(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信用の複数のアンテナに対して給電可能な、表面にグランドパターンが形成された回路基板であって、
上記複数のアンテナはそれぞれ、異なる周波数帯で動作し、かつ、各アンテナの給電位置が他のアンテナの給電位置と互いに独立して決められるものであり、
上記グランドパターンの一部が切除されることにより形成された切り欠き部と、
上記切り欠き部に、上記複数のアンテナの上記異なる周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部と、を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
無線通信用のアンテナに対して給電可能な、表面にグランドパターンが形成された回路基板であって、
上記アンテナは、複数の周波数帯で動作するものであり、
上記グランドパターンの一部が切除されることにより形成された切り欠き部と、
上記切り欠き部に、上記アンテナの上記複数の周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部と、を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項３】
上記切り欠き部は、上記複数のアンテナに給電する給電部それぞれから、その給電部が給電するアンテナの動作する周波数帯の４分の１波長以内の距離に設けられることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項４】
上記切り欠き部は、上記アンテナに給電する給電部から、上記複数の周波数帯それぞれの４分の１波長以内の距離に設けられることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項５】
上記電流制御部は、インダクタおよびコンデンサが並列接続されてなる帯域阻止フィルタであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の回路基板。
【請求項６】
上記電流制御部は、インダクタおよびコンデンサが直列接続されてなる帯域阻止フィルタであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の回路基板。
【請求項７】
上記電流制御部は、動作周波数に応じて制御可能なダイオードであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の回路基板。
【請求項８】
上記電流制御部は、直列接続された複数の共振回路であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の回路基板。
【請求項９】
上記電流制御部は、周波数選択性を有する分布定数形のフィルタであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の回路基板。
【請求項１０】
自基板と、自基板の近傍に配設される接地導体との間に接続される、上記グランドパターンと上記接地導体との間の電気的な結合量を調節するための結合量調節部を備えることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の回路基板。
【請求項１１】
上記結合量調節部は、帯域阻止フィルタまたは抵抗素子からなることを特徴とする請求項１０に記載の回路基板。
【請求項１２】
上記結合量調節部は、容量性素子または誘導性素子からなることを特徴とする請求項１０に記載の回路基板。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか１項に記載の回路基板を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１から１２の何れか１項に記載の回路基板を備える第１筐体と、導体を備える第２筐体とを有し、
上記第２筐体は、上記第１筐体に対して、摺動可能、開閉可能、回転可能、もしくは分離可能であることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
上記切り欠き部が、上記グランドパターンおよび上記回路基板に連通して形成されており、
自機器に搭載される部品が、上記切り欠き部に配設されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナ、及び異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナの放射効率を改善することが可能な回路基板、及び当該回路基板を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路基板を備えた無線通信機においては、本来のアンテナ以外に、筐体や内蔵基板の接地パターンにより構成される地板にもアンテナの給電点から高周波電流が流れ、これらが別の擬似的なアンテナとして作用するという現象が発生していた。そして、地板の広い範囲に高周波電流が流れることにより、等価的にアンテナ形状が変化して放射効率の低下を招く問題があった。
【０００３】
そこで、そのような問題を解決するために、筐体や回路基板の一部に切り欠きを設けて高周波電流の広がりを抑え、放射効率の低下を防ぐという発明がなされている。このような発明が特許文献１、２に開示されている。
【０００４】
なお、特許文献１には、上記切り欠きに集中定数形素子（または、分布定数形素子）を設け、その集中定数形素子の種類および定数を適宜設定することにより、切り欠きのインピーダンスに周波数選択性を持たせ、所望の周波数において選択的にインピーダンスを調節する構成も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２３６８６号公報（２００５年８月１８日公開）
【特許文献２】特開２００１−２７４７１９号公報（２００１年１０月５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の無線通信機は、異なる周波数帯で動作する複数のアンテナが搭載された場合、及び複数の周波数帯で動作するアンテナが搭載された場合に、切り欠きの最適な形状がアンテナの動作周波数帯ごとに異なるため、１つのアンテナの放射効率を改善することができても、すべてのアンテナの放射効率を改善することはできなかった。
【０００７】
一方、特許文献１の図７およびその説明箇所には、切り欠きに集中定数形素子（または、分布定数形素子）を備えるとともに、２つのアンテナが１つの回路基板上に設けられた構成が開示されている。しかしながら、その回路基板にも次のような問題が存在する。そのことを図２２により説明する。
【０００８】
図２２は、特許文献１に記載された、従来の携帯無線通信装置に用いられる回路基板２００の構成を示す図である。図示するように、従来の携帯無線通信装置は、少なくとも、回路基板２００と、突堤部２０１と、切り欠き部２０２と、第１アンテナ２０３と、第１アンテナ給電部２０４と、高周波電流制御素子からなる第２アンテナ２０５と、第２アンテナ給電部２０６とを備える。なお、各部の詳細は特許文献１に記載されているため、ここでの詳細説明は省略する。
【０００９】
このように構成された回路基板２００において、第２アンテナ２０５は、第１アンテナ２０３の高周波電流制御素子としての役割を担うものであるため、アンテナとしての機能はあくまで付加的なものである。しかも、第２アンテナ２０５は、その素子長さが第１アンテナ２０３の特性を考慮して決められるため、素子の長さに自由度がない。つまり、回路基板２００では、第２アンテナ２０５の周波数は自由に選択できず、アンテナとしての機能を十分に期待することができない。
【００１０】
加えて、第２アンテナ２０５には第１アンテナ２０３の高周波電流制御素子としての役割が要求されるため、第２アンテナ２０５の取付位置は、第１アンテナ２０３の取付位置に依存し、独立して任意の位置に決めることはできない。さらに、回路基板２００では、切り欠き部２０２は突堤部２０１を形成するために設けられたものであるため、切り欠き部２０２の位置も自由に決めることはできない。つまり、回路基板２００では、第２アンテナ２０５の取付位置、第２アンテナ２０５への給電位置、切り欠き部２０２の位置等が制限を受け、回路基板の設計自由度が大きく損なわれる。そして、回路基板２００では、切り欠き部２０２は、突堤部２０１を形成するために設けられたものであって、第２アンテナ２０５の放射効率の劣化を防止する目的を有していないため、第２アンテナ２０５の放射効率を改善するという効果は期待できない。
【００１１】
このように、回路基板２００では、第２アンテナ２０５はアンテナとしての機能は期待できず、しかも、第１アンテナ２０３および第２アンテナ２０５の放射効率を同時に改善することはできない。
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナ、及び異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナの放射効率を改善することが可能な回路基板、及び当該回路基板を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る回路基板は、上記の課題を解決するために、
無線通信用の複数のアンテナに対して給電可能な、表面にグランドパターンが形成された回路基板であって、
上記複数のアンテナはそれぞれ、異なる周波数帯で動作し、かつ、各アンテナの給電位置が他のアンテナの給電位置と互いに独立して決められるものであり、
