(57)【要約】  携帯無線端末は、金属筐体（３０ａ）と、金属筐体（３０ａ）内に設けられ、電源回路およびアンテナの両方のグランドプレーンを構成するグランド導体（１２ｃ）を有するプリント配線板（１０ｃ）と、金属筐体（３０ａ）とグランド導体（１２ｃ）とに接続されたコンデンサ（１５）と、金属筐体（３０）とグランド導体（１２ｃ）とに接続され、動作電圧が商用電源電圧の最大瞬時値より高い過電流保護素子（１６）と、を備える。過電流保護素子（１６）の容量は、コンデンサ（１５）の容量より小さくてもよい。コンデンサ（１５）は、積層型セラミックコンデンサであってもよく、過電流保護素子（１６）は、放電ギャップ方式の過電流保護素子であってもよい。
2017221686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属筐体と、
前記金属筐体内に設けられ、電源回路およびアンテナの両方のグランドプレーンを構成するグランド導体を有するプリント配線板と、
前記金属筐体と前記グランド導体とに接続されたコンデンサと、
前記金属筐体と前記グランド導体とに接続され、動作電圧が商用電源電圧の最大瞬時値より高い過電流保護素子と、
を備える携帯無線端末。
【請求項２】
前記過電流保護素子の容量は、前記コンデンサの容量より小さい、
請求項１に記載の携帯無線端末。
【請求項３】
前記過電流保護素子は、セラミック素体内に一対の放電電極を有した放電ギャップ方式の過電流保護素子である、
請求項１または２に記載の携帯無線端末。
【請求項４】
前記コンデンサは、セラミック素体内に複数対の内部電極を有した積層型セラミックコンデンサである、
請求項１から３の何れか１項に記載の携帯無線端末。
【請求項５】
前記グランド導体において、前記コンデンサが接続されている領域に流れるアンテナ電流は、前記過電流保護素子が接続されている領域に流れるアンテナ電流以上である、
請求項１から４の何れか１項に記載の携帯無線端末。
【請求項６】
前記金属筐体と前記グランド導体とは互いに対向して配置され、
前記グランド導体のアンテナ電流の最大点を含む領域を第１領域とし、前記アンテナ電流の経路を含む領域を第２領域とし、その他の領域を第３領域とするとき、
前記コンデンサは、前記第１領域と前記第１領域に対向する前記金属筐体の領域とに接続されている、
請求項１から５の何れか１項に記載の携帯無線端末。
【請求項７】
他のコンデンサをさらに備え、
前記他のコンデンサは、前記第２領域と前記第２領域に対向する前記金属筐体の領域とに接続されている、
請求項６に記載の携帯無線端末。
【請求項８】
前記過電流保護素子は、前記第３領域と前記第３領域に対向する前記金属筐体の領域とに接続されている、
請求項６又は７に記載の携帯無線端末。
【請求項９】
前記アンテナに流れる電流の周波数における前記金属筐体と前記グランド導体との間のインピーダンスは、前記商用電源電圧の周波数における前記インピーダンスより低い、
請求項１から８の何れか１項に記載の携帯無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯無線端末に関し、特には、金属筐体を備える携帯無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属筐体を備える携帯無線端末において、当該金属筐体をブースターアンテナとして利用する技術が知られている。例えば、特許文献１には、金属筐体とプリント配線板のグランド導体とを、良好なアンテナ特性が得られるように導通させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６０９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、金属筐体を備える携帯無線端末に、商用電源との絶縁が不十分な充電器を接続すると、金属筐体に対地電圧がかかり、感電の危険が生じることがある。【０００５】
そこで、感電の危険を低減しながら、良好なアンテナ特性を長期的に持続できる携帯無線端末を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る携帯無線端末は、金属筐体と、前記金属筐体内に設けられ、電源回路およびアンテナの両方のグランドプレーンを構成するグランド導体を有するプリント配線板と、前記金属筐体と前記グランド導体とに接続されたコンデンサと、前記金属筐体と前記グランド導体とに接続され、動作電圧が商用電源電圧の最大瞬時値より高い過電流保護素子と、を備える。【０００７】
