(57)【要約】  【課題】  局所平均ＳＡＲを低減し、高いアンテナ性能を確保できる携帯無線装置を提供する。  【解決手段】  筐体の開閉を筐体開閉検出手段６で検出し、筐体が開いた状態では第１アンテナ４と無線回路２４を接続し、第２アンテナ５の共振周波数を送信周波数帯に調整し、筐体が閉じた状態では、第２アンテナ５の共振周波数を送信周波数と受信周波数に調整し無線回路２４に接続することで、筐体が開いた状態ではアンテナ電流を分散することができ、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに、筐体を閉じた場合では高いアンテナ利得が得られる。【選択図】  図１
2006304072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１筐体と、
第２筐体と、
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２筐体の前記ヒンジ部近傍に設けたアンテナ素子と、
前記第１筐体に設けた導体素子を備え、
前記導体素子と前記アンテナ素子は、
前記第１筐体と前記第２筐体が開かれた状態のときは所定の間隔で近接し、
前記第１筐体と前記第２筐体が閉じられた状態のときは前記所定の間隔より大きい間隔となるように配置した携帯無線装置。
【請求項２】
第１筐体と、
第２筐体と、
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筐体に設けた第１アンテナ素子と、
前記第２筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板と、
前記ヒンジ部に設けた導電性の金属で構成された第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部と、
前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に回動可能に支持する連結部と、
前記第２ヒンジ部に設けた第１給電部と、
前記第２筐体の前記ヒンジ部近傍に設けた第２アンテナ素子と、
前記第２アンテナ素子の端部に設けた第２給電部と、
前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子のいずれか一方を選択して無線回路に接続するアンテナ切替回路とを備え、
前記第１ヒンジ部は、前記第１筐体に設け、前記第１アンテナ素子の前記ヒンジ部側の端部と電気的に接続し、
前記第２ヒンジ部は、前記第２筐体に設け、前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置し、
前記導体素子と前記第２アンテナ素子とは、
前記第１筐体と前記第２筐体が開かれた状態のときは所定の間隔で近接し、
前記第１筐体と前記第２筐体が閉じられた状態のときは前記所定の間隔より大きい間隔となるように配置した携帯無線装置。
【請求項３】
前記導体素子は、
前記第１筐体と前記第２筐体が開かれている状態のときは前記第２アンテナ素子が送信周波数帯に共振し、
前記第１筐体と前記第２筐体が閉じている状態のときは前記第２アンテナ素子が送信周波数帯と受信周波数帯で共振するよう配置した請求項１又は２に記載の携帯無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結した開閉自在な折畳式の携帯無線装置に係り、特に局所平均ＳＡＲ(Specific Absorption Rates:比吸収率)を低減できるとともに高いアンテナ利得を有することができる携帯無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話機などの携帯無線装置の普及は著しいものがあり、例えば上部筐体と下部筐体をヒンジ部で連結して開閉自在な機構を有する折畳式の携帯電話機が広く普及している。この折畳式の携帯電話機は、一般に、開いた状態と閉じた状態の２つの状態を有しており、開いて使用する状態（開状態）では閲覧する表示画面を大型化できるといった利便性と、閉じて使用する状態（閉状態）ではコンパクトな形状にすることができるという携帯容易性の２つの利点を有している。
【０００３】
ところで、近年、局所平均ＳＡＲに関する利用者の関心が高まっており、携帯電話機を選択する指標として、より局所平均ＳＡＲが低い携帯電話機を選択する傾向がある。このような事情から、携帯電話機にあっては、低い局所平均ＳＡＲであることが望ましい。従来の局所平均ＳＡＲを低く抑える手段としては、例えば不平衡型給電アンテナの給電点近傍のグランドに一端を開放した導電性金属素子を接続（接地）し、この導電性金属素子を所望の周波数において共振する長さに設定する方法が知られている。