上記グランドパターンに、上記複数のアンテナの放射効率を改善するための切り欠き部と、
上記切り欠き部に、上記複数のアンテナの上記異なる周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係る回路基板は、上記の課題を解決するために、
無線通信用のアンテナに対して給電可能な、表面にグランドパターンが形成された回路基板であって、
上記アンテナは、複数の周波数帯で動作するものであり、
上記グランドパターンに、上記アンテナの放射効率を改善するための切り欠き部と、
上記切り欠き部に、上記アンテナの上記複数の周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部と、を備えることを特徴としている。
【００１５】
従来の無線通信機に搭載される回路基板は、本来のアンテナ以外に、筐体や内蔵基板の接地パターンの広い範囲に高周波電流が流れ、等価的にアンテナ形状が変化して放射効率の低下を招くという問題があった。そのため、筐体や回路基板の一部に切り欠きを設けて高周波電流の広がりを抑え、放射効率の低下を防いでいた。
【００１６】
しかしながら、従来の無線通信機は、異なる周波数帯で動作する複数のアンテナが搭載された場合、及び複数の周波数帯で動作するアンテナが搭載された場合に、切り欠きの最適な形状が動作周波数帯ごとに異なるため、１つのアンテナの放射効率を改善することができても、すべてのアンテナの放射効率を改善することはできなかった。
【００１７】
この点、本発明に係る回路基板では、自基板の表面に形成されたグランドパターンに、複数のアンテナの放射効率を改善するための切り欠き部を設け、その切り欠き部には、上記複数のアンテナの上記異なる周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部を備えている。
【００１８】
また、本発明に係る回路基板では、自基板の表面に形成されたグランドパターンに、アンテナの放射効率を改善するための切り欠き部を設け、その切り欠き部には、アンテナが動作する複数の周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部を備えている。
【００１９】
従って、上記電流制御部は、ある周波数帯の電流については、自身を通過させることなく切り欠き部の周りを迂回させるように、他の周波数帯の電流については、自身を通過させることにより切り欠き部を跨ぐように電流経路を制御することができる。
【００２０】
それゆえ、本発明に係る回路基板では、上記電流制御部が自基板に流れる電流の経路を制御することにより、切り欠き部の形状（言い換えると、見え方）をアンテナの動作周波数帯ごとに変化させることができる。つまり、本発明に係る回路基板では、複数アンテナごとに切り欠き部の見え方を最適化することができるため、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナ、及び異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナの放射効率を改善することができる。
【００２１】
なお、本発明に係る回路基板では、上記複数のアンテナはそれぞれ、異なる周波数帯で動作し、かつ、各アンテナの給電位置が他のアンテナの給電位置と互いに独立して決められるものである。それゆえ、アンテナの取付位置が互いに依存し合い、回路基板を設計する際に設計の自由度が奪われるという従来技術が抱えていた課題も併せて解決することが可能である。
【００２２】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記切り欠き部は、上記複数のアンテナに給電する給電部それぞれから、その給電部が給電するアンテナの動作する周波数帯の４分の１波長以内の距離に設けられることが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記切り欠き部は、上記アンテナに給電する給電部から、上記複数の周波数帯それぞれの４分の１波長以内の距離に設けられることが好ましい。
【００２４】
切り欠き部が、給電部から、アンテナの動作周波数の４分の１波長程度の距離を隔てて設けられている場合、切り欠き部付近に流れる電流が給電部付近に流れる電流と逆位相になるため、アンテナの放射効率を改善するための切り欠きの効果が低下してしまう。
【００２５】
そこで、上記各構成とすることにより、切り欠き部付近に流れる電流が給電部付近に流れる電流と逆位相になることを防止することができ、アンテナの放射効率を改善するための切り欠きの効果を維持することができる。
【００２６】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記電流制御部は、インダクタおよびコンデンサが並列接続されてなる帯域阻止フィルタであることが好ましい。
【００２７】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記電流制御部は、インダクタおよびコンデンサが直列接続されてなる帯域通過フィルタであることが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記電流制御部は、動作周波数に応じて制御可能なダイオードであることが好ましい。
【００２９】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記電流制御部は、直列接続された複数の共振回路であることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記電流制御部は、周波数選択性を有する分布定数形のフィルタであることが好ましい。
【００３１】
上述したように、本発明に係る回路基板では、上記電流制御部は、種々の種類を選択することが可能である。
【００３２】
従って、回路基板の用途、具体的な設計内容に従って、好適な種類の電流制御部を選択することができる。また、電流制御部は、上記何れの種類が選択されても、自基板に流れる電流の経路を制御することができ、本発明の目的を達することができる。
【００３３】
さらに、本発明に係る回路基板では、
自基板と、自基板の近傍に配設される接地導体との間に接続される、上記グランドパターンと上記接地導体との間の電気的な結合量を調節するための結合量調節部を備えることが好ましい。
【００３４】
上述したように、回路基板は、切り欠き部を有することにより、高周波電流の広がりを抑え、アンテナの放射効率の低下を防止している。しかしながら、たとえ回路基板上のグランドパターンに切り欠き部を設けたとしても、その直下に接地導体が配設されることにより、当該グランドパターンと接地導体とが電気的に結合し、切り欠き部によるアンテナの放射特性の改善効果が低下するという問題がある。また、接地導体はグランドパターンと電気的に一体のものとして見えるように接続される場合が多いため、この場合は、接地導体に大きな高周波電流が流れ、切り欠き部だけでは放射効率の劣化を防止することができなくなるという問題がある。
【００３５】
この点、本発明に係る回路基板は、上記構成とすることにより、たとえ切り欠き部の直下に接地導体が配置される場合であっても、グランドパターンと接地導体とを結合量調節部を介して接続しているため、グランドパターンと接地導体との間の電気的な結合量を調整することができ、アンテナの放射特性を改善するという切り欠き部による効果を維持することができる。
【００３６】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記結合量調節部は、帯域阻止フィルタまたは抵抗素子からなることが好ましい。
【００３７】
上記構成とすることにより、たとえ切り欠き部の直下に接地導体が配置される場合であっても、グランドパターンと接地導体とを帯域阻止フィルタまたは抵抗素子を介して接続しているため、グランドパターンと接地導体との間の電気的な結合量を調整することができ、アンテナの放射特性を改善するという切り欠き部による効果を維持することができる。
【００３８】
さらに、本発明に係る回路基板では、
上記結合量調節部は、容量性素子または誘導性素子からなることが好ましい。
【００３９】
上記構成とすることにより、たとえ切り欠き部の直下に接地導体が配置される場合であっても、グランドパターンと接地導体とを容量性素子または誘導性素子を介して接続しているため、接地導体に流れる高周波電流の位相を制御することができ、アンテナの放射効率を改善させやすくすることができる。
【００４０】
さらに、本発明に係る電子機器では、上記何れかの回路基板を備えることが好ましい。
【００４１】
本発明に係る回路基板は、異なる周波数帯で動作する複数のアンテナを搭載した電子機器、あるいは、複数の周波数帯で動作するアンテナを搭載した電子機器に好適に適用することができる。その一例として、携帯電話、パソコン、モバイルインターネットデバイス（ＭＩＤ）、オーディオプレイヤー、電子書籍リーダー、デジタルカメラといった電子機器を挙げることができる。
【００４２】
さらに、本発明に係る電子機器では、
上記何れかに記載の回路基板を備える第１筐体と、導体を備える第２筐体とを有し、
上記第２筐体は、上記第１筐体に対して、摺動可能、開閉可能、回転可能、もしくは分離可能であることが好ましい。
【００４３】
給電部が配置されているグランドパターンの辺上に共振モードの電流が流れ、回路基板が搭載された第１筐体とは別の第２筐体が近傍に存在する場合には、第２筐体の導体にも高周波電流が励起され、第２筐体が動作するたびにアンテナの特性が大きく変動するという問題が生じる。さらに、第２筐体の導体に励起される高周波電流の分布によっては、不要な放射が増大し、アンテナの放射効率が劣化するという問題も起こる。