ここで、前記金属筐体と前記グランド導体とが電気的に切り離されていると、前記金属筐体には、前記グランド導体との間の電界により、前記グランド導体から放射される電波を打ち消す誘導電流が生じ、アンテナ特性が大きく損なわれる。良好なアンテナ特性は、前記グランド導体と前記金属筐体とをより低いインピーダンスで接続して、前記グランド導体を流れるアンテナ電流を前記金属筐体により多く供給することにより得られる。【０００８】
これに対し、上記の構成によれば、前記金属筐体と前記グランド導体とが前記コンデンサによって接続されるので、前記金属筐体と前記グランド導体との間のインピーダンスは、周波数が低い商用電源の漏洩電流に対して高く、周波数が高いアンテナ電流に対して低く設定できる。これにより、前記グランド導体に流れる前記アンテナ電流は前記金属筐体に良好に伝達され、良好なアンテナ特性が得られる。また、前記グランド導体に商用電源から漏洩電流が流入しても、インピーダンスが高い為、前記金属筐体に伝達される電流は非常に小さくなる為、感電の危険が低減する。【０００９】
しかしながら、前記コンデンサにサージ電圧が繰り返し印加されると、容量劣化により前記アンテナ電流に対するインピーダンスが上昇してアンテナ特性が損なわれ、また、短絡故障により感電防止機能が喪失する懸念がある。【００１０】
そこで、前記過電流保護素子により、前記コンデンサをサージ電圧から保護する。前記過電流保護素子は、動作電圧が商用電源電圧の最大瞬時値より高く、前記商用電源の漏洩電流では動作しないので、感電防止機能を損なうことなく、前記コンデンサを前記サージ電圧から保護し、容量劣化や短絡故障を回避できる。【００１１】
その結果、前記漏洩電流による感電の危険を低減し、かつ良好なアンテナ特性を長期的に持続できる携帯無線端末が得られる。【００１２】
また、前記過電流保護素子の容量は、前記コンデンサの容量より小さくてもよい。【００１３】
この構成によれば、前記グランド導体から前記金属筐体に伝達されるアンテナ電流を、主として前記コンデンサに流すことができる。過電流保護素子は、一般的に、高周波特性（例えばＱ値）においてコンデンサより劣るため、前記過電流保護素子に流れるアンテナ電流を小さくし、前記コンデンサに流れるアンテナ電流を大きくするほうが、良好なアンテナ特性が得られる。【００１４】
また、前記過電流保護素子は、セラミック素体内に一対の放電電極を有した放電ギャップ方式の過電流保護素子であってもよい。【００１５】
この構成によれば、前記放電ギャップ方式の過電流保護素子は、超低容量（例えば、前記コンデンサの容量より数桁小さい容量）で構成できるので、アンテナ特性を損なうことなく前記コンデンサを保護できる。【００１６】
また、前記コンデンサは、セラミック素体内に複数対の内部電極を有した積層型セラミックコンデンサであってもよい。【００１７】
この構成によれば、積層型セラミックコンデンサは、小型かつ低背に構成でき、しかも信頼性及び容量の精度に優れているので、良好なアンテナ特性と小型化の両方を実現できる。【００１８】
また、前記グランド導体において、前記コンデンサが接続されている領域に流れるアンテナ電流は、前記過電流保護素子が接続されている領域に流れるアンテナ電流以上であってもよい。【００１９】
この構成によれば、前記コンデンサを、前記過電流保護素子と比べて、同等かより多くのアンテナ電流が流れている領域に設置するので、主として前記コンデンサを介して、前記グランド導体から前記金属筐体にアンテナ電流を伝達できる。これにより、良好なアンテナ特性が得られる。【００２０】
また、前記金属筐体と前記グランド導体とは互いに対向して配置され、前記グランド導体のアンテナ電流の最大点を含む領域を第１領域とし、前記アンテナ電流の経路を含む領域を第２領域とし、その他の領域を第３領域とするとき、前記コンデンサは、前記第１領域と前記第１領域に対向する前記金属筐体の領域とに接続されていてもよい。【００２１】
この構成によれば、前記コンデンサは、前記グランド導体のアンテナ電流が最も大きい領域と前記金属筐体とを接続するので、前記グランド導体のアンテナ電流は前記金属筐体に効率よく伝達される。これにより、より多くのアンテナ電流が前記金属筐体に供給され、良好なアンテナ特性が得られる。【００２２】
また、前記携帯無線端末は、他のコンデンサをさらに備え、前記他のコンデンサは、前記第２領域と前記第２領域に対向する前記金属筐体の領域とに接続されていてもよい。【００２３】
この構成によれば、前記コンデンサは、前記グランド導体のアンテナ電流が大きい領域と前記金属筐体とを接続するので、前記グランド導体のアンテナ電流は前記金属筐体に効率よく伝達される。これにより、より多くのアンテナ電流が前記金属筐体に供給され、良好なアンテナ特性が得られる。【００２４】
また、前記過電流保護素子は、前記第３領域と前記第３領域に対向する前記金属筐体の領域とに接続されていてもよい。【００２５】
