(57)【要約】【課題】携帯無線機において、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能を実現する。【解決手段】携帯無線機は、筐体と、筐体内に収納された回路基板と、筐体内に収納された電池部と、筐体に取り付けられ、回路基板に電気的に接続されたアンテナを有する。電池部の電源端子と回路基板が給電接続部により接続され、電池部のグランドと回路基板のグランドがグランド接続部により接続される。グランド接続部は、給電接続部よりもアンテナに近い位置に配置されている。【選択図面】  図１
2006019842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に収納された回路基板と、
前記筐体内に収納された電池部と、
前記筐体に取り付けられ、前記回路基板に電気的に接続されたアンテナと、
前記電池部の電源端子と前記回路基板を接続し、前記電池部から前記回路基板に電流を供給する給電接続部と、
前記電池部のグランドと前記回路基板のグランドを、少なくとも無線周波数下で高周波接続するグランド接続部とを備え、
前記グランド接続部が前記給電接続部よりも前記アンテナに近い位置に配置された、携帯無線機。
【請求項２】
前記グランド接続部が、前記電池部に隣接しつつ前記アンテナに対し最も近い位置に配置された、請求項１に記載の携帯無線機。
【請求項３】
前記給電接続部が、前記電池部に隣接しつつ前記アンテナから最も遠い位置に配置された、請求項２に記載の携帯無線機。
【請求項４】
前記給電接続部及び前記グランド接続部が、前記電池部の平面視略対角線上に配置された、請求項３に記載の携帯無線機。
【請求項５】
前記グランド接続部が、
前記電池部の本体と、
前記回路基板のグランドに接続され、前記電池部に対し所定の距離を隔てた状態で前記筐体内に配置された板金とからなり、
通電時に、前記電池部及び前記板金が容量結合を形成する、請求項１に記載の携帯無線機。
【請求項６】
前記板金と前記回路基板のグランドがリアクタンス素子を介して接続された、請求項５に記載の携帯無線機。
【請求項７】
前記電池部が、前記回路基板に対し略平行に配置されている、請求項１から請求項６のいずれか一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、電池部を備えた携帯無線機において、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能が得られる携帯無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯無線機は、無線回路及びロジック回路を動作させるための電池部を筐体内に備えている。電池部は、回路基板と平行に近接して配置され、回路基板上の接続端子を介して回路基板のグランドに接続されている。したがって、回路基板のグランドに流れるアンテナ電流と、グランドとの接続を介して電池に流れるアンテナ電流とが干渉し、アンテナ性能が劣化するという課題があった。
【０００３】
このような課題に対応した構成として、特許文献１の構成があげられる。特許文献１によれば、アンテナエレメントを電池部に接続してループアンテナを構成することで、電池部のアンテナへの影響を除去し、アンテナ性能を向上することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−０６７９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の例では、電池の配置位置及びアンテナ構成が制限され、携帯無線機の設計の自由度が減少するという課題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能を確保できる携帯無線機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の携帯無線機は、筐体と、筐体内に収納された回路基板と、筐体内に収納された電池部と、筐体に取り付けられ、回路基板に電気的に接続されたアンテナとを有する。更に、電池部の電源端子と回路基板を接続し、電池部から回路基板に電流を供給する給電接続部と、電池部のグランドと回路基板のグランドを、少なくとも無線周波数下で高周波接続するグランド接続部とを備え、グランド接続部が給電接続部よりもアンテナに近い位置に配置されている。
【０００８】
グランド接続部が、前記電池部に隣接しつつアンテナに対し最も近い位置に配置されるよう構成することが好ましい。
【０００９】
また、給電接続部が、前記電池部に隣接しつつアンテナから最も遠い位置に配置されるよう構成することが好ましい。
【００１０】
さらに、給電接続部及びグランド接続部が、電池部の平面視略対角線上に配置されるよう構成してもよい。
【００１１】
一方、グランド接続部を、電池部の本体と、回路基板のグランドに接続され電池部に対し所定の距離を隔てた状態で筐体内に配置された板金から構成することができる。この場合、通電時に、電池部及び板金が容量結合を形成する。