【００４４】
そこで、第１筐体が上記何れかに記載の回路基板を備えることにより、第１筐体に流れる高周波電流の広がりを抑えることができ、第２筐体の導体に励起される高周波電流を抑制し、アンテナの放射効率の改善と、第２筐体の動作によるアンテナ特性の変化を軽減することができるという効果を奏する。
【００４５】
なお、上記第２筐体は、上記第１筐体に対して、摺動可能、開閉可能、回転可能、もしくは分離可能である。従って、上記第１筐体および上記第２筐体を備えた電子機器は、上記第１筐体および上記第２筐体の上記の動作によって種々の形態をとることができ、しかも、当該電子機器では、上記効果を併せて奏することができる。
【００４６】
さらに、本発明に係る電子機器では、
上記切り欠き部が、上記グランドパターンおよび上記回路基板に連通して形成されており、
自機器に搭載される部品が、上記切り欠き部に配設されることが好ましい。
【００４７】
通常、電子機器の設計において、当該電子機器に使用される多数の部品類が回路基板の近傍に実装される。
【００４８】
そこで、上記構成とすることにより、つまり、部品類を切り欠き部に配設することにより、省スペース化を実現し、電子機器の小型化を図ることができる。
【００４９】
例えば、電子機器が、カメラ機能を備えた携帯電話である場合には、当該携帯電話はカメラレンズを実装する。そこで、そのカメラレンズを上記切り欠き部に配設することにより、その分だけ携帯電話機の筐体内部の省スペース化、携帯電話の小型化を実現することができる。
【００５０】
また、カメラの代わりにプロジェクター、脈拍センサー、バーコードリーダー、プラズマクラスターイオン発生ユニット、マイク、スピーカ、イヤーレシーバ、キーボタン、ポインティングデバイス、フレキシブル基板などのデバイスも実装可能である。
【発明の効果】
【００５１】
本発明に係る回路基板は、以上のように、上記複数のアンテナはそれぞれ、異なる周波数帯で動作し、かつ、自基板の任意の位置から給電され得るものであり、上記グランドパターンに、上記複数のアンテナの放射効率を改善するための切り欠き部と、上記切り欠き部に、上記複数のアンテナの上記異なる周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部と、を備える構成である。
【００５２】
また、本発明に係る回路基板は、以上のように、上記アンテナは、複数の周波数帯で動作するものであり、上記グランドパターンに、上記アンテナの放射効率を改善するための切り欠き部と、上記切り欠き部に、上記アンテナの上記複数の周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部と、を備える構成である。
【００５３】
それゆえ、本発明に係る回路基板は、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナ、及び異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナの放射効率を改善することが可能な回路基板、及び当該回路基板を備えた電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る回路基板を備えた携帯電話の内部構成を示す図である。
【図２】周波数選択特性を有する電流制御部の一実施例として、インダクタおよびコンデンサが並列接続された帯域阻止フィルタが使用される場合を示す図である。
【図３】周波数選択特性を有する電流制御部の一実施例として、インダクタおよびコンデンサが直列接続された帯域通過フィルタが使用される場合を示す図である。
【図４】周波数選択特性を有する電流制御部の一実施例として、ダイオードと、そのダイオードを動作周波数に応じて制御するための制御回路が回路基板のグラインドパターンに形成された構成を示す図である。
【図５】周波数選択特性を有する電流制御部の一実施例として、２つの共振回路が使用される例を示す。
【図６】周波数選択特性を有する電流制御部の一実施例として、分布定数形のフィルタが使用される例を示す図である。
【図７】周波数選択特性を有する電流制御部として、図２から図４、図６により説明した各種の電流制御部が使用される他の実施例を示す。
【図８】回路基板上のグランドパターンと接地導体とが電気的に結合し、切り欠き部によるアンテナの放射効率が劣化することを説明するための図である。
【図９】回路基板上のグランドパターンと接地導体とが帯域阻止フィルタによって接続された構成を示す図である。
【図１０】回路基板上のグランドパターンと接地導体とが容量性素子によって接続された構成を示す図である。
【図１１】アンテナが２本、切り欠き部が１つの場合における、電流制御部を介した回路基板１上の電流の流れについて説明するための図である。
【図１２】アンテナ３ａ・３ｂ・３ｃが３本、切り欠き部が２つの場合における、電流制御部１２ａ・１２ｂを介した回路基板１上の電流の流れについて説明するための図であり、（ａ）は８００ＭＨｚ帯の高周波電流の流れを、（ｂ）は１．５ＧＨｚ帯の高周波電流の流れ、（ｃ）は２ＧＨｚ帯の高周波電流の流れを、それぞれ説明するための図である。
【図１３】結合量調節部を介して回路基板と接続する接地導体の近傍に、その接地導体と平行に配設された他の接地導体がさらに設けられた構成を示す図である。
【図１４】図１３に示す構成を備えた携帯電話機を例示するものであって、接地導体を備えた筐体が、回路基板を備えた筐体に対して両筐体の長手方向に移動する横スライド式携帯電話を示す図である。
【図１５】図１３に示す構成を備えた携帯電話機を例示するものであって、接地導体を備えた筐体が、回路基板を備えた筐体に対して両筐体の長手方向とは垂直な方向に移動する縦スライド式携帯電話を示す図である。
【図１６】図１３に示す構成を備えた携帯電話機を例示するものであって、接地導体を備えた筐体が、回路基板を備えた筐体に対して、筐体端部を軸に回動可動に回転する折り畳み式携帯電話を示す図である。
【図１７】切り欠き部にカメラを配設した構成を示す図である。
【図１８】図１から図１７により説明した各構成を１つの電子機器に組み込んだときの様子を示す図である。
【図１９】異なる周波数帯で動作する２つのアンテナの放射効率が改善される様子を示すグラフであり、（ａ）はアンテナＡの放射効率を、（ｂ）はアンテナＢの放射効率を、それぞれ説明するためのグラフである。
【図２０】複数の周波数帯で動作するアンテナの放射効率が改善される様子を示すグラフである。
【図２１】接地導体に接続するアンテナを有する携帯電話機を説明するための図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）は正面図を示す。
【図２２】従来の携帯無線通信装置が有する回路基板の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の便宜上、図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
以下、回路基板１を備えた携帯電話機（電子機器）１００の概略を説明する。
【００５７】
なお、本実施形態では、回路基板１を備える電子機器は、携帯電話機１００であるものとして説明している。しかしながら、回路基板１を備える電子機器は、携帯電話機１００に限られず、異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナを備えた電子機器、あるいは、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナを備えた電子機器であれば種類を問わない。その一例としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、モバイルインターネットデバイス（ＭＩＤ）、オーディオプレイヤー、電子書籍リーダー、デジタルカメラといった用途を挙げることができる。
【００５８】
〔携帯電話機１００の概略構成〕
図１は、回路基板１を備えた携帯電話機１００の内部構成を示す図である。
【００５９】
図１に示すとおり、無線通信機として使用される携帯電話機１００は、その内部に、少なくとも、回路基板１と、接地導体２と、アンテナ３ａ・３ｂとを備える。
【００６０】
回路基板１は、その表面に、図示しないグランドパターンが形成されると共に、少なくとも、切り欠き部１０と、電流制御部１２と、給電部１５ａ・１５ｂとを備える。
【００６１】
回路基板１は、多層基板（多層プリント基板）もしくは単層基板（単層プリント基板）をなし、この回路基板１の表面には図示しない高周波回路、制御回路等を含む無線通信機の種々の回路が形成されている。なお、回路基板１は、本発明に係る特徴部分を除いて公知の回路基板を用いてよいため、ここでの詳細説明は省略する。また、回路基板１の形状は、図１に示す略正方形に限らず種々の形状で実現することができる。
【００６２】
切り欠き部１０は、グランドパターンの一部が切除されて形成されたものである。なお、切り欠き部１０は、図示するように、グランドパターンに加え、回路基板１に連通して形成されてもよい。
【００６３】
ここで、切り欠き部１０の役割を説明すると以下のとおりである。すなわち、従来の無線通信装置では、本来のアンテナ以外に、筐体や内蔵基板の接地パターンにもアンテナの給電点から高周波電流が流れ、これらが別の擬似的なアンテナとして作用するという現象が発生していた。そして、筐体や内蔵基板の接地パターンの広い範囲に高周波電流が流れることにより、等価的にアンテナ形状が変化して放射効率の低下を招く問題があった。そのような問題への対処として、筐体や基板の一部に切り欠きを設けて高周波電流の広がりを抑え、放射効率の低下を防ぐために切り欠きを設ける方法が知られており、回路基板１が有する切り欠き部１０も、そのような役割を有する。
