(57)【要約】【課題】複数の周波数帯域でアンテナと回路との整合を取ることができ、かつ、アンテナ性能のばらつきを抑制することができる携帯無線機の提供。【解決手段】上部筐体３に収納された上部基板１と下部筐体４に収納された下部筐体２とが上下基板接続部５によって接続され、下部基板２に無線回路７と制御回路６とが配置された携帯電話機において、上部基板１にアンテナ１０を設けると共に、給電線路８とアンテナ１０との間に整合回路９を設け、かつ、同軸線路の外部導体を上部基板１側のＧＮＤに接続しない構成にする。これにより、整合回路９を切り替えることなく、複数の周波数帯域でアンテナと回路との整合を取ることができ、かつ、上下基板接続部５と給電線路８との位置のばらつきや給電線路８の長さのばらつきに起因するアンテナ性能のばらつきを抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが第１の周波数帯域の第１のアンテナとして動作する携帯無線機において、
前記第１の基板上に、前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で共振する長さに調整されたアンテナを備え、
前記アンテナに前記第２の基板から給電線路を介して給電を行うことにより、前記アンテナと前記第２の基板とを前記第２の周波数帯域の第２のアンテナとして動作させることを特徴とする携帯無線機。
【請求項２】
前記アンテナと前記給電線路との間に整合回路を備え、前記整合回路は前記第１の基板上に配置され、
前記整合回路により、前記第１のアンテナが前記第１の周波数帯域で共振するように調整されることを特徴とする請求項１記載の携帯無線機。
【請求項３】
第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが第１の周波数帯域の第１のアンテナとして動作する携帯無線機において、
前記第１の基板上に、前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で共振する長さに調整されたストリップラインを備え、
前記ストリップラインに前記第２の基板から給電線路を介して給電を行うことにより、前記ストリップラインと前記第２の基板とを前記第２の周波数帯域の第２のアンテナとして動作させることを特徴とする携帯無線機。
【請求項４】
前記ストリップラインと前記給電線路との間に整合回路を備え、前記整合回路は前記第１の基板上に配置され、
前記整合回路により、前記第１のアンテナが前記第１の周波数帯域で共振するように調整されることを特徴とする請求項３記載の携帯無線機。
【請求項５】
前記給電線路は同軸線路であり、前記同軸線路の外部導体は、前記第１の基板のＧＮＤに接続されていないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一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、携帯無線機に関し、特に、複数の周波数帯域で使用可能な携帯無線機のアンテナ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の携帯無線機では、その多くに外部アンテナとしてヘリカルアンテナが用いられていた。しかしながら、ヘリカルアンテナを用いた携帯無線機では、アンテナが本体から外部へ突起する形状となるため、落下時の耐衝撃性が低下し、また、携帯無線機のデザインの自由度が制約されるといった問題があった。このため、携帯無線機に内蔵されたプリント配線基板全体をダイポールアンテナとして動作させる技術が開発されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年の携帯無線機の加入者数の増加に伴い、２つの周波数帯域に使用できる携帯無線機（Dual Band機）が求められている。このようなシステムに対応するため、アンテナもこの２つの周波数帯域で動作できるような構成とすることが求められている。
【０００４】
図１０は従来の携帯無線機の構成を模式的に示す図である。図１０に示すように、従来の携帯無線機は、直流的に切り離されている上部基板１及び下部基板２をダイポール型のアンテナとして動作させるものであり、上部基板１、下部基板２、上部筐体３、下部筐体４、上下基板接続部５、制御回路６、無線回路７、給電線路８、整合回路９などで構成されている。整合回路９は、回路からの反射損失を低減するためのものであり、給電線路８を介して上部基板１に接続されている。
【０００５】
上記構造の携帯無線機では、通信相手から送信される周波数帯域に関する信号を無線回路７で受信し、制御回路６に入力される。制御回路６ではその入力内容にしたがって、無線回路７で切り替えて必要な周波数帯域を決定する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２９０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、一般的な折り畳み型携帯無線機は、展開時の長さが約２００ｍｍであり、８００ＭＨｚ帯で筐体長がλ／２となり、図１１に示すように、放射素子として上下基板１と下部基板２とが動作するようなダイポール型のアンテナとして使用するには理想的である。しかしながら、２ＧＨｚ帯にとっては筐体長が約λと長いため、アンテナと回路との整合が取れずに効率が悪く、８００ＭＨｚ帯と他の周波数帯域に対応したDual Band機やDuplex機能付のMulti Band機に十分に対応することができない。そのため、使用する周波数帯域に応じて整合回路を切り替えなければならないという問題があった。