通常、この導電性金属素子は、人体に近接する受話部の音孔を有する筐体（内側）面とは反対側の筐体（外側）面に配置される。このように構成することで、給電点からの電流が導電性金属素子に流れることとなり、人体と近接する筐体面に流れる電流を低減できるので、局所平均ＳＡＲを低減できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、これ以外に局所平均ＳＡＲを低減する手段としては、給電点の電流を分流させて受話部を有する上部筐体のシールドケースをアンテナ素子（第１アンテナ）として用い、下部筐体のグランド基板からフレキシブルケーブルを介してそのアンテナ素子に給電する構造において、給電部にロッドアンテナ（第２アンテナ）を接続する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
以下、特許文献１に示す従来の局所平均ＳＡＲの低減方法について、図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図４は折畳式の携帯電話機の筐体を開いた状態、図５は同筐体の閉じた状態を示す。
折畳式の携帯電話機１００は、上部筐体１０１と下部筐体１０２を開閉自在に支持するヒンジ部１０３の近傍に、一端を開放した図示外の導電性金属素子と、筐体の開閉を検出する筐体開閉検出手段１０４Ａ、１０４Ｂとを配置している。
そして、上部筐体１０１及び下部筐体１０２が開いたことを筐体開閉検出手段１０４Ａ、１０４Ｂが検出した場合、図４に示すように、第１アンテナ１０５と接続されている第１整合回路１０６は、アンテナ切替回路１０７を介して無線回路１０８に接続される。一方、第２アンテナ１０９と接続されている第２整合回路１１０は、切替回路１１２を介して回路基板１１１のグランドパターンに接続される。また、上部筐体１０１及び下部筐体１０２が閉じたことを検出した場合、図５に示すように、第２アンテナ１０９は、第２整合回路１１０及び切替回路１１２とアンテナ切替回路１０７とを介して無線回路１０８に接続される。
【０００６】
このように、図４及び図５に示す折畳式の携帯電話機１００では、上部筐体１０１及び下部筐体１０２を開いた場合に、第２アンテナ１０９に第１アンテナ１０５のアンテナ電流を分流させることで、局所平均ＳＡＲを低減させる効果を有する。なお、第２アンテナ１０９と第１整合回路１０６の共振は、上部筐体１０１及び下部筐体１０２の開閉によらず同一周波数となり、共振周波数は送信周波数と受信周波数である。
【特許文献１】特開２００２−３５３７１９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の局所平均ＳＡＲを低減する方法については、筐体内部に導電性金属素子を追加する必要があり、筐体内部の金属部品との電磁結合によって、局所平均ＳＡＲの低減効果が弱いという問題があった。また、特許文献１に記載の給電点の電流を分流させる方法については、ロッドアンテナを筐体外部へ突出させる必要があるため内蔵化が困難であり、また、通話状態に対して放射特性を最適化できず高いアンテナ利得が得られないという問題があった。
【０００８】
また、折畳式の携帯電話機において、ヒンジ部近傍に地線を配置するとともに、筐体を開いた場合にヒンジ部近傍に一端を開放した導電性金属素子をグランドに接続するように構成することも考えられるが、導電性金属素子の共振は送信周波数に最適となっておらず、局所平均ＳＡＲの低減効果が少ないという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、特に折畳式の携帯無線装置の内蔵アンテナにおいて、局所平均ＳＡＲを低減できるとともにアンテナ性能を向上できる携帯無線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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る携帯無線装置は、第１筐体と、第２筐体と、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２筐体の前記ヒンジ部近傍に設けたアンテナ素子と、前記第１筐体に設けた導体素子を備え、前記導体素子と前記アンテナ素子は、前記第１筐体と前記第２筐体が開かれた状態のときは所定の間隔で近接し、前記第１筐体と前記第２筐体が閉じられた状態のときは前記所定の間隔より大きい間隔となるように配置し構成を有している。この構成により、筐体内蔵アンテナにおいて、アンテナ電流を分散することができ、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに高いアンテナ利得が得られる。
【００１１】
