(57)【要約】【課題】携帯端末装置のサイズを大きくすることなく、簡単な構成で収納時のアンテナ特性を改善できるロッドアンテナを備えた携帯端末装置を提供する。【解決手段】携帯端末装置１に、伸縮可能なロッドアンテナ２と、ロッドアンテナ２を縮めた収納時に該ロッドアンテナ２と接続されてアンテナ素子として機能し、ロッドアンテナ２の伸張時に該ロッドアンテナ２から切り離される放射導体８とを備える。このような構成では、携帯端末装置１のサイズを大きくすることなく、簡単な構成でロッドアンテナ２の収納時のアンテナ特性を改善できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮可能なロッドアンテナと、
前記ロッドアンテナを縮めた収納時に該ロッドアンテナと接続されてアンテナ素子として機能し、前記ロッドアンテナの伸張時に該ロッドアンテナから切り離される放射導体と、
を有する携帯端末装置。
【請求項２】
所要の周波数のＲＦ信号を送受信するための無線回路と、
前記ロッドアンテナの伸張時に、該ロッドアンテナと前記無線回路とをインピーダンス整合させるための第１の整合回路と、
前記ロッドアンテナ収納時に、該ロッドアンテナ及び前記放射導体と前記無線回路とをインピーダンス整合させるための第２の整合回路と、
前記ロッドアンテナの伸張時に前記無線回路と前記第１の整合回路とを接続し、前記ロッドアンテナの収納時に前記無線回路と前記第２の整合回路とを接続する整合回路切り替えスイッチと、
を有する携帯端末装置。
【請求項３】
前記整合回路切り替えスイッチは、
前記ロッドアンテナと前記放射導体とが接続されていないときに前記無線回路と前記第１の整合回路とを接続させ、前記ロッドアンテナと前記放射導体とが接続されているときに前記無線回路と前記第２の整合回路とを接続させるための制御信号を生成し、該制御信号にしたがって前記無線回路と前記第１の整合回路または前記第２の整合回路とを接続する請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記無線回路は、
前記第１の整合回路または前記第２の整合回路を接続したときの前記ＲＦ信号の受信レベルをそれぞれ検出する受信レベル検出部と、
前記第１の整合回路を接続したときの前記ＲＦ信号の受信レベルと前記第２の整合回路を接続したときの前記ＲＦ信号の受信レベルとを比較し、より高い受信レベルが得られる前記第１の整合回路または前記第２の整合回路を選択するための制御信号を生成する制御信号生成部と、
を有し、
前記整合回路切り替えスイッチは、
前記無線回路から出力される制御信号にしたがって前記無線回路と前記第１の整合回路または前記第２の整合回路とを接続する請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項５】
前記放射導体は、
基板上に形成された導体パターンである請求項１から４のいずれか１項記載の携帯端末装置。
【請求項６】
前記放射導体は、
板金である請求項１から４のいずれか１項記載の携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロッドアンテナを備えた携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話機等の携帯端末装置は、ワンセグ（携帯電話・移動体端末向けの１セグメント部分受信サービス）放送の受信機能、ＧＰＳ（Global Positioning System）機能、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等、電話機能以外にも多くの通信機能が搭載されている。そのため、これらの通信機能で使用する無線周波数の波長に対応した長さのアンテナを実装する必要がある。特に、ワンセグ放送は、比較的低い周波数（４７０〜７７０ＭＨｚ）が使用され、波長が長いため、長いアンテナが必要になる。
【０００３】
また、２０１２年４月から開始されたマルチメディア放送（以下、ＭＭ放送と称す）サービスでは、さらに低い周波数（２０７．５〜２２２ＭＨｚ）が使用されるため、ＭＭ放送サービスに対応する場合は、より長いアンテナが必要になる。
【０００４】
しかしながら、小型化や多機能化が進む現在の携帯端末装置に長いアンテナを内蔵することは困難な場合が多い。そのため、ワンセグ放送やＭＭ放送等に対応する場合は、伸縮可能なロッドアンテナを実装し、通常時はロッドアンテナを縮めて携帯無線機内に収納し、ワンセグ放送等を視聴するときはロッドアンテナを伸張して使用する構成が主流となっている。
【０００５】
図５は、ロッドアンテナを備えた背景技術の携帯端末装置の構成例を示す図であり、同図（ａ）はロッドアンテナの伸張状態の様子を示す模式図、同図（ｂ）はロッドアンテナの収納状態の様子を示す模式図である。図６は、図５（ａ）、（ｂ）に示したロッドアンテナの構成例を示す図であり、同図（ａ）は伸張状態の様子を示す断面図、同図（ｂ）は収納状態の様子を示す断面図である。