【００６４】
その切り欠き部１０は、回路基板１のどの位置に設けられてもよく、そのサイズも適宜決めてよい。ただし、切り欠き部１０は、後述の給電部１５ａ・１５ｂから、アンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯の４分の１波長（以下、波長を「λ」と称する場合もある。）以内の距離に設けられていることが好ましい。なぜならば、切り欠き部１０付近に流れる電流が給電部１５ａ・１５ｂ付近に流れる電流と逆位相になり、切り欠きによる効果が低下してしまうためである。
【００６５】
電流制御部１２は、切り欠き部１０の対向する２つの側面１１ａ・１１ｂの間を接続する格好で、切り欠き部１０に設けられている。その電流制御部１２は、周波数選択特性を有する素子であって、アンテナ３ａ・３ｂの動作する周波数帯にしたがって、回路基板１における電流の経路を制御するものである。例えば、周波数選択特性を有する電流制御部１２を切り欠き部１０に設けることにより、回路基板１上を流れるアンテナ３ａの動作周波数帯の電流は切り欠き部１０の周りを迂回した経路を流れ、その他の周波数帯の電流は切り欠き部１０を跨ぐように電流制御部１２を流れる。このように、周波数選択特性を有する電流制御部１２が切り欠き部１０に装荷されることにより、アンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯のそれぞれについて、回路基板１における電流の経路が制御される。
【００６６】
給電部１５ａ・１５ｂは、アンテナ３ａ・３ｂに給電するためのものであり、公知の給電部の構成を備えるものでよい。
【００６７】
ここで、給電部１５ａ・１５ｂは、アンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯の大小にかかわらず、回路基板１上の任意の位置に取り付けることができる。ただし、上述したように、給電部１５ａ・１５ｂは、切り欠き部１０から、アンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯の４分の１波長以下の距離を隔てて設けられることが好ましい。
【００６８】
次に、携帯電話機１００に含まれる他の構成である接地導体２について説明する。
【００６９】
一般的に、接地とは、機器の筐体・電線路の中性点・電子機器の基準電位配線などを電気伝導体で基準電位点に接続すること、またその基準電位点そのものを指す。本来は基準として大地を使用するため、この名称となっているものの、基準として大地を使わない場合にも拡張して使用されている。そこで、本実施の形態においても、拡張された広い意味での「接地」の役割を果たすものとして接地導体２が用いてられる。なお、携帯電話機１００では、接地導体２は、回路基板１の近傍に、回路基板１と平行に配設されている。
【００７０】
アンテナ３ａ・３ｂは、異なる周波数で動作する無線通信用のアンテナである。アンテナ３ａ・３ｂは、回路基板１の給電部１５ａ・１５ｂにそれぞれ接続され、給電部１５ａ・１５ｂから給電される。携帯電話機１００におけるアンテナ３ａ・３ｂの使用例としては、例えば、アンテナ３ａはセルラー通信の第一周波数帯用に、アンテナ３ｂはセルラー通信の第二周波数帯用に供される、といった例が挙げられる。若しくは、アンテナ３ａはセルラー通信用に、アンテナ３ｂはＧＰＳ用に供される、といった例が挙げられる。
【００７１】
なお、アンテナの本数は、用途に応じて３本以上存在してもよい。また、アンテナ３ａ・３ｂは例えばモノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、逆Ｆアンテナ又は誘電体アンテナ等を用いることができる。
【００７２】
さらに、図１は、回路基板１が、異なる周波数で動作する複数のアンテナとしてアンテナ３ａ・３ｂを備える構成例を示している。しかしながら、回路基板１は、複数の周波数帯で動作する１本のアンテナのみを備える構成で実現されてもよい。
【００７３】
〔電流制御部１２の概略構成〕
次に、周波数選択特性を有する電流制御部１２の種々の実施例を図２〜図７により説明する。
【００７４】
図２及び図３は、周波数選択特性を有する電流制御部１２の一実施例として、インダクタ（電流制御部）２０およびコンデンサ（電流制御部）２２が使用される例を示し、図２は、インダクタ２０およびコンデンサ２２が並列接続された帯域阻止フィルタが使用される場合を、図３は、インダクタ２０およびコンデンサ２２が直列接続された帯域通過フィルタが使用される場合を示す図である。
【００７５】
図２、及び図３で示される電流制御部１２では、インダクタ２０およびコンデンサ２２が使用されている。これは、コンデンサは周波数が高い交流電流ほど通しやすく、インダクタは周波数が高い交流電流ほど通しにくいという正反対の性質を利用することによる。つまり、インダクタ２０およびコンデンサ２２を組み合わせることで、各々の周波数特性の曲線が交わる周波数において共振（共鳴）が発生し、インピーダンスに急激な変化が生じる。そして、この急激な変化は、直列接続ではインピーダンスが下がり、並列接続ではインピーダンスが上がるというものである。この性質を利用したものが、図２、及び図２３に示される、ある特定の周波数（共振周波数）を選択する同調回路である。
【００７６】
このように、インダクタ２０およびコンデンサ２２からなる周波数選択特性を有する電流制御部１２を切り欠き部１０に設けることにより、例えば、回路基板１上を流れるアンテナ３ａの動作周波数の電流は切り欠き部１０の周りを迂回した経路を流れ、その他の周波数帯の電流は切り欠き部１０を跨ぐように電流制御部１２を流れる、といった周波数選択的な電流制御が可能となる。
【００７７】
次に、図４は、電流制御部１２の一実施例として、ダイオード（電流制御部）２４と、そのダイオード２４を動作周波数に応じて制御するための制御回路２６が回路基板１のグラインドパターンに形成された構成を示す図である。ダイオード２４は、動作周波数に応じてＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチとして機能するものであり、例えば、３ａのアンテナが動作する場合はダイオードをＯＮにし、３ｂのアンテナが動作する場合にはダイオードをＯＦＦにするという動作をする。ダイオードは公知のダイオードであってよく、この場合にも電流制御部１２は動作周波数に応じて回路基板１上の電流の経路を制御することができる。
【００７８】
次に、図５は、電流制御部１２の一実施例として、直列接続された複数の共振回路（電流制御部）２８・２９が使用される例を示す。このとき、図示するように、携帯電話機１００は、異なる周波数で動作する無線通信用の３つのアンテナ３ａ・３ｂ・３ｃを有する。なお、アンテナ３ｃには、回路基板１に設けられた給電部１５ｃから給電される。また、ここでいう、共振回路とは、コイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とからなる帯域阻止フィルタや帯域通過フィルタのことをいう。
【００７９】
図５に示す例では、携帯電話機１００は、異なる周波数帯で動作する無線通信用の３つのアンテナ３ａ・３ｂ・３ｃを有する。また、切り欠き部１０には、共振回路２８・２９が直列接続されており、共振回路２８は、ある周波数帯に対して周波数選択性を有し、共振回路２９は、他の周波数帯に対して周波数選択性を有するように設計されている。上記構成とすることにより、アンテナ３ａ・３ｂ・３ｃの動作する周波数にしたがって、回路基板１における電流の経路が周波数選択的に制御される。
【００８０】
同図に示す構成は、複数の帯域阻止フィルタが直列に接続された構成、複数の帯域通過フィルタが直列に接続された構成、あるいは、帯域阻止フィルタ及び帯域通過フィルタが組み合されてなる構成など種々の態様で実現することができる。
【００８１】
図６は、電流制御部の一実施例として、分布定数形のフィルタ（電流制御部）２７が使用される例を示す図である。この場合においても、帯域外減衰量が大きくかつ帯域内偏差が少ないローパスフィルタを構成する分布定数形のフィルタ２７を使用することにより、回路基板１における電流の経路を周波数選択的に制御することができる。
【００８２】
図７は、電流制御部１２として、図２から図４、図６により説明した各種の電流制御部、あるいは、図５により説明した共振回路２８が使用される他の実施例を示す。
【００８３】
このとき、図示するように、携帯電話機１００は、異なる周波数帯で動作する３つのアンテナ３ａ・３ｂ・３ｃを有する。このとき、回路基板１は、２つの切り欠き部１０ａ・１０ｂを備え、切り欠き部１０ａ・１０ｂの両方に電流制御部１２が装荷されている。図１２を参照して後ほど説明するが、この場合にも、アンテナ３ａ・３ｂ・３ｃの動作する周波数帯にしたがって、回路基板１における電流の経路が周波数選択的に制御される。つまり、異なる周波数帯で動作するアンテナの本数に係らず、回路基板１は、切り欠き部１０に電流制御部１２を設けることにより、自基板上の電流経路を周波数選択的に制御することができる。
【００８４】
〔結合量調節部の概略構成〕
次に、回路基板１上のグランドパターンと接地導体２との電気的な結合量を結合量調節部が最適化する構成について、図８〜図１０を用いて説明する。
【００８５】
上述したように、回路基板１は、切り欠き部１０を有することにより、高周波電流の広がりを抑え、アンテナの放射効率の低下を防止している。しかしながら、たとえ回路基板１上のグランドパターンに切り欠き部１０を設けたとしても、その直下に接地導体２が配設されることにより、当該グランドパターンと接地導体２とが電気的に結合し、切り欠き部１０によるアンテナの放射特性の改善効果が低下するという問題がある。