また、本発明に係る携帯無線装置は、第１筐体と、第２筐体と、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筐体に設けた第１アンテナ素子と、前記第２筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板と、前記ヒンジ部に設けた導電性の金属で構成された第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部と、前記第１ヒンジ部と前記第２ヒンジ部とを電気的に接続すると共に回動可能に支持する連結部と、前記第２ヒンジ部に設けた第１給電部と、前記第２筐体の前記ヒンジ部近傍に設けた第２アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子の端部に設けた第２給電部と、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子のいずれか一方を選択して無線回路に接続するアンテナ切替回路とを備え、前記第１ヒンジ部は、前記第１筐体に設け、前記第１アンテナ素子の前記ヒンジ部側の端部と電気的に接続し、前記第２ヒンジ部は、前記第２筐体に設け、前記回路基板上のグランドパターンと所定の間隔を隔てて配置し、前記導体素子と前記第２アンテナ素子とは、前記第１筐体と前記第２筐体が開かれた状態のときは所定の間隔で近接し、前記第１筐体と前記第２筐体が閉じられた状態のときは前記所定の間隔より大きい間隔となるように配置した構成を有している。この構成により、筐体内蔵アンテナにおいて、アンテナ電流を分散することができ、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに高いアンテナ利得が得られる。
【００１２】
また、本発明に係る携帯無線装置は、前記導体素子を、前記第１筐体と前記第２筐体が開かれている状態のときは前記第２アンテナ素子が送信周波数帯に共振し、前記第１筐体と前記第２筐体が閉じている状態のときは前記第２アンテナ素子が送信周波数帯と受信周波数帯で共振するよう配置した構成を有している。この構成により、筐体内蔵アンテナにおいて、アンテナ電流を分散することができ、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに高いアンテナ利得が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、筐体内蔵アンテナにおいて、アンテナ電流を分散することができ、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに高いアンテナ利得が得られる携帯無線装置を提供できる。
【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装置の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る携帯無線機の筐体が開いた状態を示す構成図、図２は本発明の第１実施形態に係る携帯無線機の筐体が閉じた状態を示す構成図、図３は使用者がその携帯無線機を手Ｈで把持した通話状態を示す斜視図である。
【００１５】
本実施形態の携帯無線機は、第１筐体（以下、これを上部筐体１とよぶ）及び第２筐体（以下、下部筐体２とよぶ）がヒンジ部３で連結された開閉自在な構造を有しており、ヒンジ部３を中心として回動することにより、開状態と閉状態の２つの状態をとり得る。また、本実施形態の携帯無線機は、後述するように、第１アンテナ４と、第２アンテナ５と、上部筐体１と下部筐体２の開閉状態を検出する筐体開閉検出手段６とを備えている。なお、本実施形態において、第１の周波数帯とは送信周波数に対応し、また第２の周波数帯は受信周波数に対応する。
【００１６】
まず、第１アンテナ４の構成について説明する。
上部筐体１には、図１に示すように、同図（Ｂ）において＋Ｘ側の面、すなわち一般に表示部が配置される内側面には金属フレーム１Ａが装着されているとともに、同図（Ｂ）において−Ｘ側の面である外側面には後述する導体素子７が設置されている。本実施形態では、この金属フレーム１Ａと、後述のヒンジ部３及び回路基板２１が一種のダイポールアンテナとして第１アンテナ４を構成している。
金属フレーム１Ａとしては、高い導電性を有し、かつ、軽量で強度が高い金属、例えばマグネシウム合金が用いられる。これにより、薄型形状である上部筐体１の強度を確保するとともに金属フレーム１Ａが第１アンテナ素子としても動作する。一般に、金属フレーム１Ａの長辺の長さ（Ｌ１）は９０ｍｍ程度である。金属フレーム１Ａと後述するヒンジ金具１１とは、取り付けネジ１１Ａによって上部筐体１に取付けることにより、電気的に接続されるとともに、機械的に固定される。
【００１７】
一方、ヒンジ部３には、第１ヒンジ部を構成するヒンジ金具１１と円柱状を有し連結部を構成する円柱導体４１とを備えている。このヒンジ金具１１と円柱導体４１は、導電性材料によって形成されており、互いに機械的にかつ電気的に接続されている。さらに、円柱導体４１とこの円柱導体４１の一端面に突出する回転軸４１Ａは、機械的かつ電気的に接続されている。回転軸４１Ａは、第２ヒンジ部を構成する第１給電金具４２によって、例えばベアリング構造によって回動可能なように支持されており、同時に回転軸４１Ａと第１給電金具４２の電気的な導通も確保される。また、円柱導体４１の一端面に突出する支持軸４１Ｂは、樹脂材料による成型品で構成されており、この支持軸４１Ｂによって円柱導体４１の左端が下部筐体２に回動可能に支持される。
