(57)【要約】【課題】  携帯無線装置の内蔵型アンテナの形状及び配置により、放射パターンの指向性を制御する。【解決手段】  携帯無線装置１は、上筐体１０と下筐体２０が連結されて構成される。下筐体２０に内蔵する下基板２１の上辺よりも上筐体１０寄りに略平行の向きにアンテナ素子２２を配設する。アンテナ素子２２の一端は下基板２１上の給電点２３に接続され、他端は開放されている。上筐体１０と下筐体２０は、フレキシブル基板３０により電気的に接続される。下基板２１の面に垂直の向きから見たときフレキシブル基板３０と重ならないアンテナ素子の一部を、下基板２１に近づく向きにコの字形に折り曲げることにより、折り曲げ部２４を形成する。折り曲げ部２４を含むアンテナ素子２２と下基板２１の上辺との間隔を一定値以上に保つ。【選択図】  図２
2008035052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筐体と、
前記第１の筐体に連結された第２の筐体と、
前記第２の筐体に内蔵された基板と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体の間を電気的に接続する接続部材と、
前記基板から給電されると共に、前記基板の前記第１の筐体に近い側の辺よりも前記第１の筐体寄りに配設され、かつ、一部が前記基板に近づく向きに折り曲げられて形成された先端開放のアンテナ素子とを
備えたことを特徴とする携帯無線装置。
【請求項２】
前記アンテナ素子は、前記基板の前記第１の筐体に近い側の辺に対して略平行の向きに配設されたことを特徴とする請求項１に記載の携帯無線装置。
【請求項３】
前記アンテナ素子の前記基板に近づく向きに折り曲げられた一部は、前記アンテナ素子が前記基板から給電される箇所と前記接続部材との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の携帯無線装置。
【請求項４】
前記アンテナ素子は、前記基板の面に垂直の向きから見たとき前記接続部材と重なる一部が直線状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の携帯無線装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子は、前記基板の前記第１の筐体に近い側の辺に対して、使用周波数に対応する波長の７２分の１以上の間隔を置いて配設されたことを特徴とする請求項１に記載の携帯無線装置。
【請求項６】
基板を有する下筐体と、前記下筐体に連結された上筐体と、前記基板と前記上筐体内を電気的に接続する接続部材と、前記基板から給電され、前記下筐体内で前記基板上方部に配設され、かつ、前記接続部材と重ならない部分が前記基板方向に折り曲げられている屈曲部を有するモノポールアンテナ素子を備えたことを特徴とする携帯無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯無線装置に係り、特に２筐体が連結されて構成された携帯無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置の中でも近年とりわけ普及が目覚しい携帯電話機等の携帯無線装置用のアンテナとしては、従来の使用時に筐体外部に引き出せるように実装されるホイップ型アンテナに類似したタイプに代わって、内蔵型のタイプが多く用いられるようになっている。内蔵型アンテナを用いることにより、使用時及び収納時の取り扱いが従来の引き出し型のアンテナを用いる場合に比べてはるかに容易になり、また筐体デザインの自由度が増す等の利点がある。
【０００３】
その一方、２の筐体を連結して構成された携帯無線装置が従来から多く用いられている。このような携帯無線装置においては、２の筐体の間を電気的に接続するフレキシブル基板等の接続部材が用いられる。筐体のスペース効率を高めるため、内蔵型アンテナを２の筐体の連結部分に設けた場合には、アンテナ特性を確保するためにアンテナと接続部材の位置関係が問題になる。このような場合のアンテナ、接続部材及び各筐体に内蔵された基板間の位置関係を調整してアンテナ特性を確保するという技術が知られている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照。）。
【０００４】
上記の特許文献１によれば、折りたたみ式携帯電話機の連結部に沿って、上下各筐体にそれぞれ内蔵された基板間を接続するフレキシブル基板と例えばメアンダ型のアンテナ素子を設け、アンテナ素子の先端を各基板及びフレキシブル基板から遠ざかる向きに配置することにより、アンテナ性能（インピーダンス）を確保する旨が記載されている。