【００８６】
図８は、回路基板１上のグランドパターンと接地導体２とが電気的に結合し、切り欠き部１０によるアンテナの放射効率が劣化することを説明するための図である。
【００８７】
同図では、グランドパターンと接地導体２とが短絡素子１６ａ・１６ｂにより接続されている。同図では、短絡素子１６ａは、切り欠き部１０により形成された突堤部に設けられた図示しないグランドパターンと接地導体２とを接続している。また、短絡素子１６ｂは、切り欠き部１０を挟んで上記突堤部と対向する側の、回路基板１に設けられたグランドパターンと接地導体２とを接続している。
このとき、接地導体２とグランドパターンとが電気的に一体化して見えることがある。同図では、そのことが、電気の流れを示す矢印の太さによって視覚的に表現されている。この場合は、特に、接地導体２に大きな高周波電流が流れ、切り欠き部１０だけでは放射効率の劣化を十分に防ぐことができないという問題が起こる。
【００８８】
そこで、この問題への対処として、図９、図１０に示す構成が用いられる。図９は、回路基板１上のグランドパターンと接地導体２とが帯域阻止フィルタ（結合量調節部）１７ａ・１７ｂによって接続された構成を示す図である。図１０は、回路基板１上のグランドパターンと接地導体２とが容量性素子（結合量調節部）１８ａ・１８ｂによって接続された構成を示す図である。
【００８９】
ここで、容量性素子とは、マイクロ波回路、ミリ波回路等の高周波回路を伝搬する高周波信号に対して容量性（キャパシタンス）の性質を示す素子である。代表的な容量性素子としては、薄膜で形成された容量性素子（薄膜容量）、チップタイプの容量性素子（チップ形容量）、インタディジタル形の容量性素子（インタディジタル形容量）等を挙げることができる。
【００９０】
図９に示すように、帯域阻止フィルタ１７ａが、切り欠き部１０により形成された突堤部に設けられた図示しないグランドパターンと接地導体２とを接続している。また、帯域阻止フィルタ１７ｂが、切り欠き部１０を挟んで上記突堤部と対向する側の、回路基板１に設けられたグランドパターンと接地導体２とを接続する。そして、このように回路基板１上のグランドパターンと接地導体２とを帯域阻止フィルタ１７ａ・１７ｂを介して接続することにより、グランドパターンと接地導体２の電気的な結合量を調整でき、切り欠きの効果を得やすくなる。なお、帯域阻止フィルタ１７ａ・１７ｂではなく、抵抗素子を用いても同様の効果を得ることができる。
【００９１】
次に、図１０について説明する。同図に示すように、容量性素子１８ａが、切り欠き部１０により形成された突堤部に設けられた図示しないグランドパターンと接地導体２とを接続している。また、容量性素子１８ｂが、切り欠き部１０を挟んで上記突堤部と対向する側の、回路基板１に設けられたグランドパターンと接地導体２とを接続する。そして、このように回路基板１上のグランドパターンと接地導体２とを容量性素子１８ａ・１８ｂを介して接続することにより、接地導体２に流れる高周波電流の位相を制御することができ、アンテナ３ａ・３ｂの放射効率を改善させやすくする。なお、容量性素子１８ａ・１８ｂではなく、誘導性素子を用いても同様の効果を得ることができる。
【００９２】
さらに、図示はしていないが、帯域阻止フィルタ１７ａ・１７ｂまたは抵抗素子と、容量性素子１８ａ・１８ｂまたは誘導性素子とを組み合わせることもでき、それにより、より自由度の高い設計が可能となる。そして、そのように組み合わせることにより、各アンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯それぞれについて、回路基板１上のグランドパターンと接地導体２との電気的結合量、および接地導体２に流れる高周波電流の位相を制御することができる。そして、複数の動作周波数帯において、アンテナ３ａ・３ｂの放射効率が改善される。
【００９３】
〔電流制御部１２を介した回路基板１上の電流の流れ〕
次に、電流制御部１２を介した回路基板１上の電流の流れについて、図１１、図１２を用いて説明する。
【００９４】
図１１は、アンテナが２本、切り欠き部が１つの場合における、電流制御部１２を介した回路基板１上の電流の流れについて説明するための図である。なお、図中の参照番号１３は、図９、及び図１０を参照して説明した帯域阻止フィルタ１７ａ・１７ｂ、抵抗素子、容量性素子１８ａ・１８ｂ、あるいは誘導性素子などの結合調節部を表す。
【００９５】
まず、説明の便宜のため、アンテナ３ａは２ＧＨｚ帯アンテナであり、アンテナ３ｂは８００ＭＨｚ帯アンテナであって、電流制御部１２は、２ＧＨｚ帯の電流の通過を阻止する帯域阻止フィルタであるものとする。
【００９６】
図示するように、電流制御部１２は、切り欠き部１０の対向する２つの側面１１ａ・１１ｂの間を接続する格好で、切り欠き部１０に設けられている。その電流制御部１２は、２ＧＨｚ帯の電流の通過を阻止する帯域阻止フィルタである。
【００９７】
従って、２ＧＨｚ帯の電流は、切り欠き部１０の周りを迂回した経路を流れ、８００ＭＨｚ帯の電流は、切り欠き部１０を跨ぐように電流制御部１２を流れる。つまり、回路基板１では、電流制御部１２が切り欠き部１０に装荷されることにより、アンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯のそれぞれについて、回路基板１における電流の経路が制御される。
【００９８】
図１２は、アンテナ３ａ・３ｂ・３ｃが３本、切り欠き部が２つの場合における、電流制御部１２ａ・１２ｂを介した回路基板１上の電流の流れについて説明するための図である。このうち、図１２（ａ）は８００ＭＨｚ帯の高周波電流の流れを、図１２（ｂ）は１．５ＧＨｚ帯の高周波電流の流れ、図１２（ｃ）は２ＧＨｚ帯の高周波電流の流れを、それぞれ説明するための図である。
【００９９】
まず、説明の便宜のため、アンテナ３ａは２ＧＨｚ帯アンテナであり、アンテナ３ｂは８００ＭＨｚ帯アンテナであり、アンテナ３ｃは１．５ＧＨｚ帯アンテナであるとする。また、電流制御部１２ａは、８００ＭＨｚの電流を通過させる８００ＭＨｚ帯の帯域通過フィルタであり、電流制御部１２ｂは、１．５ＧＨｚの電流は通過させない１．５ＧＨｚ帯の帯域阻止フィルタであるものとする。
【０１００】
図示するように、電流制御部１２ａは、切り欠き部１０ａの対向する２つの側面間を接続する格好で、切り欠き部１０ａに設けられている。その電流制御部１２ａは、８００ＭＨｚ帯の電流のみを通過させる帯域通過フィルタである。また、電流制御部１２ｂは、切り欠き部１０ｂの対向する２つの側面間を接続する格好で、切り欠き部１０ｂに設けられている。その電流制御部１２ｂは、１．５ＧＨｚの電流は通過させない帯域阻止フィルタである。
【０１０１】
従って、８００ＭＨｚ帯のアンテナ３ｂが動作すると、８００ＭＨｚ帯の電流は電流制御部１２ａ・１２ｂの両方を通過できるため、図１２（ａ）の矢印に示される経路で電流が流れる。
【０１０２】
一方、１．５ＧＨｚ帯のアンテナ３ｃが動作すると、１．５ＧＨｚ帯の電流は電流制御部１２ａ・１２ｂともに通過できないため、図１２（ｂ）の矢印に示される経路で電流が流れる。
【０１０３】
さらに、２ＧＨｚ帯のアンテナ３ａが動作すると、２ＧＨｚ帯の電流は、電流制御部１２ａは通過できず、電流制御部１２ｂは通過できるため、図１２（ｃ）の矢印に示される経路で電流が流れる。
【０１０４】
このように、回路基板１では、電流制御部１２ａが切り欠き部１０ａに、電流制御部１２ｂが切り欠き部１０ｂに装荷されていることにより、アンテナ３ａ・３ｂ・３ｃの動作周波数帯のそれぞれについて、回路基板１における電流の経路が制御される。
【０１０５】
〔アンテナ特性の変動について〕
次に、アンテナ特性の変動について図１３〜図１６を用いて説明する。
【０１０６】
図１３は、結合量調節部１３を介して回路基板１と接続する接地導体２ａの近傍に、接地導体２ａと平行に配設された他の接地導体２ｂがさらに設けられた構成を示す図である。なお、図１４〜図１６はそれぞれ、図１３に示す構成を備えた携帯電話機１００を例示するものであって、図１４は、接地導体２ｂを含む筐体１００ｂが、回路基板１等を備えた筐体１００ａに対して両筐体の長手方向に移動する横スライド式携帯電話を示す図である。図１５は、接地導体２ｂを含む筐体１００ｂが、回路基板１等を備えた筐体１００ａに対して両筐体の長手方向とは垂直な方向に移動する縦スライド式携帯電話を示す図である。そして、図１６は、接地導体２ｂを含む筐体１００ｂが、回路基板１等を備えた筐体１００ａに対して、筐体１００ａの端部を軸に回動可動に回転する折り畳み式携帯電話を示す図である。ここで、横スライド式、縦スライド式、及び折り畳み式携帯電話は、公知の携帯電話機と同様と考えてよいため、詳細説明は省略する。また、図示していないものの、携帯電話機１００は、筐体１００ｂが、筐体１００ａに対して、筐体１００ａまたは筐体１００ｂに設けられた、互いの当接面に垂直な回転軸を中心に回転する構成、あるいは筐体１００ａまたは筐体１００ｂが互いに分離可能に設けられた構成で実現されてもよいことを付言しておく。
【０１０７】
次に、図１３を参照して、アンテナ特性の変動について説明する。
【０１０８】
一般的に、アンテナ３ａ・３ｂの給電部１５ａ・１５ｂが配置されているグランドパターンの辺の長さが、アンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯の４分の１波長程度である場合、この辺上に共振モードの電流が流れる。このとき、接地導体２ａとは異なる接地導体２ｂを搭載した他の筐体が存在する場合（図１４〜図１６の筐体１００ｂに相当）、当該他の筐体のグランドにも高周波電流が励起される。その結果、当該他の筐体が稼動するたびにアンテナ３ａ・３ｂの特性が大きく変動してしまい、アンテナの動作が不安定になる。また、別筐体のグランドに励起される高周波電流の分布によっては、不要な放射が増大し、アンテナ３ａ・３ｂの放射効率が劣化する場合もある。