【００１８】
ヒンジ部３が上記のように構成されることで、上部筐体１が回動可能に支持されるともに、金属フレーム１Ａから第１給電金具４２までが電気的に導通される。また、長さ（Ｌ１）が例えば９０ｍｍ程度の金属フレーム１Ａは、ヒンジ部３を介して後述の第１整合回路２２から給電されることになり、第１アンテナ４は、長さ（Ｌ２）が１１０ｍｍ程度のヒンジ部３及び金属フレーム１Ａと、長さ（Ｌ３）が９０ｍｍ程度の回路基板２１とが一種のダイポールアンテナとして動作する。
【００１９】
第１給電金具４２は、下部筐体２の内部に配置された回路基板２１上の第１整合回路２２に、例えばバネ接触や半田付けにより接続される。この第１整合回路２２は、第１アンテナ４のインピーダンスを無線回路２４の入力インピーダンス（一般には５０Ω）に整合する機能を有するものであり、アンテナ切替回路２３に接続される。回路基板２１は、携帯無線機の各種機能を実現する回路部品が実装されたプリント基板で構成されており、そのほぼ全面に回路の接地電位となるグランドパターンが形成されている。
【００２０】
次に第２アンテナ５の構成について説明する。
本実施形態の第２アンテナ５は、第２アンテナ素子５１とともに導体素子７を備えている。この第２アンテナ素子５１は、下部筐体２の第１アンテナ４の給電点近傍となる位置、すなわち＋Ｚ方向側の端部寄りに配置されている。また、この第２アンテナ素子５１は、図３に示すような通話状態において、使用者（人体）とは離れた方の面、即ち図１（Ｂ）において下部筐体２の−Ｘ方向側の面である外面寄りに配置されている。また、この第２アンテナ素子５１は、一端が第２給電金具５２に例えばバネ接触や半田付けにより接続されているとともに、他端は開放されている。第２給電金具５２は、下部筐体２の内部に配置された回路基板２１上の第２整合回路２５と接続したパターンに、例えばバネ接触や半田付けにより接続される。
【００２１】
第２整合回路２５は、第２アンテナ５のインピーダンスを無線回路２４の入力インピーダンス（一般には５０Ω）に整合する機能を果たすものであって、一端が第２アンテナ５に接続しており、筐体を閉じた状態で、送信帯域と受信帯域に共振を調整される。また、この第２整合回路２５の他端は、切替回路２６に接続される。この切替回路２６は、アンテナ切替回路２３と回路基板２１のグラントパターンのいずれか一方を選択して、第２整合回路２５に接続する。切替回路２６は、望ましくは、ピンダイオードで構成され、筐体開閉検出手段６の検出結果によって切換え制御を行う。
アンテナ切替回路２３は、第１整合回路２２と切替回路２６のいずれか一方を選択して無線回路２４と接続するものであり、例えばＧａＡｓスイッチなどで構成されており、上部筐体１と下部筐体２の開閉状態を検出する筐体開閉検出手段６の検出結果によってその切換え制御を行う。
無線回路２４は、携帯無線機の送信及び受信の双方の機能を有するものであり、回路基板２１上に実装されており、その送受信入出力がアンテナ切替回路２３に接続される。
【００２２】
筐体開閉検出手段６は、回路基板２１に配置したホール素子６１と金属フレーム１Ａの一部を切り欠いて配置した永久磁石６２で構成されており、筐体を閉じたときにホール素子６１と永久磁石６２が対向するような状態で配置されている。即ち、この筐体開閉検出手段６は、筐体を開いた状態と筐体を閉じた状態でホール素子６１と永久磁石６２の間隔が異なることを利用し、ホール素子６１で検出される磁界差によって筐体の開閉を検出する。また、筐体開閉の検出結果に関するデータは、アンテナ切替回路２３及び切替回路２６に出力する。
【００２３】
導体素子７は、高い導電性を有する材料で構成され、上部筐体１のヒンジ部３寄りとなる位置、即ち同図（Ｂ）において−Ｚ方向寄りであって、かつ、筐体を開いた状態のときに下部筐体２の後述する第２アンテナ素子５１と近接する位置、即ち上部筐体１の−Ｘ側の面である外側面に配置される。また、この導体素子４３は、バネ接触やはんだ付けになどにより、ヒンジ金具１１或いはそれと同電位の部材に接続されており、電気的な導通が確保される。このように構成することで、導体素子７と第２アンテナ５との間隔は筐体を開いた場合に近接し、筐体を閉じた場合にその間隔がより大きくなる。なお、導体素子７の配置や形状及び整合回路２５は、筐体を開いた場合に第２アンテナの共振周波数が送信周波数帯となり、筐体を閉じた場合に第２アンテナの共振周波数が送信周波数帯と受信周波数帯となるよう決定されている。
【００２４】
以上のように構成された本実施形態の折畳式携帯無線機について、その動作を説明する。
（１）まず、筐体開閉検出手段６により筐体が開いたことを検出した場合について、図１を用いて説明する。
第１アンテナ４は、第１整合回路２２とアンテナ切替回路２３を介して無線回路２４に接続される。一方、第２アンテナ５は、第２整合回路２５と切替回路２６を介して回路基板２１の高周波グランドに接続される。第２アンテナ５の共振周波数は送信周波数帯となる。