この構成によれば、前記過電流保護素子は、前記グランド導体のアンテナ電流が小さい領域と前記金属筐体とを接続するので、良好なアンテナ特性を得るための前記コンデンサの配置を邪魔することなく、前記コンデンサをサージ電圧から保護できる。【００２６】
また、前記アンテナに流れる電流の周波数における前記金属筐体と前記グランド導体との間のインピーダンスは、前記商用電源電圧の周波数における前記インピーダンスより低くてもよい。【００２７】
この構成によれば、前記グランド導体に流れる前記アンテナ電流は前記金属筐体に良好に伝達され、良好なアンテナ特性が得られる。また、前記グランド導体に商用電源から漏洩電流が流入しても、インピーダンスが高い為、前記金属筐体に伝達される電流は非常に小さくなる為、感電の危険が低減する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る携帯無線端末によれば、商用電源の漏洩電流による感電の危険を低減し、かつ良好なアンテナ特性を長期的に持続できる携帯無線端末が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、一般的な携帯無線端末の外観の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の比較例に係る携帯無線端末の構造の一例を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、第１の比較例に係る携帯無線端末の課題を説明する図である。
【図４】図４は、第２の比較例に係る携帯無線端末の構造の一例を示す分解斜視図である。
【図５】図５は、第２の比較例に係る携帯無線端末の要部の一例を示す拡大側面図である。
【図６】図６は、第２の比較例に係る接続回路を等価的に表す回路図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る携帯無線端末の構造の一例を示す分解斜視図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る携帯無線端末の要部の一例を示す拡大側面図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る接続回路を等価的に表す回路図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１の変形例に係る携帯無線端末の構造の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】図１１は、コンデンサの劣化試験環境の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、比較例に係る携帯無線端末での試験結果の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例に係る携帯無線端末での試験結果の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２に係る高周波信号に対する等価的な接続回路の一例を示す回路図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る評価回路の一例を示す回路図である。
【図１６】図１６は、実施の形態３に係るグランド導体に流れるアンテナ電流の一例を示す上面図である。
【図１７】図１７は、実施の形態３に係るコンデンサ及び過電流保護素子の配置の一例を示す上面図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係るコンデンサ及び過電流保護素子の配置の一例を示す上面図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係るコンデンサ及び過電流保護素子の配置の一例を示す上面図である。
【図２０】図２０は、実施の形態３に係るグランド導体に流れるアンテナ電流の一例を示す上面図である。
【図２１】図２１は、実施の形態３に係るコンデンサ及び過電流保護素子の配置の一例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
【００３１】
実施の形態を説明するにあたり、準備として、前述した感電の問題について、本発明者らが第１の比較例として想定する携帯無線端末の例を用いて、より詳細に説明する。その後、第２の比較列との対比により、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３２】
（第１の比較例）
図１は、第１の比較例に係る携帯無線端末の外観の一例を示す斜視図である。図１に示すように、携帯無線端末１は、樹脂筐体２０と金属筐体３０とで構成される空間にプリント配線板１０を格納して構成されている。当該空間には、図示していない、バッテリーや表示パネルがさらに格納されていてもよい。