【０１０９】
そこで、図１３に示すように、グランドパターンに切り欠き部１０を設け、その切り欠き部１０に電流制御部１２を装荷することでグランドパターンの辺の長さを変化させる。つまり、その切り欠き部１０に電流制御部１２を装荷することにより、グランドパターンの辺の長さがアンテナ３ａ・３ｂの動作周波数帯の４分の１波長程度とならないようにする。これにより、上記他の筐体のグランドに励起される高周波電流の分布を調整することができ、かつ、上記他の筐体が移動することによるアンテナ３ａ・３ｂのアンテナ特性の変動を抑制することができる。
【０１１０】
〔切り欠き部１０にカメラレンズ３０を配設した構成について〕
次に、切り欠き部１０にカメラレンズ３０を配設した構成について図１７を用いて説明する。
【０１１１】
上述したように、グランドパターンに切り欠きを設けることにより、アンテナの放射効率を改善することができる。
【０１１２】
しかしながら、回路基板１を備えた電子機器の設計において、回路基板１の近傍には多数の回路部品が密集して実装され、また、回路基板１の内層にはパターン配線が形成される。従って、回路基板１の全層に亘って切り欠きを形成するスペースを確保することは困難なことが多い。
【０１１３】
一方、カメラ機能を備えた携帯電話機では、携帯電話機を保持する時にカメラレンズに手が被らないよう、カメラレンズを携帯電話機の上側へ、すなわち、アンテナの近傍にカメラレンズを配置することが多い。そのため、カメラレンズを装着するための開口を回路基板に形成することが多い。
【０１１４】
その一方で、カメラ等に係る高負荷アプリケーション部品がアンテナ周辺に実装された場合、ノイズによる無線受信感度の劣化という問題が生じる。そのため、カメラに起因するノイズに対する耐性を向上させるためには、カメラレンズ周りのグランドを強化する必要がある。なお、上記ノイズは、８００ＭＨｚ帯などの比較的低域側の周波数帯において顕著に認められる。
【０１１５】
そこで、本実施形態では、図１７に示すように、回路基板１に形成するカメラ用の開口と切り欠き部１０とを共有化し、省スペース化を図るという工夫を加えている。
【０１１６】
具体的に説明すると、切り欠き部１０が、グランドパターンおよび回路基板１に連通して形成されている。その切り欠き部１０には、カメラレンズ３０が配設されている。また、切り欠き部１０は、カメラレンズ３０の外形より僅かに大きい形状で形成されている。このように回路基板１に形成するカメラ用の開口と切り欠き部１０とを共有化することにより、携帯電話機１００の小型化を図っている。
【０１１７】
なお、カメラレンズ３０周りのグランドパターンを切り欠くことにより、カメラレンズ３０に起因するノイズに対する耐性が劣化してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、切り欠き部１０に帯域阻止フィルタなどの電流制御部１２を装荷している。これにより、所望の周波数帯の電流のみ切り欠き部１０を迂回させ、他の周波数帯の電流は電流制御部１２を通過するよう電流の経路を制御し、ノイズが発生する周波数帯では切り欠き部１０を見えなくしている。このようにしてカメラレンズ３０周りのグランドを強化して、カメラレンズ３０に起因するノイズに対する耐性向上を図っている。
上記では、切り欠き部１０にカメラレンズ３０を配設した携帯電話機１００を一例に説明した。しかしながら、上記構成は、電子機器を携帯電話機１００とする場合のみに限定されるものではない。回路基板１を搭載する電子機器であって、自機器に搭載される部品を切り欠き部１０に配設することが可能であれば、あらゆる電子機器に対して上記構成を適用することができる。
【０１１８】
〔上記すべてを組み合わせた構成〕
以上、携帯電話機１００が備える種々の構成を説明した。ここで、図１８は、図１から図１７により説明した各構成を１つの電子機器に組み込んだときの様子を示す図である。図１８についての詳細説明は、すでに各部について説明しているため省略する。しかしながら、同図に示すように、上記各構成すべてを１つの電子機器に組み込むことは当然に可能であり、その場合、後述する効果を同時に実現することができる。
【０１１９】
〔切り欠き部１０に容量性（誘導性）素子を装荷した場合の放射効率の改善〕
次に、切り欠き部１０に容量性素子または誘導性素子を装荷した場合に、アンテナの放射効率が改善される例を図１９、図２０により説明する。
【０１２０】
図１９は、異なる周波数帯で動作する２つのアンテナの放射効率が改善される様子を示すグラフであり、図１９（ａ）はアンテナＡの放射効率を、図１９（ｂ）はアンテナＢの放射効率を、それぞれ説明するためのグラフである。
【０１２１】
なお、各図では、横軸はアンテナの動作する周波数を、縦軸はアンテナの放射効率を示す。また、アンテナＡが動作する周波数帯を動作周波数帯Ａと、アンテナＢが動作する周波数帯を動作周波数帯Ｂとする。さらに、破線は、回路基板１に切り欠き部１０が存在しない場合を、点線は、回路基板１に切り欠き部１０を設けた場合を、実線は、切り欠き部１０に容量性素子が装荷された場合をそれぞれ示す。これらは、後述する図２０についても同様である。
【０１２２】
以下、図１９について説明する。
【０１２３】
図１９（ａ）に示すように、回路基板１に切り欠き部１０が存在しない場合（点線）、アンテナＡの動作周波数帯Ａの放射効率が劣化している。つまり、動作周波数帯Ａにおいて、アンテナＡの放射効率は顕著に低下している。そこで、回路基板１に切り欠き部１０を設け（破線）、アンテナＡの動作周波数帯Ａにおける放射効率を改善している。
【０１２４】
その一方で、図１９（ｂ）に示すように、回路基板１に切り欠き部１０が存在しない場合（点線）、アンテナＢの動作周波数帯Ｂの放射効率は低くなかったにも係らず、回路基板１に切り欠き部１０を設けることにより（破線）、アンテナＢの動作周波数帯Ｂの近傍における放射効率が劣化する場合がある。
【０１２５】
そこで、図１９（ａ）・（ｂ）に示すように、切り欠き部１０に容量性素子を装荷することにより（実線）、アンテナＡの動作周波数帯Ａ、及びアンテナＢの動作周波数帯Ｂともにアンテナの放射効率を改善することができる。
【０１２６】
続いて、図２０について説明する。図２０は、複数の周波数帯で動作するアンテナの放射効率が改善される様子を示すグラフである。
【０１２７】
同図に示すように、回路基板１に切り欠き部１０が存在しない場合（点線）、アンテナＡの動作周波数帯Ａでは放射効率は劣化していないものの、アンテナＢの動作周波数帯Ｂでは放射効率の劣化が認められる。そこで、回路基板１に切り欠き部１０を設けると（破線）、アンテナＢの動作周波数帯Ｂの放射効率は改善されるが、その一方で、アンテナＡの動作周波数帯Ａにおいて放射効率の劣化が認められる。
【０１２８】
そこで、同図に示すように、切り欠き部１０に容量性素子を装荷することにより（実線）、アンテナＡの動作周波数帯Ａ、及びアンテナＢの動作周波数帯Ｂともに、アンテナの放射効率を改善することができる。特に、動作周波数帯Ａと動作周波数帯Ｂとが近接する周波数帯域である場合には、動作周波数帯Ａの電流のみを通過させ、動作周波数帯Ｂの電流を通過させないような帯域阻止フィルタを設計することは困難であり、また、仮に帯域阻止フィルタを用いた場合には、構成部品のばらつきによるアンテナ放射効率の変化が大きくなってしまうという問題が起こりうる。
【０１２９】
そこで、切り欠き部１０に容量性素子を装荷することにより、放射効率の劣化が顕著な周波数帯（ＮＵＬＬ点）をずらして、所望の周波数帯（図１９、図２０では動作周波数帯Ａ、動作周波数帯Ｂ）におけるアンテナの放射効率の劣化を避けることができる。なお、上記では、切り欠き部１０に装荷する電流制御部１２は、容量性素子であるものとして説明した。しかしながら、切り欠き部１０に装荷する電流制御部１２は誘導性素子であってもよい、
ここで、切り欠き部１０に容量性素子または誘導性素子を装荷することにより、アンテナの放射効率が改善する理由として、以下の理由が挙げられる。
【０１３０】
一般的に、切り欠き部１０は、電流制御部１２が装荷されていないときには誘導性に見える。そして、切り欠き部１０の切り欠きを浅くすることにより誘導性を小さくすることができ、また深くすることにより誘導性を大きくすることができる。この点、電流制御部１２として容量性素子または誘導性素子を装荷することにより、切り欠き部１０は、切り欠き部１０が存在する場合および存在しない場合の何れとも異なる中間的な容量性または誘導性に見えるようにすることができる。そして、アンテナの動作周波数帯によっては、中間的な容量性または誘導性に見えるほうが、アンテナの放射効率が良くなる場合がある。図１９、図２０は、切り欠き部１０に容量性素子または誘導性素子を装荷することによりアンテナの放射効率が改善する例であり、その背景には上記の理由が挙げられる。
【０１３１】
〔接地導体に接続するアンテナを有する電子機器について〕
次に、接地導体２に接続するアンテナ３ａを有する携帯電話機１１０について、図２１を用いて説明する。図２１は、接地導体２に接続するアンテナ３ａを有する携帯電話機１１０を説明するための図であり、図２１（ａ）は上面図を、図２１（ｂ）は正面図を示す。
【０１３２】
各図に示すように、携帯電話機１１０の接地導体２は、接地点４０を有する。また、アンテナ３ａは、アンテナ先端部を補助板金４２を使って延長し、その補助板金４２は接地点４０に接地されている。そして、切り欠き部１０は、給電部１５ａと接地点４０との間に位置している。