一般的に、アンテナ電流と局所平均ＳＡＲは対応関係にあり、アンテナ電流の最大点が１箇所に集中し、さらに最大点が人体近傍に存在すると、局所平均ＳＡＲは高くなることが知られている。従って、このようなアンテナ電流の最大点を分散させ、さらにアンテナ電流の最大点を人体から離れるようにすれば、局所平均ＳＡＲを低減できる。そこで、本発明では、導体素子７と第２アンテナ５の間隔を近接させることで、相互の電磁結合量を変化増大させ、第２アンテナ５の共振周波数を送信周波数帯に調整する。これにより、人体と離れている第２アンテナ５に励起するアンテナ電流が増加し、人体と比較的近接している第１アンテナ４に励起するアンテナ電流が減少し、局所平均ＳＡＲを低減できる。
【００２５】
（２）次に、筐体開閉検出手段６により筐体が閉じたことを検出した場合について、図２を用いて説明する。
第２アンテナ５のアンテナ素子５１は、第２整合回路２５と、切替回路２６と、アンテナ切替回路２３を介して無線回路２４に接続される。筐体を閉じた場合には、導体素子７とアンテナ素子５１との間隔をより大きくすることで、相互の電磁結合量を変化させて、第２アンテナ５の共振周波数を送信周波数帯と受信周波数帯に調整する。これにより、送信周波数帯と受信周波数帯共に高いアンテナ性能を確保できる。
【００２６】
以上、説明のように、本実施形態の携帯無線機によれば、筐体が開いた状態では第２アンテナ５の共振周波数を送信周波数帯に調整し、第１アンテナ４のアンテナ電流を第２アンテナ５に分流させることで、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに高いアンテナ利得が得られる。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。即ち、第1給電金具４２と金属フレーム１Ａは送信周波数帯及び受信周波数帯で容量結合するよう配置してもよく、この場合はヒンジ金具１１と円柱導体４１の材料にはこだわらず、例えば樹脂材料であってもよい。なお、導体素子７は形状や配置位置にこだわらず、筐体を開いた場合に第２アンテナ５の共振周波数を送信周波数帯に変化させるものであればよい。また、第２整合回路２５は、回路基板２１のグランドパターンとの接続を、第１アンテナの給電点ないしは第１整合回路と接続するか容量結合として、アンテナ電流を第２アンテナ５に分流させてもよい。なお、第１整合回路２２と第２整合回路２５は、一部の回路を共用して用いてもよく、また共用した場合においては可変容量ダイオードを用いて共振周波数を制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の携帯無線装置は、筐体に内蔵のアンテナにおいて、アンテナ電流を分散することができ、局所平均ＳＡＲを低減できるとともに高いアンテナ利得が得ることができ、特に折畳型携帯無線装置において局所平均ＳＡＲを低減できる効果を有し、折畳式の携帯電話機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る携帯無線機の筐体を開いた状態のときの基本的構成を示すものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図
【図２】その携帯無線機の筐体を閉じた状態のときの基本的構成を示すものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図
【図３】使用者がその携帯無線機を手で保持して通話するときの状態を示す説明図
【図４】従来の携帯無線機の筐体を開いた状態のときの基本的構成を示すものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図
【図５】従来の携帯無線機の筐体を閉じた状態のときの基本的構成を示すものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図
【符号の説明】
【００３０】
１  上部筐体
１Ａ  金属フレーム（第１アンテナ素子）
１１  ヒンジ金具（第１ヒンジ部）
１１Ａ  取り付けネジ
２  下部筐体
２１  回路基板
２２  第１整合回路
２３  アンテナ切替回路
２４  無線回路
２５  第２整合回路
２６  切替回路
３  ヒンジ部
４  第１アンテナ
４１  円柱導体（連結部）
４１Ａ  回転軸
４１Ｂ  支持軸
４２  第１給電金具（第２ヒンジ部：第１給電部）
５  第２アンテナ
５１  第２アンテナ素子
５２  第２給電金具（第２給電部）
６  筐体開閉検出手段
６１  ホール素子
６２  永久磁石
７  導体素子
【図１】
2006304072.tif 000003
【図２】
2006304072.tif 000004
【図３】
2006304072.tif 000005
【図４】
2006304072.tif 000006
【図５】
2006304072.tif 000007