【０００５】
上記の特許文献２によれば、折りたたみ式携帯電話の２筐体を開いたとき上下各筐体にそれぞれ内蔵された基板と重ならない位置にアンテナ素子を設け、２筐体を閉じたときアンテナ素子が上下各基板の端部より外側に来るように配置してアンテナ性能（インピーダンス）を確保する旨が記載されている。
【０００６】
携帯無線装置の内蔵型アンテナと筐体に内蔵された基板に形成された接地パターン又は板状アンテナとの間隔により、アンテナのインピーダンスを調整する技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。上記の特許文献３によれば、携帯無線装置に内蔵された回路基板の長手方向の一端側にたとえばメアンダ型素子からなる逆Ｌ形アンテナ、回路基板の裏側に無給電の板状アンテナを配し、それらの寸法及び相互の間隔によりインピーダンスを調整してアンテナを広帯域化する旨が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−０４２１０２号公報（第２、４、５ページ、図２）
【特許文献２】特開２００５−３３３２０２号公報（第２、４、５ページ、図２）
【特許文献３】特開２００４−０３２２４２号公報（第２、４、５ページ、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来用いられている先端開放モノポール型のアンテナ素子からなる内蔵型アンテナは、アンテナ素子の向きに垂直な面内において無指向性の放射パターンを形成する。このため、人体方向の放射パターンを抑制することができずに放射効率の低下を招く場合がある。上記の特許文献１乃至特許文献３に開示された技術は、いずれもアンテナのインピーダンス特性の確保を目的としており、放射パターンの指向性を制御するものではなかった。
【０００８】
放射パターンの指向性制御法として、無給電素子を付加する技術も知られている。この方法は、無給電素子を実装するためスペース効率を犠牲にせざるを得ないという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、携帯無線装置の内蔵型アンテナの形状及び配置により、放射パターンの指向性を制御できるように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、本発明の無線装置は、第１の筐体と、前記第１の筐体に連結された第２の筐体と、前記第２の筐体に内蔵された基板と、前記第１の筐体と前記第２の筐体の間を電気的に接続する接続部材と、前記基板から給電されると共に前記基板の前記第１の筐体に近い側の辺よりも前記第１の筐体寄りに配設され、かつ、一部が前記基板に近づく向きに折り曲げられて形成された先端開放のアンテナ素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、携帯無線装置の内蔵型アンテナの形状及び配置により、放射パターンの指向性を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る携帯無線装置１の使用形態と筐体構成を表す図である。図１の右側において、携帯無線装置１が使用者の頭部に近接した状態で使用されている。使用者に向く側を正面、その反対側を背面とする。図１の左側は、携帯無線装置１の背面斜視図である。この図に示すように、携帯無線装置１は互いに連結された上筐体１０と下筐体２０から構成されている。上筐体１０と下筐体２０は、例えば折りたたみ等の方法により、相互の位置関係を可動にして連結されている。
【００１４】
図２は、携帯無線装置１の構成を図１の左側の図と同じ方向から見て表す図である。上筐体１０は、破線で表した上基板１１を内蔵している。下筐体２０は、破線で表した下基板２１を内蔵している。下基板２１の上筐体１０に近い側の辺（以下、下基板２１の上辺という。）に対して上筐体１０寄りに、アンテナ素子２２が設けられている。アンテナ素子２２は、下基板２１の上筐体１０に近い部分に設けられた給電点２３から給電されている。
【００１５】
アンテナ素子２２は、下基板２１の上辺に対して略平行の向きに配設されており、先端は開放されている。アンテナ素子２２の一部は、下基板２１に近づく向きにコの字形に折り曲げられており、この部分を折り曲げ部２４という（図２では、破線の楕円で囲んで表す。）。なお、折り曲げ部２４の形状はコの字形に限るものではなく、不完全なコノ字形状、Ｕ字、Ｖ字その他さまざまな形状でもよく、さらに２段階、多段階や階段状になってもよい。