【００１２】
上記構成において、板金と回路基板のグランドをリアクタンス素子を介して接続することができる。また、電池部は、回路基板に対し略平行に配置され得る。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る携帯無線機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。無線周波数は９００ＭＨｚに設定する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１及び図２は本発明に係る第１実施形態の携帯無線機の基本的構成を示す。
【００１６】
本実施形態の携帯無線機は、筐体１０１、回路基板１０２、アンテナ１０３、整合回路１０４、無線部１０５、及び電池パック１０６を有する。筐体１０１は、樹脂により構成されており、小型端末を想定すると、長さは７０mm、幅は５０mm程度に設定される。アンテナ１０３にはヘリカルアンテナを用い、アンテナ１０３は整合回路１０４を介して無線部１０５に接続されている。
【００１７】
また、電池パック１０６は樹脂でできたケースの内部にグランドで囲まれた電池部１０７を有する。電池パックの寸法は縦幅３５ｍｍ ｘ 横幅３５ｍｍ ｘ 厚さ５ｍｍである。回路基板１０２と電池パック１０６との間には厚さ２ｍｍの樹脂カバー１０８が配置され、電池パックが直接回路基板に接触しないようになっている。図３に示すように、電池パック１０６は表面にグランド端子３０１と電源端子３０２とを備え、電池端子３０３により回路基板１０２の電源ライン及びグランドに各々接続される。電源端子端子３０２と電池端子３０３により給電接続部が構成される。電池端子３０３の設置位置は無線回路及びロジック回路の実装面積及びレイアウトにより決定され、ここでは電池端子３０３はアンテナと反対側の回路基板１０２の端部に設置されている。
【００１８】
給電接続部は電池部１０７から回路基板１０２ひいては無線部１０５への電流供給のために必須である。本実施形態では、電源端子３０２は、電池部１０７の中で、アンテナ１０３から実質的に最も遠い位置に設けられている。そして、これに対応するように、回路基板１０２上に電池端子３０３が設けられる。言い換えると、給電接続部が、電池部１０７に隣接した状態で、アンテナ１０３の給電部から最も遠くなるよう、電池端子３０３と電源端子３０２の位置が設定されている。
【００１９】
図４に示すように、グランドピン４０１は電池部のグランドとの接続を目的とし、アンテナ１０３に最も近い位置で回路基板１０２上に設置される。電池パック１０６には電源端子３０２とは別に、グランドピン４０１との接続のために、グランド端子４０２が設けられている。グランドピン４０１とグランド端子４０２との接続によりグランド接続部が構成され、電池部のグランドはアンテナ１０３に最も近い位置で回路基板１０２に接地される。すなわち、グランド端子４０２は、電池部１０７の中でアンテナ１０３に最も近い位置に設けられている。そして、これに対応するように、回路基板１０２上にグランドピン４０１が設けられる。言い換えると、グランド接続部が、電池部１０７に隣接した状態で、アンテナ１０３の給電部に対し最も近くなるよう、グランドピン４０１とグランド端子４０２の位置が設定されている。
【００２０】
後述するように、グランド接続部は電池部１０７のグランドと、回路基板１０２を高周波接続し、電池部１０７側にアンテナ電流を発生させるためのものである。
【００２１】
本実施形態では、給電接続部とグランド接続部は、電池部１０７の平面視における略対角線上に配置されている。また、電池部１０７は、回路基板１０２と長手方向に平行に配置されている。ただし、厳密に平行に配置される必要はなく、略平行に配置されてもよい。
【００２２】
上記のように構成した携帯無線機において、アンテナ動作の説明を行う。
【００２３】
図５はグランドピン４０１を備えた本実施形態におけるアンテナ電流分布を表し、図６はグランドピン４０１の無い従来の構成のアンテナ電流分布を表している。５０１，６０１は筐体に流れるアンテナ電流の強度を示している。一方、５０４，６０４は電池部１０７に流れるアンテナ電流の強度を示している。アンテナ１０３は無線周波数の１／４波長で共振するヘリカルアンテナ構成をしている。また、回路基板１０２の長さは６５ｍｍであり、無線周波数の１／４波長以下である。したがって、電池パックが無い場合、アンテナの給電部に相当するアンテナ給電点（図５、図６における筐体１０１とアンテナ１０３の接続点Ｐ）で電流の最大点を持ち、アンテナと反対側の回路基板の端部で、電流は最小となる。
【００２４】