【０００６】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、背景技術の携帯端末装置２００は、ロッドアンテナ２、給電部３、整合回路１３及び無線回路７を備える。
【０００７】
無線回路７は、変調回路や送信用の電力増幅器、受信用のＬＮＡ（Low Noise Amplifier）や復調回路等を含む、所要の周波数のＲＦ（Radio Frequency）信号を送受信するための回路である。
【０００８】
給電部３は、無線回路７とロッドアンテナ２間で高周波電力を伝送するための給電線とロッドアンテナ２とを接続する接続部である。
【０００９】
整合回路１３は、例えばロッドアンテナ２を伸張したときに該ロッドアンテナ２と無線回路７とをインピーダンス整合させるための整合回路である。
【００１０】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ロッドアンテナ２は、第１のエレメント１４、第２のエレメント１５、サポート金具１６、第１のスプリング１７及び第２のスプリング１８を備える。
【００１１】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ロッドアンテナ２の第２のエレメント１５は、内部が空洞であり、該空洞内に第１のエレメント１４が収納される構造である。第１のスプリング１７は第１のエレメント１４に取り付けられ、第２のスプリング１８はサポート金具１６に取り付けられている。第１のエレメント１４は、第１のスプリング１７により第２のエレメント１５内で支持される。第２のエレメント１５は、第２のスプリング１８によりサポート金具１６で支持される。
【００１２】
ロッドアンテナ２は、図５（ａ）や図６（ａ）に示すように伸張した状態（伸張状態）で使用され、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示すように縮めた状態（収納状態）で携帯端末装置内に収納される。サポート金具１６には上記給電線が接続されて給電部３が形成される。
【００１３】
なお、ロッドアンテナを備える携帯端末装置については、例えば特許文献１や２にも記載されている。特許文献１には、キーボードを備えた第１筐体と表示部を備えた第２筐体とを連結するヒンジ部にロッドアンテナを収納するノート型のパーソナルコンピュータが記載されている。また、特許文献２には、２つのチャネルのワンセグ放送の受信にロッドアンテナを用いる携帯電話機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第４６６０６３３号公報
【特許文献２】特開２００９−１３０８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した背景技術のロッドアンテナは、伸張状態のアンテナ特性と比べて収納状態のアンテナ特性が大幅に劣化する。これは、ロッドアンテナを縮めた収納状態では、ワンセグ放送等で使用される周波数の波長に対してアンテナ長が短くなりすぎるからである。
【００１６】
一方、ユーザが携帯端末装置を使用する状態を考えると、ロッドアンテナは、伸張状態だけでなく、収納状態でも所要のアンテナ特性を確保できることが望ましい。例えばワンセグ放送を録画中のときは、鞄やポケット等に携帯端末装置を入れておくことも考えられるため、ロッドアンテナを収納状態で使用する方が便利である。特に、ＭＭ放送サービスでは、放送番組だけでなく各種の情報も送信され、携帯端末装置では受信した情報を蓄積できるようになるため、ロッドアンテナを収納状態で使用する機会が多くなると考えられる。
【００１７】
そこで、例えばワンセグ放送用やＭＭ放送用の所要の長さのアンテナを携帯端末装置に内蔵する構成が考えられる。しかしながら、そのような構成ではアンテナの長さに対応して携帯端末装置のサイズを大きくする必要があるため、携帯端末装置が大型化してしまう。
【００１８】
本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、携帯端末装置のサイズを大きくすることなく、簡単な構成で収納時のアンテナ特性を改善できるロッドアンテナを備えた携帯端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため本発明の携帯端末装置は、伸縮可能なロッドアンテナと、
前記ロッドアンテナを縮めた収納時に該ロッドアンテナと接続されてアンテナ素子として機能し、前記ロッドアンテナの伸張時に該ロッドアンテナから切り離される放射導体と、
を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、携帯端末装置のサイズを大きくすることなく、簡単な構成でロッドアンテナの収納時のアンテナ特性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の携帯端末装置の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示した整合回路切り替えスイッチの一構成例を示す回路図である。
