路基板と、
前記第１筐体と前記第２筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、
前記第１回路基板上に配置された無線回路と、
前記第１筐体の前記ヒンジ部側に配置され、前記無線回路に接続されたアンテナ素子と、
前記第２筐体の前記ヒンジ部側に配置され、電気長が動作周波数の略１／４波長である導体素子と、を備え、
前記導体素子の一端は、前記ヒンジ部に近接する前記第２回路基板の中央から前記アンテナ素子の給電位置の対向側に短絡されることを特徴とする携帯無線機。
【請求項２】
前記アンテナ素子は、前記ヒンジ部に配置される導電性のヒンジ部材であることを特徴とする請求項１記載の携帯無線機。
【請求項３】
前記導体素子は、ミアンダ形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯無線機。
【請求項４】
前記導体素子は、リアクタンス素子を介して、第２回路基板に電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の携帯無線機。
【請求項５】
前記導体素子は、帯域遮断回路を介して、第２回路基板に電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉のいずれの状態においても広帯域でかつ高効率なアンテナ性能を有する折畳式の携帯無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なタイプの携帯電話機が数多く開発されているが、中でもヒンジ部を中心として上筐体と下筐体が開閉する折畳式のものが広く普及している。また、近年の携帯電話機は持ち運びやすさやデザイン性の観点から小型でかつ薄型のものが求められると同時に、国内だけでなく海外などの様々な地域で使用されるために多くの周波数帯（例えば、国内では８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、海外では９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯などがある）への対応が求められている。このため、アンテナには小型内蔵化に加え、開閉いずれの状態においても広帯域性を確保することが大きな課題となる。
【０００３】
折畳式の携帯電話機におけるアンテナ素子は、一般的には通話時の手の影響などの問題からヒンジ部に内蔵されることが多いが、このような内蔵アンテナとして、例えば、金属性のヒンジ導体に共振素子を追加し、それらをアンテナとして動作させることで、マルチバンド化を実現するという技術が知られている。
【０００４】
また、開閉のいずれの状態においても広帯域で高いアンテナ性能を確保する技術として、例えば、特許文献１に開示されているようなアンテナシステムが提案されている。このアンテナシステムは、開き状態では上筐体に配置された導体板と下筐体内に配置された回路基板をダイポールアンテナとして動作させ、閉じ状態では下筐体のボトム部に配置したモノポールアンテナを動作させるものである。このとき、閉じ状態において上筐体の導体板のモノポールアンテナ素子と重なる部分を分離させることにより、閉じ状態での広帯域化を実現している。これにより、開閉いずれの状態においても広帯域なアンテナ性能を実現することができる。
【０００５】
ところで、携帯電話機を小型化する目的のために、上記複数の周波数帯を１つあるいは少数のアンテナ素子でカバーしようとする場合、特定の周波数のみアンテナ性能が劣化する現象が発生する場合がある。この劣化を低減する手法として、例えば、特許文献２や特許文献３に開示されているような、短絡導体を用いる手法が提案されている。
【０００６】
特許文献２に示されているアンテナは、特定の周波数のみＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ）を規制値以下に低減するものである。上下回路基板を接続するフレキシブルケーブルの下部回路基板との接続部近傍に短絡導体を配置することにより、２ＧＨｚ帯のＳＡＲを低減することができる。
【０００７】
また、特許文献３に示されているアンテナは、机上において高いアンテナ性能を実現するために、ヒンジ部に配置された給電部近傍において上下回路基板を接続し、上筐体内の上回路基板の接続位置近傍に短絡導体を配置するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−０１４１２８号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／００４４９９号
【特許文献３】国際公開第２００６／１１２１６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ヒンジ部に内蔵されたヒンジ導体を用いたマルチバンドアンテナでは、図７に示すように、折畳式の携帯電話機の筐体長が約１波長（上下筐体長がそれぞれ約１／２波長）となる周波数帯において、上下回路基板に逆相の電流が流れるため、閉じ状態で高い放射効率が得られないという問題がある。例えば、一般的な折畳式の携帯電話機の上下筐体長はそれぞれ約１００ｍｍであることから、１．５ＧＨｚ帯に対応することが難しいと言える。