しかしながら、従来の構成のように、電池パックがアンテナ１０３と反対側の回路基板１０２の端部で、必須の給電接続部のみを介して回路基板のグランドに接続されている場合、図６に示すように、アンテナ電流は基板端で最小にならずに、電池端子３０３を介して電池部にも流れる。回路基板の長さが１／４波長以下であるため、アンテナと電池との間に電流の節（最小点）は持たず、電池端子３０３と反対側の電池部の端で電流は最小となる。また、回路基板が長い場合に比べて、電流が集中するため、電池部に流れる電流は大きくなる。このとき、回路基板に流れるアンテナ電流６０２と電池部に流れるアンテナ電流６０３とが逆相になり、互いに打ち消し合い、放射効率の劣化が生じる。特に、回路基板長が１／４波長以下である場合には、電池部に流れる電流が大きいため、放射効率の劣化も大きくなる。従来の構成の無線周波数９００ＭＨｚでの放射効率は―３．０ｄＢであり、Ｘ―Ｚ面の垂直成分の指向性は図１０の１００２のようになる。
【００２５】
一方、本実施形態では、給電接続部のみならず、グランド接続部においても、電池部１０７がアンテナに近い位置で回路基板１０２のグランドと接続されている。具体的には、少なくとも携帯無線機の無線周波数下で、電池部１０７のグランドと回路基板１０２のグランドを高周波接続する。そして、グランド接続部が給電接続部よりもアンテナ、またはアンテナ給電部に近い位置に配置されている。そのため、図５に示すように、アンテナ電流は電池部１０７からグランドピン４０１に流れる。電池部１０７に流れるアンテナ電流５０３ は電池端子３０３を介して、回路基板１０２の端部で最小となる。また、回路基板１０２を流れるアンテナ電流５０２も同様に回路基板の端部で最小となり、電池部に流れる電流と回路基板に流れる電流とは同相となり、電流の打ち消し合いは起きない。
【００２６】
本実施形態の無線周波数９００ＭＨｚでの放射効率は―２．０ｄＢであり、Ｘ―Ｚ面の垂直成分の指向性は図１０の１００１のようになる。したがって、本実施形態の構成を用いることにより、電池パックを備えた携帯無線機において、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能が得られている。特に本実施形態では、電池部１０７は、回路基板１０２と長手方向に平行に配置されているため、二つのアンテナ電流が逆相であると互いに打ち消し合い、放射効率の劣化が生じやすいため、本発明の効果は大きい。
【００２７】
電流５０３はグランドピン４０１を介して電池部に流れる為、グランドピンの接点は１点よりも複数設定することで、言い換えると、複数のグランド接続部を設けることで、より高い効果を得られる。
【００２８】
本実施形態では、電池部と回路基板の間の接続部を給電接続部のみならず、よりアンテナに近い箇所に、電池部と回路基板を高周波接続するグランド接続部を設ける構成とした。この構成下においては、電池部にアンテナ側へ向かうアンテナ電流を発生させることができる。この結果、給電接続部のみを設けた場合に比べ、回路基板に流れるアンテナ電流と電池部に流れるアンテナ電流の打ち消し合いを緩和し、高いアンテナ性能を確保することが可能となった。
【００２９】
尚、給電接続部及びグランド接続部の相対位置関係は、グランド接続部が給電接続部よりもアンテナに近い位置に設けられればよく、この関係を維持する限り、本願の効果は達成される。好ましくは、グランド接続部がアンテナの給電部になるべく近い位置に設けられ、給電接続部がアンテナの給電部からなるべく遠い位置に設けられる。
【００３０】
（第２実施形態）
図７及び図８は本発明に係る第２実施形態の携帯無線機の基本的構成を示す。
【００３１】
図７及び図８において、図１及び図２に示す符号と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示しており、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
７０１は、金属製の板金を示している。板金７０１の寸法は電池パック１０６とほぼ同じ大きさをしており、縦幅４０ｍｍ ｘ 横幅３７ｍｍである。また、板金７０１は樹脂カバー１０８の電池側に貼付され、電池パック１０６と０．１ｍｍ以下の間隔で密接している。図９に示すように、板金７０１は、接続ピン７０３を介して、アンテナに近い位置で回路基板１０２上に設けられたリアクタンス素子７０２と接続される。リアクタンス素子７０２は回路基板１０２のグランドに接続されているため、板金７０１はリアクタンス素子７０２を介して回路基板１０２のグランドに接地されることになる。リアクタンス素子７０２は具体的にはチップインダクタ、チップコンデンサまたは０Ωのチップ抵抗が用いられる。ここでは、リアクタンス素子７０２に０Ωのチップ抵抗を用い、板金７０１と回路基板１０２のグランドとは短絡とする。
【００３３】
上記のように構成した携帯無線機において、アンテナ動作の説明を行う。
【００３４】