【図３】図２に示した制御信号を生成するための回路例を示すブロック図である。
【図４】本発明の携帯端末装置の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図５】ロッドアンテナを備えた背景技術の携帯端末装置の構成例を示す図であり、同図（ａ）はロッドアンテナの伸張状態の様子を示す模式図、同図（ｂ）はロッドアンテナの収納状態の様子を示す模式図である。
【図６】図５（ａ）、（ｂ）に示したロッドアンテナの構成例を示す図であり、同図（ａ）は伸張状態の様子を示す断面図、同図（ｂ）は収納状態の様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に本発明について図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の携帯端末装置の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、第１の実施の形態の携帯端末装置１は、ロッドアンテナ２、基板９、給電部３、第１の整合回路４、第２の整合回路５、整合回路切り替えスイッチ６、無線回路７及び放射導体８を備える。
【００２４】
以下では、携帯電話機を例にして本発明の携帯端末装置の構成や動作を説明するが、本発明は、ロッドアンテナを備えた構成であれば、その他の携帯端末装置にも適用できる。そのような携帯端末装置としては、例えば携帯電話機、ノート型やタブレット型のパーソナルコンピュータ、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistance，Personal Digital Assistants：個人向け携帯型情報通信機器）、携帯型のテレビジョン受像機、ゲーム機等が考えられる。
【００２５】
また、以下では携帯端末装置がロッドアンテナ２を用いてワンセグ放送やＭＭ放送を受信する場合を想定して説明するが、ロッドアンテナ２は情報の送信に用いることも可能である。
【００２６】
基板９は、例えばガラスエポキシ樹脂等から成るプリント基板であり、第１の整合回路４、第２の整合回路５、整合回路切り替えスイッチ６、無線回路７、放射導体８等が搭載される。
【００２７】
放射導体８は、例えば基板９上に形成された導体パターンであり、ロッドアンテナ２の収納時に、該ロッドアンテナ２と、例えば端部どうしが接触する位置に設置される。ロッドアンテナ２の収納時、収納状態のロッドアンテナ２と放射導体８とが接続されて、それぞれアンテナ素子として機能する。ロッドアンテナ２の伸張時、放射導体８は該ロッドアンテナ２から切り離される。放射導体８は、直線状である必要はなく、例えば図１に示すように略Ｌ字状に形成してもよい。
【００２８】
整合回路切り替えスイッチ６は、制御信号にしたがって接続端を切り替える高周波スイッチである。整合回路切り替えスイッチ６は、制御信号にしたがって、例えばロッドアンテナ２の伸張時は第１の整合回路４と無線回路７とを接続し、ロッドアンテナ２の収納時は第２の整合回路５と無線回路７とを接続する。
【００２９】
第１の整合回路４は、ロッドアンテナ２の伸張時に、該ロッドアンテナ２と無線回路７とをインピーダンス整合させるための整合回路である。第１の整合回路４は、伸張時のロッドアンテナ２と無線回路７間で伝送されるＲＦ信号の反射損を低減して高周波電力の伝送効率が低下しないように、例えばインダクタ、キャパシタ、抵抗器等を用いて形成される。
【００３０】
第２の整合回路５は、ロッドアンテナ２の収納時に、該ロッドアンテナ２と無線回路７とをインピーダンス整合させるための整合回路である。第２の整合回路５は、収納時のロッドアンテナ２及び放射導体８と無線回路７間で伝送されるＲＦ信号の反射損を低減して高周波電力の伝送効率が低下しないように、例えばインダクタ、キャパシタ、抵抗器等を用いて形成される。
【００３１】
ロッドアンテナ２、給電部３及び無線回路７の構成は、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）に示した背景技術と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００３２】
図２は、図１に示した整合回路切り替えスイッチの一構成例を示す回路図である。
【００３３】
図２に示すように、整合回路切り替えスイッチ６は、第１の整合回路４と無線回路７間に直列に挿入されるＰＩＮダイオードＸ１、並びに第２の整合回路５と無線回路７間に直列に挿入されるＰＩＮダイオードＸ２を有する構成である。第１の整合回路４と無線回路７とはＰＩＮダイオードＸ１のオン時に接続され、第２の整合回路５と無線回路７とはＰＩＮダイオードＸ２のオン時に接続される。
【００３４】
ＰＩＮダイオードＸ１には、バッファ回路１９、抵抗器Ｒ１及びインダクタＬ１を介して制御信号１０が供給される。また、ＰＩＮダイオードＸ２には、インバータ回路１１、抵抗器Ｒ２及びインダクタＬ３を介して制御信号１０が供給される。
【００３５】