【０００８】
また、上部基板１と下部基板２とをフレキシブル基板で接続するような構成では、フレキシブル基板と給電線路８との位置関係の構造的なばらつき、給電線路８の長さの製造上のばらつき等により、整合回路後のインピーダンスが変化して反射損失がばらつくために、携帯無線機のアンテナ性能がばらついてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、複数の周波数帯域でアンテナと回路との整合を取ることができ、かつ、アンテナ性能のばらつきを抑制することが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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが第１の周波数帯域の第１のアンテナとして動作する携帯無線機において、前記第１の基板上に、前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で共振する長さに調整されたアンテナを備え、前記アンテナに前記第２の基板から給電線路を介して給電を行うことにより、前記アンテナと前記第２の基板とを前記第２の周波数帯域の第２のアンテナとして動作させるものである。
【００１１】
本発明においては、前記アンテナと前記給電線路との間に整合回路を備え、前記整合回路は前記第１の基板上に配置され、前記整合回路により、前記第１のアンテナが前記第１の周波数帯域で共振するように調整される構成とすることができる。
【００１２】
また、本発明は、第１の基板と第２の基板とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板とが第１の周波数帯域の第１のアンテナとして動作する携帯無線機において、前記第１の基板上に、前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で共振する長さに調整されたストリップラインを備え、前記ストリップラインに前記第２の基板から給電線路を介して給電を行うことにより、前記ストリップラインと前記第２の基板とを前記第２の周波数帯域の第２のアンテナとして動作させるものである。
【００１３】
本発明においては、前記ストリップラインと前記給電線路との間に整合回路を備え、前記整合回路は前記第１の基板上に配置され、前記整合回路により、前記第１のアンテナが前記第１の周波数帯域で共振するように調整される構成とすることができる。
【００１４】
また、本発明においては、前記給電線路は同軸線路であり、前記同軸線路の外部導体は、前記第１の基板のＧＮＤに接続されていない構成とすることもできる。
【００１５】
このように、第１の基板上に第２の周波数帯域で共振するアンテナを追加し、整合回路をアンテナの直後に設け、給電線路の外部導体を第１の基板のＧＮＤに接続しない構成とすることにより、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域でアンテナと回路との整合を取ることができ、かつ、アンテナ性能のばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の携帯無線機によれば、下記記載の効果を奏する。
【００１７】
本発明の第１の効果は、整合回路を切り替えることなく、複数の周波数帯域でアンテナと回路との整合を取ることができるということである。その理由は、一方のプリント基板上に相対的に高い周波数帯域で動作するアンテナを追加することによって２共振化を実現しているからである。アンテナを追加する方法として、プリント配線基板上空にアンテナを配置する場合と、プリント配線基板上にパターンを形成する場合の２つがあるが、プリント配線基板上空にアンテナを配置する場合は、その直下の実装条件がアンテナ特性に寄与しないため、実装制約がない点が利点となる。また、プリント配線基板上にパターンを形成する場合は、構造的なアンテナスペースが不要であるため、携帯無線機の利便性の向上を図りつつ、構成の簡易化、デザインの制約を守ることができる点が利点となる。
【００１８】
また、本発明の第２の効果は、上下基板接続部と給電線路との位置のばらつきや給電線路長のばらつきに起因するアンテナ性能のばらつきを抑制することができるということである。その理由は、整合回路をアンテナの直後に設け、所望の特性インピーダンスに合わせたあとで給電線路を使用することにより、上下基板接続部と給電線路との位置や給電線路の長さがばらついても反射損失が変化しないからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
従来技術で示したように、２つの周波数帯域で使用できる携帯無線機（Dual Band機）が求められており、プリント配線基板全体をダイポールアンテナとして動作させる場合、２つの周波数帯域でアンテナと回路との整合を取るために整合回路を切り替える必要が生じ、また、整合回路後のインピーダンスが変化して反射損失がばらつくために、携帯無線機のアンテナ性能がばらついてしまうという問題があった。
【００２０】
そこで、本発明では、以下の３つの特徴を備える携帯無線機を提案する。
【００２１】