【００１０】
また、特許文献１のアンテナシステムでは、開閉でアンテナ素子を切り換える制御が必要となるため、構成が複雑になるという問題がある。また、特許文献２及び３のアンテナにおいても、前述のように、筐体長が約１波長（上筐体及び下筐体がそれぞれ１／２波長）となる周波数帯においては、閉じ状態で高いアンテナ性能が得られないという課題がある。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、携帯電話機の筐体長が約１波長となる特定の周波数帯において、開閉いずれの状態でもアンテナ切換を行わずに高いアンテナ性能を実現するものであり、これにより開閉いずれの状態でも広帯域な高いアンテナ性能を実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の携帯無線機は、第１筐体と、前記第１筐体に設けられ、長手方向の長さが動作周波数の略１／２波長である第１回路基板と、第２筐体と、前記第２筐体に設けられ、長手方向の長さが動作周波数の略１／２波長である第２回路基板と、前記第１筐体と前記第２筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、前記第１回路基板上に配置された無線回路と、前記第１筐体の前記ヒンジ部側に配置され、前記無線回路に接続されたアンテナ素子と、前記第２筐体の前記ヒンジ部側に配置され、電気長が動作周波数の略１／４波長である導体素子と、を備え、前記導体素子の一端が前記ヒンジ部に近接する前記第２回路基板の中央から前記アンテナ素子の給電位置の対向側に短絡される構成を採る。この構成によれば、筐体長が１波長となる周波数帯においても、開いた状態で高い放射効率を維持しながら、折畳み状態においても高い放射効率を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の携帯無線機は、前記アンテナ素子が前記ヒンジ部に配置される導電性のヒンジ部材である構成を採る。この構成によれば、既存部品をアンテナ素子として用いるため、アンテナ部品を必要とせず低コスト化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の携帯無線機は、前記導体素子がミアンダ形状である構成を採る。この構成によれば、導体素子を小型化することができる。
【００１５】
また、本発明の携帯無線機は、前記導体素子がリアクタンス素子を介して、第２回路基板に電気的に接続される構成を採る。この構成によれば、導体素子の小型化を図ることができるとともに、共振周波数を容易に調整することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の携帯無線機は、前記導体素子が帯域遮断回路を介して、第２回路基板に電気的に接続される構成を採る。この構成によれば、アンテナ素子と導体素子とが結合する周波数帯を遮断することができるため、アンテナ性能の結合劣化を低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の携帯無線機によれば、動作周波数において下筐体及び上筐体の長手方向がそれぞれ１／２波長で筐体全長が１波長となる場合であっても、開閉のいずれの状態においても高い放射効率を得ることができる。これにより、広帯域に高いアンテナ性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線機の開いた状態を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線機の閉じた状態を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線機の他の構成を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線機の他の構成を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る携帯無線機の開いた状態を示す図
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る携帯無線機の他の構成を示す図
【図７】従来構成の携帯無線機の閉じた状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機１００の開いた状態を示すものであり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機１００の閉じて折り畳んだ状態を示すものである。
【００２１】
携帯無線機１００は、第１の筐体を構成する下筐体１０１と、第２の筐体を構成する上筐体１０２と、これら下筐体１０１と上筐体１０２とを回動自在に連結するヒンジ部１０３と、第１の回路基板１０４と、第２の回路基板１０５と、アンテナ素子１０６と、無線回路１０７と、インピーダンス整合回路１０８と、第１の回路基板１０４と第２の回路基板１０５とを接続する信号線１０９と、導体素子１１０とから構成される。以下に、各構成について詳細に説明する。