【００１６】
上筐体１０と下筐体２０は、それらの間に設けられたフレキシブル基板３０により電気的に接続されている。フレキシブル基板３０の一端は上基板１１に、他の一端は下基板２１にそれぞれ接続されている。
【００１７】
アンテナ素子２２に折り曲げ部２４を設けたことによる効果について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、アンテナ素子２２周辺の構成及び折り曲げ部２４を含む形状を説明する図である。図３に表した上基板１１、下基板２１、アンテナ素子２２、給電点２３及びフレキシブル基板３０については図２を参照して説明した通りであるが、上基板１１及び下基板２１はアンテナ素子２２の周辺の部分のみに限って図３に表している。
【００１８】
アンテナ素子２２は、給電点２３との接続端から開放された先端まで、使用周波数の略４分の１波長に相当する線路長を有し、下基板２１の上辺に対して上筐体１０寄りに略平行の向きに配設される。給電点２３との接続端から開放された先端までの間に、折り曲げ部２４が設けられる。折り曲げ部２４の形状を、図３に記入した３つのパラメータｙ、ｚ及びＬで表す。ｙは、給電点２３側の一端から折り曲げ部２４の始点までの長さである。ｚは、折り曲げ部２４の深さを表す。Ｌは、折り曲げ部２４の幅を表す。
【００１９】
図３は、ｙ及びＬの値を選ぶことにより、下基板２１の面に垂直の向きから見たとき折り曲げ部２４が給電点２３とフレキシブル基板３０の間に位置するように設けられた状態を表している。折り曲げ部２４とフレキシブル基板３０の位置関係による相違については、後述するが、折り曲げ部２４とフレキシブル基板３０は、完全に重ならない位置関係にあってもよく、また一部または全部が重なっていてもよい。さらに、折り曲げ部２４がアンテナ素子２２の先端付近にあってもよい。
【００２０】
図４は、上基板１１及び下基板２１に対して垂直かつ縦断的に交差する仮想的な平面内において、アンテナ素子２２により形成される放射パターンの一例をシミュレーションにより求めて表す図である。図４の同心円の中心に携帯無線装置１が位置するものとする。図４の上方は図１における上方に相当し、これを０度とする。０度の方向から右回りに９０度の方向は、図１の右側の図における使用者の方向である。０度の方向から右回りに１８０度の方向は、図１における下方に相当する。０度の方向から右回りに２７０度の方向は、図１の右側の図において使用者と反対側を向く方向である。
【００２１】
図４の同心円のうち、最も外側の円はアンテナ利得０ｄBを表す。その１つ内側の同心円は、アンテナ利得−２０ｄBを表す。最も内側の同心円は、アンテナ利得−４０ｄBを表す。
【００２２】
図４において太い実線で表された曲線は、折り曲げ部２４を有するアンテナ素子２２の放射パターンの一例をシミュレーションにより求めたものである。シミュレーションの条件は、周波数１．５ＧＨｚ、ｙ＝１ｍｍ、ｚ＝３ｍｍ、Ｌ＝５ｍｍである。
【００２３】
図４において太い一点鎖線で表された曲線は、折り曲げ部２４を有するアンテナ素子２２の放射パターンの一例をシミュレーションにより求めたものである。シミュレーションの条件は、周波数１．５ＧＨｚ、ｙ＝１ｍｍ、ｚ＝９ｍｍ、Ｌ＝５ｍｍである。
【００２４】
図４において太い破線で表された曲線は、アンテナ素子２２が下基板２１の上辺に対して上筐体１０寄りに略平行の向きに配設され、折り曲げ部２４を有しないとした場合の放射パターンの一例であって、折り曲げ部２４の有無を除き同条件のシミュレーションにより求めたものである。
【００２５】
図４に示すように、折り曲げ部２４を設けることによって、略７０度方向の使用者側の向きに放射パターンのヌルを生じることがわかる。ｙ、ｚ又はＬの値を変えてシミュレーションを行った結果によれば、このような放射パターンのヌルは、ｙ、ｚ又はＬの値を変えても生じることが確認された（例えば図４の太い実線及び太い一点鎖線の相違は、ｚの値を変えた場合の相違を表す。）。
【００２６】
次に、アンテナ素子２２に折り曲げ部２４の位置を変えてアンテナ放射効率を改善した例を図５を参照して説明する。図５は、アンテナ素子２２において折り曲げ部２４を設ける位置による放射効率の相違を、シミュレーションにより求めてグラフに表した図である。グラフの縦軸は、デシベル単位の放射効率である。グラフの横軸に示すように、アンテナ素子２２に折り曲げ部２４を設けない場合（「折り曲げ部なし」）、アンテナ素子２２の先端付近に折り曲げ部２４を設ける場合（「素子先端付近」）、フレキシブル基板３０の付近に折り曲げ部２４を設ける場合（「フレキ付近」）及び給電点２３の付近に折り曲げ部２４を設ける場合（「給電点付近」）の４通りの場合について、放射効率を求めた。