１つ目は、一方の基板上に相対的に高い周波数帯域で共振するアンテナを追加することによって２共振化を実現し、整合回路の切り替えを不要とすることを特徴とするものである。
【００２２】
２つ目は、整合回路をアンテナの直後に設け、所望の特性インピーダンスに合わせたあとで給電線路を使用することによって、上下基板接続部と給電線路との位置が構造的にばらつくことによる給電線路の特性インピーダンスばらつきを抑制し、また、給電線路長のばらつきによるアンテナ整合後のインピーダンスばらつきを抑制し、これらにより携帯無線機のアンテナ性能のばらつきを抑制することを特徴とするものである。
【００２３】
３つ目は、給電線路の外部導体を上部基板側のＧＮＤに接続しないことにより、給電線路の外部導体を介して上部基板と下部基板とを接続しないことを特徴とするものである。
【実施例１】
【００２４】
上記した本発明の一実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の第１の実施例に係る携帯無線機について、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本実施例の携帯無線機の構成を模式的に示す斜視図であり、図２は、その側断面図である。また、図３及び図５は、第１周波数帯域及び第２周波数帯域のアンテナの整合前後のインピーダンス特性を示す図であり、図４は、本実施例の携帯無線機の第１周波数帯域及び第２周波数帯域のアンテナ部及び整合回路の等価回路を示す図である。また、図６は、第１周波数帯域の放射素子としての動作を示す図であり、図７は、第２周波数帯域の放射素子としての動作を示す図である。
【００２５】
本実施例の携帯無線機は、２つの周波数帯域に対応できる携帯無線機であり、図１に示すように、図示しないヒンジ部によって開閉可能に支持された上部筐体３及び下部筐体４と、上部筐体３内に収納された上部基板１と、下部筐体４内に収納された下部基板２と、上部基板１と下部基板２とを接続するフレキシブル基板等で構成される上下基板接続部５と、下部基板２上に配置された、送受信信号を処理する無線回路７と、下部基板２上に配置された、無線回路７の動作を制御する制御回路６と、上部基板１上空に配置されたアンテナ１０と、上部基板１上に配置された、回路からの反射損失を低減する整合回路９と、同軸線路等からなる給電線路８などで構成され、整合回路９の一方は、給電線路８を介して無線回路７に接続されており、他方はアンテナ１０に接続されている。
【００２６】
なお、図１は本実施例の携帯無線機の一例であり、上部基板１、下部基板２、上部筐体３、下部筐体４、上下基板接続部５の構造や形状、アンテナ１０及び整合回路９の上部基板１上の位置、無線回路７及び制御回路６の下部基板２上の位置や構成などは図の構成に限定されない。
【００２７】
ここで、給電線路８、整合回路９、およびアンテナ１０については、図２のような接続方法にする。接続方法の特徴としては２つある。
【００２８】
１つ目の特徴は、給電線路８とアンテナ１０との間に整合回路９を設けて、所望の特性インピーダンスに整合を取った後に同軸線路を使用することである。その理由としては、上下基板接続部５と給電線路８との位置が構造的にばらつくことによる給電線路の特性インピーダンスばらつきを抑制すること、及び、給電線路８の長さのばらつきによるアンテナ整合後のインピーダンスばらつきを抑制することにあり、これらにより、携帯無線機のアンテナ性能のばらつきを抑制することができる。
【００２９】
２つ目の特徴は、給電線路８の外部導体を上部基板１側のＧＮＤに接続しないことである。その理由としては、給電線路８の外部導体を上部基板１と下部基板２のそれぞれのＧＮＤに接続してしまうと上部基板１と下部基板２に流れる電流が逆になってしまい、アンテナ効率が劣化するためである。
【００３０】
次に、２つの周波数帯域に対応するためのアンテナ１０の条件及び整合回路９の構成について説明する。周波数帯域で低い側（例えば、８００ＭＨｚ近傍）を第１周波数帯域、高い側（例えば、２ＧＨｚ近傍）を第２周波数帯域と定義する。アンテナ１０は、図３のインピーダンス特性に示すように、第２周波数帯域で共振するような長さに調整する（なお、アンテナ１０の構造や製造方法は特に限定されない）。そのとき、第１周波数帯域は容量性のインピーダンスを持っている。このインピーダンスに、整合回路９により、第１周波数帯域で共振するようなコイルを並列に装荷し、２つの共振を作り出し、回路からの反射損失を低減している。図４は、第１周波数帯域及び第２周波数帯域のアンテナ部及び整合回路の等価回路を示しており、図５は、整合を取った後のインピーダンス特性を示している。
【００３１】
最後に、第１周波数帯域と第２周波数帯域の放射素子としての動作方法について、図６及び図７を参照して説明する。第１周波数帯域の場合、上部筐体３内部の上部基板１とアンテナ１０とは対向しており、高周波的には短絡状態となる。したがって、実際に放射素子として動作するのは、図６に示すように、上部基板１と下部基板２であり、従来の技術であるダイポール型のアンテナと同様な動作原理となる。第２周波数帯域の場合、図７に示すように、アンテナ１０と下部基板２が放射素子として動作する。
【００３２】
このように、一方の基板（ここでは上部基板１）にアンテナ１０を設け、給電線路８とアンテナ１０との間に整合回路９を設け、かつ、給電線路８の外部導体を上部基板１側のＧＮＤに接続しない構成にすることにより、整合回路９を切り替えることなく、複数の周波数帯域でアンテナと回路との整合を取ることができ、かつ、上下基板接続部５と給電線路８との位置のばらつきや給電線路８の長さのばらつきに起因するアンテナ性能のばらつきを抑制することができる。