【０１３３】
なお、同図では、接地点４０に接地されているアンテナは１本で記載されている。しかしながら、アンテナが３本以上存在するときは、そのうち少なくとも１本のアンテナが接地導体２に接地されていればよい。また、同図では、アンテナ３ａは、補助板金４２と接続している。しかしながら、アンテナ３ａと補助板金４２を組み合わせてなる構成が、補助板金４２を用いることなく単一の金属で形成されていてもよいし、３以上の複数の金属で形成されてもよい。さらに、同図では、接地点Ｂは接地導体２に設けられている。しかしながら、接地点Ｂは、回路基板１のグランドパターンに設けられてもよい。
【０１３４】
上記構成とすることにより、携帯電話機１１０は次のような効果を奏する。つまり、切り欠き部１０が給電部１５ａと接地点４０との間に位置することにより、切り欠き部１０にはより大きな高周波電流が流れることになる。従って、本発明の効果、すなわち、切り欠き部１０に電流制御部１２を装荷することにより高周波電流の経路を制御してアンテナの放射効率を改善する、という効果はさらに大きくなる。
【０１３５】
〔本発明に係る回路基板、電子機器の効果〕
以下、回路基板１、及び回路基板１を備えた電子機器によって得られる効果を説明する。
【０１３６】
回路基板１は、無線通信用の複数のアンテナ３ａ・３ｂに対して給電可能な、表面にグランドパターンが形成された回路基板１であって、複数のアンテナ３ａ・３ｂはそれぞれ、異なる周波数帯で動作し、かつ、各アンテナの給電位置が他のアンテナの給電位置と互いに独立して決められるものであり、グランドパターンに、複数のアンテナ３ａ・３ｂの放射効率を改善するための切り欠き部１０と、切り欠き部１０に、複数のアンテナ３ａ・３ｂの異なる周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部１２と、を備える。
【０１３７】
また、回路基板１は、無線通信用のアンテナに対して給電可能な、表面にグランドパターンが形成された回路基板１であって、アンテナは、複数の周波数帯で動作するものであり、グランドパターンに、アンテナの放射効率を改善するための切り欠き部１０と、切り欠き部１０に、アンテナの複数の周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部１２と、を備える。
【０１３８】
従来の無線通信機に搭載される回路基板は、本来のアンテナ以外に、筐体や内蔵基板の接地パターンの広い範囲に高周波電流が流れ、等価的にアンテナ形状が変化して放射効率の低下を招くという問題があった。そのため、筐体や回路基板１の一部に切り欠きを設けて高周波電流の広がりを抑え、放射効率の低下を防いでいた。
【０１３９】
しかしながら、従来の無線通信機は、異なる周波数帯で動作する複数のアンテナ３ａ・３ｂが搭載された場合、あるいは、複数の周波数帯で動作するアンテナが搭載された場合に、最適な切り欠きの形状が動作周波数帯ごとに異なるため、１つのアンテナの放射効率が改善されたとしても、すべてのアンテナの放射効率を改善できなかった。
【０１４０】
この点、回路基板１では、自基板の表面に形成されたグランドパターンに、複数のアンテナ３ａ・３ｂの放射効率を改善するための切り欠き部１０を設け、その切り欠き部１０には、複数のアンテナ３ａ・３ｂの異なる周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部１２を備えている。
【０１４１】
また、回路基板１では、自基板の表面に形成されたグランドパターンに、アンテナの放射効率を改善するための切り欠き部１０を設け、その切り欠き部１０には、アンテナが動作する複数の周波数帯にしたがって、自基板に流れる電流の経路を制御する電流制御部１２を備えている。
【０１４２】
従って、電流制御部１２は、ある周波数帯の電流については、自身を通過させることなく切り欠き部１０の周りを迂回させ、他の周波数帯の電流については、自身を通過させることにより切り欠き部１０を跨ぐように電流経路を制御することができる。
【０１４３】
それゆえ、回路基板１では、電流制御部１２が自基板に流れる電流の経路を制御することにより、切り欠き部１０の形状（言い換えると、見え方）をアンテナの動作周波数帯ごとに変化させることができる。つまり、回路基板１では、複数アンテナごとに切り欠き部１０の見え方を最適化することができるため、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナ、及び異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナの放射効率を改善することができる。
【０１４４】
なお、回路基板１では、複数のアンテナ３ａ・３ｂはそれぞれ、異なる周波数帯で動作し、かつ、取付位置が互いに独立して決められるものである。それゆえ、アンテナの取付位置が互いに依存し合い、回路基板１を設計する際に設計の自由度が奪われるという従来技術が抱えていた課題も併せて解決することができる。
【０１４５】
さらに、回路基板１では、切り欠き部１０は、複数のアンテナ３ａ・３ｂへ給電する給電部それぞれから、その給電部が給電するアンテナの動作する周波数帯の４分の１波長以内の距離に設けられる構成である。
【０１４６】
さらに、回路基板１では、
切り欠き部１０は、アンテナに給電する給電部から、複数の周波数帯それぞれの４分の１波長以内の距離に設けられる構成である。
【０１４７】
切り欠き部１０が、給電部１５ａ・１５ｂから、アンテナの動作周波数の４分の１波長程度の距離を隔てて設けられている場合、切り欠き部１０付近に流れる電流が給電部１５ａ・１５ｂ付近に流れる電流と逆位相になるため、アンテナの放射効率を改善するための切り欠きの効果が低下してしまう。
【０１４８】
そこで、上記各構成とすることにより、切り欠き部１０付近に流れる電流が給電部部１５ａ・１５ｂ付近に流れる電流と逆位相になることを防止することができるため、アンテナの放射効率を改善するための切り欠きの効果を維持することができる。
【０１４９】
さらに、回路基板１では、電流制御部１２は、インダクタ２０およびコンデンサ２２が並列接続されてなる帯域阻止フィルタからなる構成である。
【０１５０】
さらに、回路基板１では、電流制御部１２は、インダクタ２０およびコンデンサ２２が直列接続されてなる帯域通過フィルタからなる構成である。
（☆請求項７）
さらに、回路基板１では、電流制御部１２は、動作周波数に応じて制御可能なダイオード２４からなる構成である。
【０１５１】
さらに、回路基板１では、電流制御部１２は、直列接続された複数の共振回路からなる構成である。
【０１５２】
さらに、回路基板１では、電流制御部１２は、周波数選択性を有する分布定数形のフィルタ２７からなる構成である。
【０１５３】
上述したように、回路基板１では、電流制御部１２は、種々の種類を選択することが可能である。
【０１５４】
従って、回路基板１の用途、具体的な設計内容に従って、好適な種類の電流制御部１２を選択することができる。また、電流制御部１２は、何れの種類が選択されても、自基板に流れる電流の経路を制御することができ、本発明の目的を達成することができる。
【０１５５】
さらに、回路基板１では、自基板と、自基板の近傍に配設される接地導体２との間に接続される、グランドパターンと接地導体２との間の電気的な結合量を調節するための結合量調節部を備える構成である。
【０１５６】
上述したように、回路基板１は、切り欠き部１０を有することにより、高周波電流の広がりを抑え、アンテナの放射効率の低下を防止している。しかしながら、たとえ回路基板１上のグランドパターンに切り欠き部１０を設けたとしても、その直下に接地導体２が配設されることにより、当該グランドパターンと接地導体２とが電気的に結合し、切り欠き部１０によるアンテナの放射特性の改善効果が低下するという問題がある。また、接地導体２はグランドパターンと電気的に一体のものとして見えるように接続される場合が多いため、この場合は、接地導体２に大きな高周波電流が流れ、切り欠き部１０だけでは放射効率の劣化を防止することができなくなるという問題がある。
【０１５７】
この点、回路基板１は、上記構成とすることにより、たとえ切り欠き部１０の直下に接地導体２が配置される場合であっても、グランドパターンと接地導体２とを結合量調節部１３を介して接続しているため、グランドパターンと接地導体２との間の電気的な結合量を調整することができ、アンテナの放射特性を改善するという切り欠き部１０による効果を維持することができる。
【０１５８】
さらに、回路基板１では、結合量調節部１３は、帯域阻止フィルタまたは抵抗素子からなる構成である。
【０１５９】
上記構成とすることにより、たとえ切り欠き部１０の直下に接地導体２が配置される場合であっても、グランドパターンと接地導体２とを帯域阻止フィルタまたは抵抗素子を介して接続しているため、グランドパターンと接地導体２との間の電気的な結合量を調整することができ、アンテナの放射特性を改善するという切り欠き部１０による効果を維持することができる。
【０１６０】
さらに、回路基板１では、結合量調節部１３は、容量性素子または誘導性素子からなる構成である。
【０１６１】
上記構成とすることにより、たとえ切り欠き部１０の直下に接地導体２が配置される場合であっても、グランドパターンと接地導体２とを容量性素子または誘導性素子を介して接続しているため、接地導体２に流れる高周波電流の位相を制御することができ、アンテナの放射効率を改善させやすくすることができる。
【０１６２】
さらに、携帯電話機１００では、何れかの回路基板１を備える構成である。
【０１６３】