【００２２】
下筐体１０１は、図示以外の操作部、第１の回路基板１０４、アンテナ素子１０６、無線回路１０７、インピーダンス整合回路１０８を備える。上筐体１０２は、図示以外の表示部、第２の回路基板１０５、導体素子１１０を備える。
【００２３】
下筐体１０１と上筐体１０２は、ヒンジ部１０３で連結され、回動自在に動作する。ヒンジ部１０３は、回転軸が配置される場所のことであり、本発明では図１（Ａ）の点線で囲まれた下筐体１０１と上筐体１０２のことを指す。このとき、回転軸は図１（Ｂ）に示されるように下筐体１０１側のヒンジ部１０３に配置される。第１の回路基板１０４及び第２の回路基板１０５は、略全面に渡ってグラウンド部が設けられている。アンテナ素子１０６は、下筐体１０１のヒンジ部１０３側の端部に配置され、第１の回路基板１０４の端部の給電点１１１を介して励振される。このとき、アンテナ素子１０６は、動作周波数の１／４波長に設定され、モノポールアンテナとして動作する。
【００２４】
無線回路１０７は、下筐体１０１内の第１の回路基板１０４上に配置され、第１の回路基板１０４のグラウンド部と電気的に接続される。また、無線回路１０７は、インピーダンス整合回路１０８と電気的に接続される。インピーダンス整合回路１０８は、アンテナ素子１０６と無線回路１０７との間に挿入され、アンテナ素子１０６と無線回路１０７との間のインピーダンス整合を取っている。
【００２５】
信号線１０９は、例えば、複数の信号ライン及びグラウンド線からなるフレキシブルケーブルで構成され、第１の回路基板１０４に実装される図示以外の制御回路に代表される回路部品と第２の回路基板１０５に実装される図示以外の液晶表示部等に代表される回路部品とをヒンジ部１０３を介して電気的に接続している。このとき、アンテナ素子１０６の放射効率を高くするために、信号線１０９はアンテナ素子１０６の給電点１１１とは所定の間隔を離して第１の回路基板１０４に接続される。ここで、給電点１１１と信号線１０９の接続位置は、第１の回路基板１０４の幅方向において両端にそれぞれ配置することが望ましい。また、第２の回路基板１０５とは、ケーブルの引き回しや断線防止の観点から、第１の回路基板１０４と接続される側に接続される。
【００２６】
導体素子１１０は、上筐体１０２のヒンジ部１０３側の端部に配置される。このとき、導体素子１１０は、第２の回路基板１０５のグラウンド部と電気的に接続され、アンテナ素子１０６の給電点１１１と筐体幅方向に対して対向する位置、例えば、筐体幅方向中心から給電点１１１の対向側の端部の間の位置に接続される。
【００２７】
次に、上記のように構成された携帯無線機のアンテナの動作を図２及び図３を用いて詳細に説明する。ここで、動作周波数を１．５ＧＨｚ帯とする。
【００２８】
まず、下筐体１０１と上筐体１０２が折り畳まれた状態、つまり閉じた状態における動作について説明する。携帯無線機に代表される携帯電話機、特に折畳式の携帯電話機は、持ち運びやすさなどの観点から一般的に上下筐体の長手方向の長さが１００ｍｍ程度に設定され、この長さは１．５ＧＨｚにおいて約半波長となる。これにより、閉じた状態において、アンテナ素子１０６をモノポールアンテナ動作させると、図７に示すように、従来の携帯無線機では第１の回路基板１０４のグラウンドパターンに電流７０１が分布することになる。また、第２の回路基板１０５のグラウンドパターンには、信号線１０９を介して電流７０２が分布する。電流７０１及び７０２の矢印の向きは電流の位相を示している。このように、筐体の長手方向の長さが動作周波数の半波長である場合、下筐体１０１の第１の回路基板１０４に分布する電流７０１と上筐体１０２の第２の回路基板１０５に分布する電流７０２は逆相となり打ち消しあうことから、放射抵抗が低くなり放射効率が大幅に劣化することになる。
【００２９】
そこで、図２に示すように上筐体１０２のヒンジ部１０３に第２の回路基板１０５のグラウンド部に電気的に接続した長さが約５０ｍｍ（１／４波長）の導体素子１１０を配置することにより、導体素子１１０上に電流１１４が分布することになる。これにより、下筐体１０１の第１の回路基板１０４に分布する電流１１２と上筐体１０２の第２の回路基板１０５に分布する電流１１３は逆相で打ち消す一方で、電流１１２と電流１１４は強め合うことになるため、放射抵抗が高くなり放射効率が改善することになる。このとき、信号線１０９が第２の回路基板１０５に接続される位置近傍で、第２の回路基板１０５の筐体幅方向中心から給電点１１１と対向側に導体素子１１０を接続することが望ましく、これにより電流がより導体素子１１０上に分布しやすくなり放射効率の改善効果が高くなる。
【００３０】