【００３３】
プリント配線板１０には、電源回路、無線回路など、携帯無線端末１が機能を発揮するための各種の回路が構成されている。樹脂筐体２０は、携帯無線端末１のフロントカバーを構成しており、表示パネルの表示内容を透過する透明窓２１を有している。金属筐体３０は、携帯無線端末１のバックカバーを構成しており、アンテナ電流（高周波信号電流）を給電され、プリント配線板１０のグランド導体１２とともに、遠方界通信用のアンテナとして機能する。
【００３４】
図２は、携帯無線端末１の構造の一例を示す分解斜視図であり、図２では、図１の携帯無線端末１を、上下を逆にして（つまり裏返して）示している。図２に示すように、プリント配線板１０には、ＲＦ回路及び電源回路を含む回路ブロック１１、グランド導体１２、コンタクトピン１３が設けられ、金属筐体３０の底面には、コンタクトピン１３の対向位置にコンタクトパッド３１が設けられている。コンタクトピン１３及びコンタクトパッド３１は、特には限定されないが、例えば、アルミ、銅、又はこれらの合金で構成されてもよい。
【００３５】
回路ブロック１１は、プリント配線板１０の内層及び反対主面に亘って設けられていてもよい。
【００３６】
グランド導体１２は、電源回路及びアンテナの両方のグランドプレーンを構成する。電源回路としてのグランド導体１２は、電源回路の基準電圧及び電流の帰路として機能し、アンテナとしてのグランド導体１２は、ＲＦ回路からアンテナ電流を供給されアンテナ電流の定在波を形成して電波を放射する。
【００３７】
コンタクトピン１３は、例えば、はんだなどの導電性接合材で、グランド導体１２に固定されかつ電気的に接続される。コンタクトピン１３は、樹脂筐体２０と金属筐体３０とを接合した状態で、コンタクトパッド３１と接触し、グランド導体１２と金属筐体３０とを電気的に接続する。
【００３８】
前述したように、金属筐体３０とグランド導体１２とが電気的に切り離されていると、金属筐体３０には、グランド導体１２による電界により、前記グランド導体から放射される電波を打ち消す誘導電流が生じ、電波の放射が妨げられる。
【００３９】
そこで、コンタクトピン１３及びコンタクトパッド３１を介して金属筐体３０とグランド導体１２とを電気的に接続する。これにより、グランド導体１２を流れるアンテナ電流と同方向に流れる電流が金属筐体３０に供給され、良好なアンテナ特性が得られる。
【００４０】
なお、金属筐体３０とグランド導体１２とを電気的に接続するための構成は、図２の例には限られない。例えば、コンタクトピン１３が金属筐体３０と直接的かつ良好に接触できるなら、コンタクトパッド３１を省略してもよい。また、図２とは逆に、コンタクトピン１３を金属筐体３０に設け、コンタクトパッド３１をグランド導体１２に設けてもよい。また、コンタクトピン１３及びコンタクトパッド３１の一方又は両方は、互いの方向に付勢された弾性金属片で構成されてもよい。
【００４１】
（第１の比較例の課題）
しかしながら、このように構成された携帯無線端末１には、前述したように、商用電源の漏洩電流による感電の課題がある。
【００４２】
図３は、携帯無線端末１での課題を詳細に説明する図である。図３に示すように、携帯無線端末１に充電器９２を接続し、商用電源９０から充電器９２を介してバッテリー１７を充電する状況を考える。ここで、商用電源９０とは、住宅用のコンセントから充電器９２に供給される単相交流電圧を言う。商用電源９０の実効電圧及び周波数は国ごとに異なり、一例として、日本では１００Ｖ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。世界的には、商用電源９０として実効電圧が２４０Ｖ程度までの単相交流電圧が供給されている。商用電源９０の一方端子９１は、接地されている。
【００４３】
携帯無線端末１において、グランド導体１２は、電源回路のグランドプレーンとして、充電器９２の基準電圧端子に接続される。グランド導体１２と金属筐体３０とは、コンタクトピン１３及びコンタクトパッド３１を介して電気的に接続されている。
【００４４】
この状況で、携帯無線端末１に、商用電源９０との絶縁が不十分な充電器９２を接続すると、金属筐体３０に対地電圧Ｖがかかり、感電の危険が生じることになる。対地電圧Ｖは、例えば、実効電圧が２４０Ｖの交流電圧の最大瞬時値である３４０Ｖ程度に達することがある。
【００４５】
（第２の比較例）
本発明者らは、この問題への対策として、最初に次のような携帯無線端末を検討した。当該携帯無線端末を第２の比較例として説明する。
【００４６】