【実施例２】
【００３３】
次に、本発明の第２の実施例に係る携帯無線機について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、本実施例の携帯無線機の構成を模式的に示す斜視図であり、図９は、その側断面図である。
【００３４】
本実施例の携帯無線機は、第１の実施例と同様に２つの周波数帯域に対応できる携帯無線機であり、図８及び図９に示すように、図示しないヒンジ部によって開閉可能に支持された上部筐体３及び下部筐体４と、上部筐体３内に収納された上部基板１と、下部筐体４内に収納された下部基板２と、上部基板１と下部基板２とを接続するフレキシブル基板等で構成される上下基板接続部５と、下部基板２上に配置された、送受信信号を処理する無線回路７と、下部基板２上に配置された、無線回路７の動作を制御する制御回路６と、上部基板１に形成されたストリップライン１１と、上部基板１上に配置された、回路からの反射損失を低減する整合回路９と、同軸線路等からなる給電線路８などで構成され、整合回路９の一方は、給電線路８を介して無線回路７に接続されており、他方はストリップライン１１に接続されている。
【００３５】
すなわち、前記した第１の実施例とはアンテナとして使用する手段が異なり、アンテナを上部基板１内にストリップライン１１としてパターン化したことを特徴としている。なお、給電線路８とストリップライン１１との間に整合回路９を設けて、所望の特性インピーダンスに整合を取った後に給電線路８を使用すること、及び、給電線路８の外部導体を上部基板１側のＧＮＤに接続しないこと、ストリップライン１１を第２周波数帯域で共振するような長さに調整することは第１の実施例と同様である。また、ストリップライン１１の構造や製造方法も特に限定されない。
【００３６】
このような構成によっても、第１周波数帯域では、上部基板１と下部基板２とが放射素子として動作し、第２周波数帯域では、ストリップライン１１と下部基板２とが放射素子として動作し、整合回路９を切り替えることなく、複数の周波数帯域でアンテナと回路との整合を取ることができ、かつ、上下基板接続部５と給電線路８との位置のばらつきや給電線路８の長さのばらつきに起因するアンテナ性能のばらつきを抑制することができると共に、構造的なアンテナスペースが不要になり、携帯無線機の小型化、薄型化を図ることができる。
【００３７】
なお、上記各実施例では、８００ＭＨｚ近傍の第１周波数帯域と２ＧＨｚ近傍の第２周波数帯域で動作するアンテナについて示したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、異なる複数の周波数帯域で動作するアンテナに対して同様に適用することができる。また、本発明は携帯無線機に限らず、互いに離間した２つの基板をダイポールアンテナとして利用可能な任意の無線機に対しても同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、複数の周波数帯域で使用する任意の携帯無線機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る携帯無線機の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る携帯無線機の構造を示す側断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る携帯無線機の整合前のインピーダンス特性を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る携帯無線機の第１周波数帯域及び第２周波数帯域のアンテナ部及び整合回路の等価回路を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る携帯無線機の整合後のインピーダンス特性を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る携帯無線機の第１周波数帯域の放射素子としての動作を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る携帯無線機の第２周波数帯域の放射素子としての動作を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る携帯無線機の構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る携帯無線機の構造を示す側断面図である。
【図１０】従来の携帯無線機の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】従来の携帯無線機の放射素子としての動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  上部基板
２  下部基板
３  上部筐体
４  下部筐体
５  上下基板接続部
６  制御回路
７  無線回路
８  給電線路
９  整合回路
１０  アンテナ
１１  ストリップライン
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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