次に、下筐体１０１と上筐体１０２が開いた状態における動作について説明する。開いた状態においては、第１の回路基板１０４のグラウンドパターンに流れる電流１１２と第２の回路基板１０５のグラウンドパターンに流れる電流１１３の向きは同じとなることから、１波長のダイポールアンテナとして動作する。すなわち、開いた状態においては、携帯無線機の筐体全体をアンテナとして動作することができるため、高い放射効率を得ることができる。導体素子１１０を追加することにより逆位相の電流が生じるため、多少の効率劣化は見られるが、劣化量は小さく元々の放射効率が高いことから、アンテナ性能への影響は小さい。なお、信号線１０９と第１の回路基板１０４及び第２の回路基板１０５との接続位置を給電点１１１から筐体幅方向と対向する位置とすることにより、放射抵抗を高くすることができ、放射効率をより高くすることができる。
【００３１】
以上のように、第１の実施の形態によれば、折畳式の携帯無線機において、上筐体のヒンジ部に導体素子を配置し、第２の回路基板のグラウンド部にアンテナ素子の給電点と筐体幅方向に対して反対側の位置に電気的に接続することにより、動作周波数において下筐体及び上筐体の長手方向が１／２波長の場合であっても、開いた状態で高い放射効率を維持しながら、折畳み状態においても高い放射効率を得ることができる。
【００３２】
なお、本実施例では、下筐体のヒンジ部にモノポールアンテナ素子を配置したが、図３に示すようにヒンジ構造を実現するために必要となるヒンジ導体１１５をアンテナ素子として用いても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、本実施例では、導体素子を直線形状としたが、図４に示すようにミアンダ形状のアンテナ素子１１６としても同等の効果を得ることができる。
（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５及び図６を参照しながら詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係る携帯無線機２００の開いた状態を示すものである。図５において、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００３４】
携帯無線機２００は、第１の実施の形態に示す携帯無線機１００において、導体素子１１０をリアクタンス素子２０１を介して第２の回路基板１０５に電気的に接続したものである。
【００３５】
リアクタンス素子２０１は、例えば、インダクタンスであり、導体素子１１０と第２の回路基板１０５のグラウンド部の間に挿入される。これにより、導体素子１１０の長さを短縮化できるため素子の小型化を図ることができるとともに、導体素子１１０の共振周波数を容易に調整することできる。
【００３６】
また、図６は、図５に示す構成において、リアクタンス素子２０１と第２の回路基板１０５との間に帯域遮断回路２０２を挿入したものである。
【００３７】
帯域遮断回路２０２は、例えば、ＬＣを並列に接続したノッチフィルタから構成される。これにより、導体素子１１０とヒンジ部１０３に配置されるアンテナ素子１０６とが電磁界的に結合する周波数帯を遮断することが可能となり、結合によるアンテナ性能の劣化を低減することができる。
【００３８】
以上のように、第２の実施の形態によれば、導体素子をリアクタンス素子を介して第２の回路基板のグラウンド部に接続することにより、導体素子の小型化を図ることができるとともに、共振周波数を容易に調整することが可能となる。また、帯域遮断回路を導体素子と第２の回路基板との間に挿入することで、アンテナ素子と導体素子とが結合する周波数帯を遮断することができ、アンテナ性能の結合劣化を低減することができる。
【００３９】
なお、本実施例では、導体素子、リアクタンス素子、帯域遮断回路の順序で第２の回路基板のグラウンド部に接続したが、導体素子、帯域遮断回路、リアクタンス素子の順序で第２の回路基板のグラウンド部に接続しても同様の効果が得られる。
【００４０】
また、本実施例では、帯域遮断回路を１つとして説明したが、複数の帯域を遮断する必要がある場合は、それに応じて帯域遮断回路を複数接続してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の携帯無線機は、閉じ、開きのいずれの状態においても広帯域に高い放射効率が得られるという効果を有し、例えば、折畳式の携帯電話機など携帯無線機に有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１００    携帯無線機
１０１    下筐体
１０２    上筐体
１０３    ヒンジ部
１０４    第１の回路基板
１０５    第２の回路基板
１０６    アンテナ素子
１０７    無線回路
１０８    インピーダンス整合回路
１０９    信号線
１１０    導体素子
１１１    給電点
【図１】
2010278609.tif 000003
【図２】
2010278609.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010278609.tif 000007
【図６】
2010278609.tif 000008
【図７】
2010278609.tif 000009