回路基板１は、異なる周波数帯で動作する複数のアンテナ３ａ・３ｂを搭載した電子機器、あるいは、複数の周波数帯で動作するアンテナを搭載した電子機器に好適に適用することができる。その一例として、携帯電話、パソコン、モバイルインターネットデバイス（ＭＩＤ）、オーディオプレイヤー、電子書籍リーダー、デジタルカメラといった電子機器を挙げることができる。
【０１６４】
さらに、携帯電話機１００では、回路基板１を備える筐体１００ａと、導体２ｂを備える筐体１００ｂとを有し、筐体１００ｂは、筐体１００ａに対して、摺動可能、開閉可能、回転可能、もしくは分離可能であることが好ましい。
【０１６５】
給電部が配置されているグランドパターンの辺上に共振モードの電流が流れ、回路基板が搭載された第１筐体とは別の第２筐体が近傍に存在する場合には、当該第２筐体の導体にも高周波電流が励起され、当該第２筐体が動作するたびにアンテナの特性が大きく変動するという問題が生じる。さらに、上記第２筐体の導体に励起される高周波電流の分布によっては、不要な放射が増大し、アンテナの放射効率が劣化するという問題も起こる。
【０１６６】
そこで、筐体１００ａは、回路基板１を備えることにより、筐体１００ａに流れる高周波電流の広がりを抑えることができ、筐体１００ｂの導体２ｂに励起される高周波電流を抑制し、アンテナ３ａ・３ｂの放射効率の改善と、筐体１００ｂの動作によるアンテナ特性の変化を軽減することができるという効果を奏する。
【０１６７】
なお、筐体１００ｂは、筐体１００ａに対して、摺動可能、開閉可能、回転可能、もしくは分離可能である。従って、筐体１００ａおよび筐体１００ｂを備えた携帯電話１００は、筐体１００ａおよび筐体１００ｂの上記の動作によって種々の形態をとることができ、しかも、携帯電話１００では、上記効果を併せて奏することができる。
【０１６８】
さらに、携帯電話機１００では、切り欠き部１０が、グランドパターンおよび回路基板１に連通して形成されており、自機器に搭載される部品が、切り欠き部１０に配設される構成である。
【０１６９】
通常、電子機器の設計において、当該電子機器に使用される多数の部品類が回路基板１の近傍に実装される。
【０１７０】
そこで、上記構成とすることにより、つまり、部品類（カメラレンズ３０）を切り欠き部１０に配設することにより、省スペース化を実現し、電子機器の小型化を図ることができる。
【０１７１】
例えば、電子機器が、カメラ機能を備えた携帯電話である場合には、当該携帯電話はカメラレンズを実装する。そこで、そのカメラレンズを切り欠き部１０に配設することにより、その分だけ携帯電話機１００の筐体内部の省スペース化、携帯電話の小型化を実現することができる。
【０１７２】
またカメラの代わりにプロジェクター、脈拍センサー、バーコードリーダー、プラズマクラスターイオン発生ユニット、マイク、スピーカ、イヤーレシーバ、キーボタン、ポインティングデバイス、フレキシブル基板といったデバイスも実装可能である。
【０１７３】
〔従来技術との構成および効果上の差異〕
以下、従来技術に係る回路基板２００（図２２）と本発明に係る回路基板１との構成および効果上の差異を繰り返し述べておく。
【０１７４】
図２２に示すように、従来の回路基板２００において、第２アンテナ２０５は、第１アンテナ２０３の高周波電流制御素子としての役割を担うものであるため、アンテナとしての機能はあくまで付加的なものである。しかも、第２アンテナ２０５は、その素子長さが第１アンテナ２０３の特性を考慮して決定されるため、素子の長さに自由度がない。つまり、回路基板２００では、第２アンテナ２０５の周波数を自由に選択することができず、アンテナとしての機能を十分に期待できない。
【０１７５】
加えて、第２アンテナ２０５には第１アンテナ２０３の高周波電流制御素子としての役割が要求されるため、その取付位置は、第１アンテナ２０３の取付位置に依存し、独立して任意の位置に決めることはできない。さらに、回路基板２００では、切り欠き部２０２は突堤部２０１を形成するために設けられたものであるため、切り欠き部２０２の位置も自由に決めることはできない。つまり、回路基板２００では、第２アンテナ２０５の取付位置、第２アンテナ２０５への給電位置、切り欠き部２０２の位置等が制限を受け、回路基板の設計自由度が大きく損なわれる。そして、回路基板２００では、切り欠き部２０２は、突堤部２０１を形成するために設けられたものであって、第２アンテナ２０５に対して放射効率の低下を防ぐ目的で設けられたものではないため、第２アンテナ２０５の放射効率を改善するという効果は期待できない。
【０１７６】
このように、回路基板２００では、第２アンテナ２０５はアンテナとしての機能を十分に発揮することができず、しかも、第１アンテナ２０３および第２アンテナ２０５の放射効率が同時に改善されることはない。
【０１７７】
これに対して、本発明に係る回路基板１では、携帯電話機１００に搭載されるアンテナ３ａ・３ｂは、本来のアンテナとして十分な機能を発揮するものである。つまり、アンテナ３ａ・３ｂは、互いに独立して存在するものであって、一方が他方に対して付加動作周波数帯を自由に選択することができ、アンテナとしての機能を十分に期待できる。
【０１７８】
なお、回路基板１では、切り欠き部１０は、複数のアンテナ３ａ・３ｂへ給電する給電部それぞれから、その給電部が給電するアンテナの動作する周波数帯の４分の１波長以内の距離に設けられることが好ましい。とは言え、回路基板１では、アンテナ３ａ・３ｂはそれぞれ、回路基板１の任意の位置から給電され得るものであって、一方のアンテナが他方のアンテナの取付位置に依存することはなく、その位置は任意に決めることが可能である。
【０１７９】
さらに、回路基板１では、アンテナ３ａ・３ｂの取付位置、アンテナ３ａ・３ｂへの給電位置、切り欠き部１０等の位置は自由に決めることができるため、回路基板１の設計自由度が損なわれることはない。
【０１８０】
また、回路基板１では、電流制御部１２は、ある周波数帯の電流については、自身を通過させることなく切り欠き部１０の周りを迂回させ、他の周波数帯の電流については、自身を通過させることにより切り欠き部１０を跨ぐように電流経路を制御することができる。
【０１８１】
それゆえ、回路基板１では、電流制御部１２が自基板に流れる電流の経路を制御することにより、切り欠き部１０の形状（言い換えると、見え方）をアンテナの動作周波数帯ごとに変化させることができる。つまり、回路基板１では、複数アンテナごとに切り欠き部１０の見え方を最適化することができるため、各アンテナの放射効率を改善することができる。
【０１８２】
これにより、回路基板１は、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナ、及び異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナ３ａ・３ｂの放射効率を改善することができる。
【０１８３】
このように、従来技術に係る回路基板２００と本発明に係る回路基板１との間には、構成上および効果上の明確な差異が認められる。
【０１８４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８５】
本発明は、複数の周波数帯で動作する無線通信用のアンテナ、及び異なる周波数で動作する無線通信用の複数のアンテナの放射効率を改善することが可能な回路基板に関し、特に当該回路基板を備えた携帯電話機等の電子機器に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８６】
１      回路基板
２、２ａ、２ｂ  接地導体
３ａ、３ｂ、３ｃ  アンテナ
１０    切り欠き部
１１ａ、１１ｂ  切り欠き部の側面
１２、１２ａ、１２ｂ  電流制御部
１３    結合量調節部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  給電部
１６ａ・１６ｂ  短絡素子
１７ａ・１７ｂ  帯域阻止フィルタ（結合量調節部）
１８ａ・１８ｂ  容量性素子（結合量調節部）
２０    インダクタ（電流制御部）
２２    コンデンサ（電流制御部）
２４    ダイオード（電流制御部）
２６    制御回路（電流制御部）
２７    分布定数形のフィルタ（電流制御部）
２８・２９  共振回路（電流制御部）
３０    カメラレンズ（部品）
１００、１０１  携帯電話機（電子機器）
１００ａ、１００ｂ  筐体
【図１】
0005431200.tif 000002
【図２】
0005431200.tif 000003
【図３】
0005431200.tif 000004
【図４】
0005431200.tif 000005
【図５】
0005431200.tif 000006
【図６】
0005431200.tif 000007
【図７】
0005431200.tif 000008
【図８】
0005431200.tif 000009
【図９】
0005431200.tif 000010
【図１０】
0005431200.tif 000011
【図１１】
0005431200.tif 000012
【図１２】
0005431200.tif 000013
【図１３】
0005431200.tif 000014
【図１４】
0005431200.tif 000015
【図１５】
0005431200.tif 000016
【図１６】
0005431200.tif 000017
【図１７】
0005431200.tif 000018
【図１８】
0005431200.tif 000019
【図１９】
0005431200.tif 000020
【図２０】
0005431200.tif 000021
【図２１】
0005431200.tif 000022
【図２２】
0005431200.tif 000023