図４は、第２の比較例に係る携帯無線端末１ａの構造の一例を示す分解斜視図である。図４では、樹脂筐体２０の図示は省略している。携帯無線端末１ａは、図２の携帯無線端末１と比べて、次の点が異なる。プリント配線板１０ａにグランド導体１２ａから離間したランド導体１４を設けている。コンタクトピン１３は、グランド導体１２ａではなく、ランド導体１４に固定されかつ電気的に接続される。また、グランド導体１２ａとランド導体１４とを接続するコンデンサ１５が追加される。
【００４７】
コンデンサ１５は、特には限定されないが、一例として、セラミック素体内に複数対の内部電極を有した積層型セラミックコンデンサであってもよい。積層型セラミックコンデンサは、小型かつ低背に構成でき、しかも信頼性及び容量の精度に優れているので、良好なアンテナ特性と小型化の両方を実現できる。
【００４８】
図５は、携帯無線端末１ａの要部の構造の一例を示す拡大側面図であり、図４のＡ部に対応する。図５には、図４のＡ部に含まれる構成要素とともに、商用電源の漏洩電流８０、８１を示している。
【００４９】
図６は、携帯無線端末１ａにおいて金属筐体３０とグランド導体１２ａとを接続する接続回路１８を等価的に表す回路図である。図６に示すように、接続回路１８は、並列に接続された４つのコンデンサ（Ｃａｐ）１５で構成される。
【００５０】
図５及び図６に示すように、金属筐体３０とグランド導体１２ａとがコンデンサ１５によって接続されるので、金属筐体３０とグランド導体１２ａとの間のインピーダンスは、周波数が低い商用電源の漏洩電流に対して高く、周波数が高いアンテナ電流に対して低く設定できる。
【００５１】
これにより、グランド導体１２ａに流れるアンテナ電流は金属筐体３０に良好に伝達されるので、良好なアンテナ特性が得られる。また、グランド導体１２ａに商用電源から流入した漏洩電流８０は、金属筐体３０に伝達される際に、漏洩電流８１に減衰するので、感電の危険が低減する。
【００５２】
上述のように、携帯無線端末１ａによれば、感電の危険を低減しながら、良好なアンテナ特性を得ることができる。
【００５３】
（第２の比較例の課題）
しかしながら、本発明者らは、携帯無線端末１ａには、次の課題があることに気付いた。具体的に、コンデンサ１５にサージ電圧が繰り返し印加されると、コンデンサ１５の容量劣化によりアンテナ電流に対するインピーダンスが上昇してアンテナ特性が損なわれ、また、短絡故障により感電防止機能が喪失する課題である。当該サージ電圧は、例えば人体からの静電気放電に起因するものであり、数千Ｖから１万数千Ｖ程度の電圧である。
【００５４】
そこで、本発明者らは、感電の危険を低減しながら、良好なアンテナ特性を長期的に持続できる携帯無線端末を鋭意検討した結果、以下の携帯無線端末を考案した。
【００５５】
（実施の形態１）
図７は、実施の形態１に係る携帯無線端末１ｂの構造の一例を示す分解斜視図である。携帯無線端末１ｂは、図４の携帯無線端末１ａと比べて、Ｂ部の構成が変更される。具体的に、プリント配線板１０ｂのＢ部に、グランド導体１２ｂとランド導体１４とを接続する過電流保護素子１６が追加される。これにより、過電流保護素子１６は、コンデンサ１５と兼用のコンタクトピン１３とランド導体１４とを介して、グランド導体１２ｂと金属筐体３０とに接続される。
【００５６】
過電流保護素子１６は、印加電圧に対し非線形の抵抗値を持つ素子であり、具体的に、商用電源電圧の最大瞬時値より高い動作電圧以上の印加電圧に対し、急激に減少する抵抗値を持つ２端子素子である。過電流保護素子１６は、特には限定されないが、一例として、セラミック素体内に一対の放電電極を有した放電ギャップ方式の過電流保護素子であってもよい。放電ギャップ方式の過電流保護素子は、超低容量（例えば、前記コンデンサの容量より数桁小さい容量）で構成できるので、アンテナ特性を損なうことなく前記コンデンサを保護できる携帯無線端末が得られる。
【００５７】
図８は、携帯無線端末１ｂの要部の構造の一例を示す拡大側面図であり、図７のＢ部に対応する。図８には、図７のＢ部に含まれる構成要素とともに、商用電源の漏洩電流８０、８１及びサージ電流８２を示している。
【００５８】
図９は、携帯無線端末１ｂにおいて金属筐体３０とグランド導体１２ｂとを接続する接続回路１９を等価的に表す回路図である。図９に示すように、接続回路１８は、並列に接続された４つのコンデンサ（Ｃａｐ）１５と１つの過電流保護素子（ＯＣＰ）１６とで構成される。
【００５９】
図８及び図９に示すように、過電流保護素子１６は、４つのコンデンサ１５と並列に、金属筐体３０とグランド導体１２ａとに接続されている。そのため、金属筐体３０にサージ電圧が印加されると、過電流保護素子１６が動作（導通）し、当該サージ電圧に起因するサージ電流８２は、過電流保護素子１６を介してグランド導体１２ｂに流れる。これにより、コンデンサ１５は、サージ電圧から保護される。
【００６０】