【００２７】
図５に係るシミュレーションにおいて、周波数は１４５０ＭＨｚ、図３に記入した３つのパラメータのうちｚとＬについては、「素子先端付近」、「フレキ付近」及び「給電点付近」共通に各１ｍｍとした。また、もう１つのパラメータｙについては、「素子先端付近」はｙ＝３４ｍｍ、「フレキ付近」はｙ＝１９ｍｍ、「給電点付近」はｙ＝１ｍｍとした。なお、アンテナ素子２２がフレキシブル基板３０に重なる範囲は、給電点２３から１５ｍｍ及び２４ｍｍの間とした。
【００２８】
図５に示すように、折り曲げ部２４をアンテナ素子２２の先端付近又はフレキシブル基板３０の付近に設ける場合は、折り曲げ部２４を設けない場合に比較して約１ｄB以上の放射効率の低下を生じる。一方、折り曲げ部２４を給電点２３の付近に設ける場合は、折り曲げ部２４を設けない場合に比較して放射効率の低下が目立たない。この結果によれば、アンテナ素子２２中で電流分布の値が相対的に大きく、かつ、フレキシブル基板３０等の導体との結合が弱い位置に折り曲げ部２４を設ける方が放射効率の面で有利であるものと理解される。そのためには、図３に表したように、下基板２１の面に垂直の向きから見たとき給電点２３とフレキシブル基板３０との間に折り曲げ部２４を設けると共に、フレキシブル基板３０と重なるアンテナ素子２２の一部を直線状に形成する。
【００２９】
放射効率は、アンテナ素子２２と下基板２１の間隔にも依存する。その点についてシミュレーションにより評価した結果を、図６を参照して説明する。図６は、アンテナ素子２２の下基板２１に対して最も近い部分（折り曲げ部２４の一部であって下基板２１の上辺と略平行の部分）と下基板２１の上辺の間隔を横軸にとり、放射効率を縦軸に表したグラフである。なお横軸は使用周波数の波長単位で、図の右方ほど値が小さい（アンテナ素子２２と下基板２１上辺の間隔が狭い。）ものとして表している。
【００３０】
図６に係るシミュレーションにおいて、周波数は１４５０ＭＨｚ、図３に記入した３つのパラメータのうち、ｙについては１ｍｍ固定（実線のグラフ）又は９ｍｍ固定（破線のグラフ）とした。また、Ｌについては実線及び破線のグラフ共通に５ｍｍ固定とした。もう１つのパラメータｚについては、横軸の各値に対応して左から順に１ｍｍから７ｍｍまで（１ｍｍステップ）とした。
【００３１】
図６に示すように、アンテナ素子２２と下基板２１の上辺の間隔が４０分の１波長（λ／４０）のとき放射効率の低下が最も少なく、さらに間隔が小さくなると放射効率は次第に低下する。アンテナ素子２２と下基板２１の上辺の間隔がλ／４０を超える場合の放射効率の低下は、アンテナ素子２２とフレキシブル基板３０の結合が相対的に強まるためにアンテナ素子２２の電流値が低下することによるものと考えられる。アンテナ素子２２と下基板２１の上辺の間隔がλ／４０を下回る場合の放射効率の低下は、アンテナ素子２２と下基板２１の結合が相対的に強まるためにアンテナ素子２２の電流値が低下することによるものと考えられる。
【００３２】
図６の実線のグラフによれば、アンテナ素子２２と下基板２１の上辺の間隔をλ／４０とすることが放射効率の点から好ましい。これに準じて、アンテナ素子２２と下基板２１の上辺の間隔をλ／４８乃至λ／３４とすることが放射効率の点から好ましい。放射効率の低下を−３ｄＢまでにとどめるためには、上記の間隔を７２分の１波長（λ／７２）以上とする。
【００３３】
本発明の実施例１によれば、折り曲げ部２４がフレキシブル基板３０と重ならない位置にあって下基板２１の上辺との間隔を一定以上に保つことにより、放射効率の低下を抑えながら使用者方向への放射パターンのヌルを形成することができる。指向性制御のために無給電素子を用いる必要はない。アンテナ素子２２の用途は、移動通信、近距離無線通信、放送受信その他どのような種類であってもよい。
【実施例２】
【００３４】
以下、図７乃至図９を参照して、本発明の実施例２を説明する。実施例２に係る携帯無線装置は、実施例１に係る携帯無線装置１のアンテナ素子２２の形状を変形させたアンテナ素子２６又はアンテナ素子２７を有しており、その点を除いて実施例１に係る携帯無線装置１と同じである。
【００３５】
図７は、アンテナ素子２６の形状及び周辺の構成を説明する図である。アンテナ素子２６は、折り曲げ部２８を有している。図７に表したその他の構成は、図３に同じ符号を付して表した構成とそれぞれ同じであるから、説明を省略する。
【００３６】