抵抗器Ｒ１とインダクタＬ１の接続ノードと接地電位間にはキャパシタＣ１が挿入され、抵抗器Ｒ２とインダクタＬ３の接続ノードと接地電位間にはキャパシタＣ４が挿入されている。無線回路７とＰＩＮダイオードＸ１間にはキャパシタＣ２が挿入され、無線回路７とＰＩＮダイオードＸ２間にはキャパシタＣ５が挿入されている。
【００３６】
また、ＰＩＮダイオードＸ１と第１の整合回路４間には、キャパシタＣ３が挿入され、ＰＩＮダイオードＸ１とキャパシタＣ３の接続ノードと接地電位間にはインダクタＬ２が挿入されている。同様に、ＰＩＮダイオードＸ２と第２の整合回路５間には、キャパシタＣ６が挿入され、ＰＩＮダイオードＸ２とキャパシタＣ６の接続ノードと接地電位間にはインダクタＬ４が挿入されている。
【００３７】
抵抗器Ｒ１は制御信号１０によりＰＩＮダイオードＸ１へ流れるバイアス電流を決定し、抵抗器Ｒ２は制御信号１０によりＰＩＮダイオードＸ２へ流れるバイアス電流を決定する。インダクタＬ１及びキャパシタＣ１、並びにインダクタＬ３及びキャパシタＣ４は、制御信号１０が供給される伝送ラインを高周波領域でオープン（開放）にするための回路である。キャパシタＣ２及びＣ５は制御信号１０による直流電流が無線回路７へ流れるのを遮断し、キャパシタＣ３及びＣ６は制御信号１０による直流電流がアンテナへ流れるのを遮断する。インダクタＬ２は制御信号１０によりＰＩＮダイオードＸ１に直流電流を流すための素子であり、インダクタＬ４は制御信号１０によりＰＩＮダイオードＸ２に直流電流を流すための素子である。
【００３８】
ＰＩＮダイオードＸ１、Ｘ２のオン・オフは、整合回路切り替えスイッチ６に入力される制御信号１０によって制御される。例えば制御信号１０としてＨｉｇｈレベルが入力されると、ＰＩＮダイオードＸ１が順方向にバイアスされてオンする（ほぼ短絡状態になる）。ＰＩＮダイオードＸ２は、インバータ回路１１によりＬｏｗレベルが印加されるためオフする（ほぼ開放状態になる）。この場合、第１の整合回路４と無線回路７とがＰＩＮダイオードＸ１を介して所望の高周波領域において接続される。なお、Ｈｉｇｈレベルとは、ＰＩＮダイオードがオンするのに十分な、所定の電圧以上の電圧であり、Ｌｏｗレベルとは、ＰＩＮダイオードがオフするのに十分な、所定の電圧以下の電圧である。
【００３９】
一方、制御信号１０としてＬｏｗレベルが入力されると、ＰＩＮダイオードＸ１はオフする（ほぼ開放状態になる）。ＰＩＮダイオードＸ２は、インバータ回路１１によりＨｉｇｈレベルが印加されるため、順方向にバイアスされてオンする（ほぼ短絡状態になる）。この場合、第２の整合回路５と無線回路７とがＰＩＮダイオードＸ２を介して所望の高周波領域において接続される。
【００４０】
図２では、整合回路切り替えスイッチ６として、ＰＩＮダイオードＸ１、Ｘ２を用いる回路例を示したが、整合回路切り替えスイッチ６は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いた周知のスイッチ回路で実現することも可能であり、機械的なスイッチ（例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチ）を用いて実現することも可能である。
【００４１】
整合回路切り替えスイッチ６に供給する制御信号１０は、例えば図３に示す構成で生成できる。
【００４２】
図３は、図２に示した制御信号を生成するための回路例を示すブロック図である。本実施形態の携帯端末装置１では、例えば整合回路切り替えスイッチ６に上記制御信号１０を生成するための機能を備える。
【００４３】
図３に示すように、整合回路切り替えスイッチ６は、制御信号１０を伝送するための伝送ラインがインダクタＬ５を介して放射導体８と接続され、該伝送ラインの整合回路切り替えスイッチ６側に抵抗器Ｒ３を介して定電圧源２０からＨｉｇｈレベルの電圧（＝ＶDD）が供給される構成である。インダクタＬ５は、制御信号１０の伝送ラインを高周波領域でオープン（開放）にすると共に低周波領域で短絡するための素子である。抵抗器Ｒ３には、例えば給電部３と接地電位間の抵抗値（第１の整合回路４や第２の整合回路５の接地電位に対する抵抗成分）よりも十分に大きい値の抵抗器を用いればよい。
【００４４】
このような構成において、ロッドアンテナ２が収納されると、上述したように該ロッドアンテナ２と放射導体８とが接続されるため、放射導体８は、ロッドアンテナ２及び給電部３を介して第１の整合回路４及び第２の整合回路５と接続される。このとき、整合回路切り替えスイッチ６の制御信号１０の伝送ラインは、インダクタＬ５、放射導体８、ロッドアンテナ２及び給電部３を介して第１の整合回路４及び第２の整合回路５と接続される。上述したように、抵抗器Ｒ３は、第１の整合回路４や第２の整合回路５の接地電位に対する抵抗成分よりも十分に大きな抵抗値であるため、抵抗器Ｒ３の両端にてほぼＶDDだけ電圧降下し、図２に示したバッファ回路１９やインバータ回路１１の入力端における制御信号１０はＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ切り替わる。この場合、図２に示した整合回路切り替えスイッチ６が備えるＰＩＮダイオードＸ２がオンし、第２の整合回路５と無線回路７とが接続される。