過電流保護素子１６は、動作電圧が商用電源電圧の最大瞬時値より高く、前記商用電源の漏洩電流８０では動作しないので、感電防止機能を損なうことなく、コンデンサ１５を前記サージ電圧から保護できる。これにより、第２の比較例で説明した、コンデンサ１５の容量劣化によりアンテナ電流に対するインピーダンスが上昇してアンテナ特性が損なわれ、また、短絡故障により感電防止機能が喪失する課題が解消される。その結果、商用電源の漏洩電流による感電の危険を低減し、かつ良好なアンテナ特性を長期的に持続できる携帯無線端末が得られる。
【００６１】
（実施の形態１の変形例）
図７では、Ｂ部において、過電流保護素子１６が、コンデンサ１５と共有のランド導体１４及びコンタクトピン１３を介して、グランド導体１２ｂと金属筐体３０とに接続される例を示したが、過電流保護素子１６の配置は、この例には限られない。
【００６２】
図１０は、実施の形態１の変形例に係る携帯無線端末１ｃの構造の一例を示す分解斜視図である。携帯無線端末１ｃは、図７の携帯無線端末１ｂと比べて、Ｃ部の構成が変更される。具体的に、プリント配線板１０ｃのＣ部に、コンタクトピン１３、ランド導体１４、及びコンタクトピン１３とランド導体１４とを接続する過電流保護素子１６が追加される。金属筐体３０ａのＣ部の対向位置にコンタクトパッド３１が追加される。これにより、過電流保護素子１６は、専用のコンタクトピン１３とランド導体１４とを介して、グランド導体１２ｃと金属筐体３０とに接続される。
【００６３】
携帯無線端末１ｃにおいてグランド導体１２ｃと金属筐体３０とを接続する接続回路は、図９の接続回路１９と等価である。従って、携帯無線端末１ｃによっても、携帯無線端末１ｂと同様、商用電源の漏洩電流による感電の危険を低減し、かつ良好なアンテナ特性を長期的に持続できる携帯無線端末が得られる。
【００６４】
（コンデンサの劣化試験）
本発明者らは、過電流保護素子１６の効果を確認するため、静電気放電によるコンデンサの劣化試験を行った。以下では、当該実験について説明する。
【００６５】
図１１は、コンデンサの劣化試験環境の一例を示す図である。試験サンプルとして、図１０の携帯無線端末１ｃにおいて、過電流保護素子（ＯＣＰ）１６を意図的に取り付けていない比較例と、過電流保護素子１６を取り付けた実施例とを用意した。コンデンサ（Ｃａｐ）１５には、容量が１００ｐＦ、耐圧が１００Ｖの積層型セラミックコンデンサを使用し、過電流保護素子１６には、動作電圧が約５００Ｖの放電ギャップ方式の過電流保護素子を使用した。
【００６６】
試験規格ＩＥＣ６１０００−４−２に従い、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）シミュレータ９４から、比較例及び実施例のそれぞれのグランド導体１２ｃと金属筐体３０との間に、１５ｋＶの試験電圧を接触放電にて複数回印加した。初期状態及び所定回数の印加ごとに、コンタクトピン１３を金属筐体３０から外して、コンデンサ１５の容量を測定した。
【００６７】
図１２は、比較例に係る携帯無線端末での試験結果の一例を示す図である。図１２では、初期容量から１０％以上の劣化が生じた欄を灰色で表示している。図１２に示すように、すべてのコンデンサ１５が、５０回から３００回の試験電圧の印加により劣化し、初期容量を維持できなかった。
【００６８】
図１３は、実施例に係る携帯無線端末での試験結果の一例を示す図である。図１３に示すように、すべてのコンデンサ１５が、５００回の試験電圧の印加後、初期容量を正常に維持した。
【００６９】
この結果から、過電流保護素子１６によって、コンデンサ１５がサージ電圧から保護されることが確かめられた。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態２では、コンデンサ１５の容量及び過電流保護素子１６の容量に関する好適な条件について説明する。
【００７１】
（良好なアンテナ特性のための条件例）
良好なアンテナ特性を得るため、過電流保護素子１６の容量は、コンデンサ１５の容量より小さいことが好ましい。これは、次の理由による。
【００７２】
図１４は、アンテナ電流に対する等価的な接続回路の一例を示す回路図であり、図９の接続回路１９に対応する。図１４に示すように、アンテナ電流に対して、コンデンサ１５は、等価的に、インダクタＬ１、容量Ｃ１、及び抵抗Ｒ１の成分を有し、過電流保護素子１６は、等価的に、インダクタＬ２、容量Ｃ２、及び抵抗Ｒ２の成分を有している。
【００７３】
過電流保護素子１６は、コンデンサ１５と比べて、抵抗成分が大きい（Ｒ２＞Ｒ１）ため、Ｑ＝ωＬ／Ｒで表されるＱ値が小さい。ここで、ωはアンテナ電流の角周波数である。そのため、過電流保護素子１６におけるアンテナ電流のロスは、コンデンサ１５におけるアンテナ電流のロスより大きい。