板金７０１と電池パック１０６とは０．１ｍｍの間隔で近接しているため、電池部１０７本体そのものがグランドとして機能した状態で、板金７０１と容量結合を形成する。従って、無線周波数においては、電池部１０７と板金７０１はほぼ短絡状態にある。そのため、電池部１０７は板金７０１を介して、アンテナに近い位置で回路基板１０２のグランドに接地されることになる。すなわち、電池部１０７の本体及び板金７０１が第１実施形態におけるグランド接続部として機能する。このときのアンテナ電流分布は図５と等価となり、回路基板１０２に流れるアンテナ電流と電池部１０７に流れるアンテナ電流とは同相になる。したがって、電池パックの影響による放射効率の劣化はなく、第１実施形態と同等の放射効率が得られる。
【００３５】
また、電池パックに新たにグランド端子を設ける必要がないため、既成の電池パックを用いることができるという利点がある。
【００３６】
なお、本実施形態ではリアクタンス素子７０２として０Ωのチップ抵抗を用いたが、無線周波数、筐体構造、電池パックの形状及び板金と電池パックとの位置関係により、最適なリアクタンス定数が異なる場合はリアクタンス定数を調整することで、より高いアンテナ性能を得ることができる。さらに、本実施形態では、板金７０１と回路基板１０２のグランドとの接続には単一のリアクタンス素子を用いているが、複数のリアクタンス素子を設け、周波数に応じて最適なリアクタンス素子を切り換える切換回路を用いて接続してもよい。
【００３７】
なお、本実施形態では樹脂カバー１０８に板金７０１を隣接配置させたが、樹脂カバー１０８を金属製に変更し、リアクタンス素子７０２と接続してもよい。この場合、金属カバー１０８と電池部１０７の間で通電時に容量結合がなされる。また、電池部との容量結合及び回路基板のグランドとの接続が安定する構成であれば、導電性クッションまたは導電性シート等を、樹脂または金属カバーの代わりに用いてもよく、その構成、材料などは特に限定されない。
【００３８】
また、本発明の接続部も、その形状、材料、構成、数は実施形態のものに限られず、種々の変更が可能である。アンテナ性能の確保がなされる限り、種々のものを採用することができる。また、アンテナと回路基板の接続方法、回路基板上での無線部の配置、筐体及び基板の構造、無線部の種類等も特に限定されない。
【００３９】
また、電池部は種々のセルを用いたものを利用することができ、その種類は限定されない。また、セルの個数も単一であってもよいし複数であってもよい。また、電池パックを製造するため電池部に付属される部品としては、保護回路、密封樹脂カバー等があるが、特に限定はされない。
【００４０】
上述した実施形態では、ヒンジを備えない携帯無線機を用いているが、ヒンジを備えた折畳式携帯無線機であってもよい。また、本実施形態ではアンテナとしてヘリカルアンテナを用いているが、基板をアンテナの接地導体として用いるアンテナであれば、逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナ等、他のアンテナでも同等の効果が得られ、その種類は限定されない。本発明の携帯無線機は、携帯電話やＰＨＳ、その他種々の携帯端末に用いることが可能である。
【００４１】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
電池部を備えた携帯無線機において、電池部と回路基板との接続位置によらず、高いアンテナ性能を得ることに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態の携帯無線機の側面図である。
【図２】第１実施形態の携帯無線機の正面図である。
【図３】第１実施形態において電池端子側から見た電池部の拡大図である。
【図４】第１実施形態においてアンテナ側から見た電池部の拡大図である。
【図５】第１実施形態の携帯無線機のアンテナ電流を説明した図である。
【図６】従来例のアンテナ電流を説明した図である。
【図７】第２実施形態の携帯無線機の側面図である。
【図８】第２実施形態の携帯無線機の正面図である。
【図９】第２実施形態における板金の近傍の拡大図である。
【図１０】第１実施形態と従来例の指向性の比較を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０１  筐体
１０２  回路基板
１０３  アンテナ
１０４  整合回路
１０５  無線部
１０６  電池パック
１０７  電池部
１０８  樹脂カバー
３０１  グランド端子
３０２  電源端子
３０３  電池端子
４０１  グランドピン
４０２  グランド端子
５０１，５０２，５０３，５０４，６０４，６０１，６０２，６０３  電流
７０１  板金
７０２  インダクタンス素子
７０３  接続ピン
１００１，１００２  垂直成分の指向性
【図１】
2006019842.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006019842.tif 000009
【図８】
2006019842.tif 000010
【図９】
2006019842.tif 000011
【図１０】
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