【００４５】
一方、ロッドアンテナ２が伸張されると、該ロッドアンテナ２と放射導体８とが切り離されるため、図２に示したバッファ回路１９やインバータ回路１１の入力端における制御信号１０は、定電圧源２０から供給されるＨｉｇｈレベル（＝ＶDD）で維持される。この場合、図２に示した整合回路切り替えスイッチ６が備えるＰＩＮダイオードＸ１がオンし、第１の整合回路４と無線回路７とが接続される。
【００４６】
図３では、整合回路切り替えスイッチ６に、ロッドアンテナ２と放射導体８の接続有無に応じて制御信号１０を生成するための回路を備える例を示したが、その他の構成でも制御信号１０を生成することは可能である。例えば、第１の整合回路４または第２の整合回路５を接続したときのＲＦ信号の受信レベルをそれぞれ無線回路７で検出し、より高い受信レベルが得られる整合回路を選択するための制御信号１０を無線回路７で生成する構成が考えられる。その場合、無線回路７に、第１の整合回路４または第２の整合回路５を接続したときのＲＦ信号の受信レベルをそれぞれ検出する受信レベル検出部と、第１の整合回路４を接続したときのＲＦ信号の受信レベルと第２の整合回路５を接続したときのＲＦ信号の受信レベルとを比較し、より高い受信レベルが得られる整合回路を選択するための制御信号を生成する制御信号生成部とを備えていればよい。受信レベル検出部は、例えば方向性結合器、ローパスフィルタ、検波回路（ダイオード）等を用いて実現できる。制御信号生成部は、例えばプログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ、Ａ／Ｄ変換器、メモリ、出力バッファ回路等を含む情報処理用のＩＣ（マイクロコンピュータ等）を用いて実現できる。
【００４７】
本実施形態によれば、ロッドアンテナ２の収納時、基板９上に形成した放射導体８に該ロッドアンテナ２が接続され、収納状態のロッドアンテナ２と放射導体８とがそれぞれアンテナ素子として機能する。そのため、携帯端末装置１のサイズを大きくすることなく、簡単な構成でロッドアンテナ２の収納時のアンテナ特性を改善できる。
【００４８】
また、基板９上に形成される導体パターンを放射導体８として用いることで、該放射導体８を、安価に、かつ所望の長さで容易に形成することができる。そのため、携帯端末装置１のコストの上昇が抑制される。
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４９】
図４は、本発明の携帯端末装置の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００５０】
図４に示すように、第２の実施の形態の携帯端末装置１００は、放射導体１２が板金で形成された構成である。放射導体１２は、第１の実施の形態と同様に、ロッドアンテナ２の収納時に、該ロッドアンテナ２と、例えば端部どうしが接触する位置に設置される。その構成及び動作は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００５１】
図４に示した第２の実施の形態の構成でも、第１の実施の形態と同様に、ロッドアンテナ２の収納時にロッドアンテナ２が放射導体１２と接続され、収納状態のロッドアンテナ２と放射導体１２とがそれぞれアンテナ素子として機能する。そのため、第１の実施の形態と同様に、携帯端末装置１のサイズを大きくすることなく、簡単な構成でロッドアンテナ２の収納時のアンテナ特性を改善できる。
【００５２】
なお、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、ロッドアンテナ２が２つのエレメント（第１のエレメント及び第２のエレメント）で構成される例を示したが、ロッドアンテナ２のエレメント数は２つに限定されるものではない。本発明は、よりエレメント数の多いロッドアンテナを用いる場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１００    携帯端末装置
２    ロッドアンテナ
３    給電部
４    第１の整合回路
５    第２の整合回路
６    整合回路切り替えスイッチ
７    無線回路
８、１２    放射導体
９    基板
１１    インバータ回路
１３    整合回路
１４    第１のエレメント
１５    第２のエレメント
１６    サポート金具
１７    第１のスプリング
１８    第２のスプリング
１９    バッファ回路
２０    定電圧源
【図１】
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【図２】
2014013993.tif 000004
【図３】
2014013993.tif 000005
【図４】
2014013993.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014013993.tif 000008