【００７４】
そこで、過電流保護素子１６の容量Ｃ２を、コンデンサ１５の容量Ｃ１より小さくする（Ｃ２＜Ｃ１）ことで、アンテナ電流に対する過電流保護素子１６のインピーダンスを、コンデンサ１５と比べて、大きくする。例えば、過電流保護素子１６として、超低容量（例えば、コンデンサ１５の容量より数桁小さい容量）で構成できる放電ギャップ方式の過電流保護素子を用いることは有効である。
【００７５】
これにより、グランド導体１２ｂから金属筐体３０に伝達されるアンテナ電流は、主としてコンデンサ１５に流れるので、過電流保護素子１６でのアンテナ電流のロスが低減し、良好なアンテナ特性が得られる。
【００７６】
（感電防止機能のための条件例）
感電防止機能を得るための、コンデンサ１５の容量の上限値の一例について説明する。
【００７７】
図１５は、コンデンサ１５の容量の評価に用いた評価回路の一例を示す回路図である。図１５の評価回路は、商用電源９５、グランド導体１２ｂ、接続回路１９、金属筐体３０、人体９６を直列に接続して構成され、商用電源の漏洩電圧が印加されている金属筐体３０にユーザが触れた状態を表している。商用電源９５と人体９６とは、地面で接続されている。
【００７８】
商用電源９５は、最大瞬時値Ｖｍａｘ、周波数ｆの交流電圧を発生する。接続回路１９は、コンデンサ１５と過電流保護素子１６との合成容量Ｃを有する。人体９６は、抵抗Ｒｈを有する。接続回路１９及び人体９６からなる電流経路は合成インピーダンスＲＴを有する。
【００７９】
このように構成される評価回路に流れる電流Ｉｓは、式１で表される。
【００８０】
【数１】
2017221686.tif 000003
【００８１】
ここで、抵抗Ｒｈを、濡れた状態での人体の抵抗値１ｋΩとし、電流Ｉｓを、人体が感知する電流の最小値１ｍＡとする。また、商用電源９５の最大瞬時値Ｖｍａｘを３４０Ｖとし、周波数ｆを６０Ｈｚとする。これらの値を式１に代入して、式２を得る。
【００８２】
【数２】
2017221686.tif 000004
【００８３】
式２を、Ｃについて解いて、Ｃ＝７．７５×１０３［ｐＦ］と求まる。従って、接続回路の合成容量Ｃを、７．７５×１０３［ｐＦ］以下とすることで、商用電源９５の漏洩電圧が金属筐体３０に印加された場合でも、人体９６に流れる電流Ｉｓは１ｍＡ以下に抑えられる。
【００８４】
接続回路１９の具体例において、過電流保護素子１６の容量を無視し、合成容量Ｃを４つのコンデンサ１５の並列容量と考えれば、コンデンサ１５の容量Ｃ１の上限値はＣ／４＝１．９４×１０３［ｐＦ］である。
【００８５】
なお、コンデンサ１５の容量Ｃ１の具体値は、上述の評価例には限られない。例えば、許容される電流値、国又は地域ごとの商用電源の最大瞬時値、接続回路を構成するコンデンサ１５の個数など、種々のパラメータが異なる場合も、上述の評価式に基づいて、コンデンサ１５の容量Ｃ１の適切な上限値が求まる。
【００８６】
（実施の形態３）
実施の形態３では、グランド導体１２におけるアンテナ電流の分布を考慮した、コンデンサ１５及び過電流保護素子１６の好適な配置について説明する。
【００８７】
図１６及び図１７は、グランド導体１２に流れるアンテナ電流の一例を示す上面図である。金属筐体３０は、グランド導体１２と対向して配置されている。図１６及び図１７では、簡明のため、コンタクトピン、ランド導体、コンデンサ、及び過電流保護素子の図示を省略している。
【００８８】
図１６及び図１７の例では、給電回路４０の一端に逆Ｌ型のアンテナ導体４１及び逆Ｆ型のアンテナ導体４２がそれぞれ設けられ、給電回路４０の他端にグランド導体１２が接続されている。アンテナ導体４１、４２およびグランド導体１２のいずれも、アンテナ導体４１、４２の給電線４１ａ、４２ａの根元付近に設けられる給電回路４０からアンテナ電流が供給されている。
【００８９】
給電回路４０から出力されたアンテナ電流は、グランド導体１２において、経路４３に沿って流れる。一般的に、グランド導体１２の外周の長さが、波長短縮効果も含めてアンテナの共振周波数のλ／２以下の場合には、図１６の逆Ｌ型ではアンテナ導体４１の給電線４１ａとの接続点付近で最大となり、図１７の逆Ｆ型ではアンテナ導体４２の短絡線４２ｂとの接続点付近で最大となる。
【００９０】
グランド導体１２におけるアンテナ電流の分布を考慮した、コンデンサ及び過電流保護素子の好適な配置について説明を続ける。
【００９１】
説明のため、グランド導体１２のアンテナ電流の最大点を含む領域を第１領域１１１とし、前記アンテナ電流の経路４３を含む領域を第２領域１１２とし、その他の領域を第３領域１１３とする。なお、第１領域１１１、第２領域１１２、及び第３領域１１３は、グランド導体１２上での場所を表し、グランド導体１２が実際に分割されているものではない。