アンテナ素子２６は、給電点２３との接続端から開放された先端まで、使用周波数の略４分の１波長に相当する線路長を有し、下基板２１の上辺に対して上筐体１０寄りに略平行の向きに配設される。給電点２３との接続端から開放された先端までの間に、折り曲げ部２８が設けられる。折り曲げ部２８は、図３に表した折り曲げ部２４のように例えばコの字形をなして往復するものではなく、片道分が折り曲げられて形成されている。
【００３７】
図８は、アンテナ素子２７の形状及び周辺の構成を説明する図である。アンテナ素子２７は、折り曲げ部２９を有している。図８に表したその他の構成は、図３に同じ符号を付して表した構成とそれぞれ同じであるから、説明を省略する。
【００３８】
アンテナ素子２７は、給電点２３との接続端から開放された先端まで、使用周波数の略４分の１波長に相当する線路長を有し、下基板２１の上辺に対して上筐体１０寄りに略平行の向きに配設される。給電点２３との接続端から開放された先端までの間に、折り曲げ部２９が設けられる。折り曲げ部２９は、図３に表した折り曲げ部２４のように例えばコの字形をなして１往復するだけでなく、２往復分が折り曲げられて形成されている。
【００３９】
図９は、上基板１１及び下基板２１に対して垂直かつ縦断的に交差する仮想的な平面内において、実施例１に係るアンテナ素子２２又は実施例２に係るアンテナ素子２６若しくは２７により形成される放射パターンの例を、シミュレーションにより求めて表す図である。図９の上下左右の方向及び同心円の表すアンテナ利得は、図４を参照して説明した通りである。
【００４０】
図９において太い実線で表された曲線は、実施例１に係るアンテナ素子２２（１往復分の折り曲げ部２４を有する）の放射パターンの一例をシミュレーションにより求めたものである。図９において太い破線で表された曲線は、実施例２に係るアンテナ素子２６（片道分の折り曲げ部２８を有する）の放射パターンの一例をシミュレーションにより求めたものである。
【００４１】
図９において太い一点鎖線で表された曲線は、実施例２に係るアンテナ素子２７（２往復分の折り曲げ部２９を有する）の放射パターンの一例をシミュレーションにより求めたものである。また、それぞれの場合の放射効率をシミュレーションにより求めて、図９の下段の表に示した。
【００４２】
図９から明らかなように、折り曲げ部の形状が片道分又は２往復分であっても、略７０度方向の使用者側の向きに放射パターンのヌルを生じるという効果が得られる。ただし、放射効率は折り曲げ部の形状が１往復分である実施例１の場合に比べて低下するという結果が得られた。
【００４３】
本発明の実施例２によれば、アンテナ素子の折り曲げ部の形状を片道分又は２往復分に変形させた場合にも、実施例１と同様に放射パターンのヌルを生じる効果が得られる。
【００４４】
なお、以上の実施例１又は実施例２において説明した携帯無線装置の各構成の形状、配置等は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１に係る携帯無線装置の使用形態と筐体構成を表す図。
【図２】本発明の実施例１に係る携帯無線装置の構成を表す図。
【図３】本発明の実施例１に係るアンテナ素子の構成及び形状を表す図。
【図４】本発明の実施例１に係るアンテナ素子の放射パターンを例示する図。
【図５】本発明の実施例１に係る折り曲げ部の位置と放射効率の関係を表すグラフ。
【図６】本発明の実施例１に係るアンテナ素子及び下基板間の間隔と放射効率の関係を表すグラフ。
【図７】本発明の実施例２に係るアンテナ素子の構成及び形状を表す図。
【図８】本発明の実施例２に係るアンテナ素子の構成及び形状を表す図。
【図９】本発明の実施例１又は実施例２に係るアンテナ素子の放射パターンを比較のため例示する図。
【符号の説明】
【００４６】
１  携帯無線装置
１０  上筐体
１１  上基板
２０  下筐体
２１  下基板
２２、２６、２７  アンテナ素子
２３  給電点
２４、２８、２９  折り曲げ部
３０  フレキシブル基板
【図１】
2008035052.tif 000003
【図２】
2008035052.tif 000004
【図３】
2008035052.tif 000005
【図４】
2008035052.tif 000006
【図５】
2008035052.tif 000007
【図６】
2008035052.tif 000008
【図７】
2008035052.tif 000009
【図８】
2008035052.tif 000010
【図９】
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