【００９２】
図１８〜図２１は、コンデンサ及び過電流保護素子の配置の一例を示す上面図である。図１８〜図２１において、丸で囲んだ符号Ｃはコンデンサを表し、丸で囲んだ符号Ｅは過電流保護素子を表している。コンデンサ及び過電流保護素子は、それぞれ対応する符号の位置で、グランド導体１２と金属筐体３０とに接続されている。
【００９３】
図１８〜図２１に示すように、コンデンサは、第１領域１１１と第１領域１１１に対向する金属筐体３０の領域とに接続されていてもよい。つまり、筐体内のグランド導体のうち、給電回路４０に最も近い部分では、コンデンサを介して金属筐体に接続することが好ましい。
【００９４】
この構成によれば、前記コンデンサは、グランド導体１２のアンテナ電流が最も大きい領域と金属筐体３０とを接続するので、グランド導体１２のアンテナ電流は金属筐体３０に効率よく伝達される。これにより、より多くのアンテナ電流が金属筐体３０に供給され、良好なアンテナ特性が得られる。
【００９５】
また、図１８〜図２１に示すように、他のコンデンサは、第２領域１１２と第２領域１１２に対向する金属筐体３０の領域とに接続されていてもよい。
【００９６】
この構成によれば、Ｑ値の高いコンデンサが、グランド導体１２のアンテナ電流が大きい領域と金属筐体３０とを接続するので、グランド導体１２のアンテナ電流は金属筐体３０に効率よく伝達される。これにより、より多くのアンテナ電流が金属筐体３０に供給され、良好なアンテナ特性が得られる。
【００９７】
また、図１８及び図２１に示すように、過電流保護素子は、第３領域１１３と第３領域１１３に対向する金属筐体３０の領域とに接続されていてもよい。
【００９８】
この構成によれば、過電流保護素子は、グランド導体１２のアンテナ電流が小さい領域と金属筐体３０とを接続するので、良好なアンテナ特性を得るための前記コンデンサの配置を邪魔することなく、前記コンデンサをサージ電圧から保護できる。
【００９９】
以上、本発明の実施の形態に係る携帯無線端末について説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、例えば、スマートフォンやタブレットＰＣなどの、金属筐体を備える携帯無線端末として利用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  携帯無線端末
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  プリント配線板
１１  回路ブロック
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  グランド導体
１３  コンタクトピン
１４  ランド導体
１５  コンデンサ
１６  過電流保護素子
１７  バッテリー
１８、１９  接続回路
２０  樹脂筐体
２１  透明窓
３０、３０ａ  金属筐体
３１  コンタクトパッド
４０  給電回路
４１、４２  アンテナ導体
４１ａ、４２ａ  給電線
４２ｂ  短絡線
４３  アンテナ電流の経路
８０、８１  漏洩電流
８２  サージ電流
９０、９５  商用電源
９１  商用電源の一方端子
９２  充電器
９４  ＥＳＤシミュレータ
９６  人体
１１１  第１領域
１１２  第２領域
１１３  第３領域
【図１】
2017221686.tif 000005
【図２】
2017221686.tif 000006
【図３】
2017221686.tif 000007
【図４】
2017221686.tif 000008
【図５】
2017221686.tif 000009
【図６】
2017221686.tif 000010
【図７】
2017221686.tif 000011
【図８】
2017221686.tif 000012
【図９】
2017221686.tif 000013
【図１０】
2017221686.tif 000014
【図１１】
2017221686.tif 000015
【図１２】
2017221686.tif 000016
【図１３】
2017221686.tif 000017
【図１４】
2017221686.tif 000018
【図１５】
2017221686.tif 000019
【図１６】
2017221686.tif 000020
【図１７】
2017221686.tif 000021
【図１８】
2017221686.tif 000022
【図１９】
2017221686.tif 000023
【図２０】
2017221686.tif 000024
【図２１】
2017221686.tif 000025
【国際調査報告】
2017221686.tif 000026
2017221686.tif 000027