(57)【要約】【課題】複数の地導体や接続導体の位置関係が変化した場合でも、アンテナ放射特性に影響を受けない無線端末装置を提供する。【解決手段】無線端末装置は、互いの面が向き合うように略平行に配置された平板状の２つの地導体と、上記２つの地導体の少なくとも一方に近接して配置された放射導体と、上記地導体と上記放射導体との間に電圧を印加する回路と、上記２つの地導体の間に配置され、上記２つの地導体間を接続する接続導体と、一方の上記地導体を他方の上記地導体に対して略平行に移動する機構と、を備えた無線端末装置において、上記地導体と上記接続導体との間または上記接続導体の重畳した間に上記接続導体に近接して電流阻止媒体を配置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの面が向き合うように略平行に配置された平板状の２つの地導体と、
上記２つの地導体の少なくとも一方に近接して配置された放射導体と、
上記地導体と上記放射導体との間に電圧を印加する回路と、
上記２つの地導体の間に配置され、上記２つの地導体間を接続する接続導体と、
一方の上記地導体を他方の上記地導体に対して略平行に移動する機構と、
を備えた無線端末装置において、
上記地導体と上記接続導体との間または上記接続導体の重畳した間に上記接続導体に近接して電流阻止媒体を配置することを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
互いの面が向き合うように略平行に配置された平板状の２つの地導体と、
上記２つの地導体の少なくとも一方に近接して配置された放射導体と、
上記地導体と上記放射導体との間に電圧を印加する回路と、
上記２つの地導体の間に配置され、上記２つの地導体間を接続する接続導体と、
一方の上記地導体を他方の上記地導体に対して略平行に移動する機構と、
を備えた無線端末装置において、
上記放射導体に近接して電流阻止媒体を配置することを特徴とする無線端末装置。
【請求項３】
互いの面が向き合うように略平行に配置された平板状の少なくとも３つの地導体と、
上記地導体の少なくとも１つに近接して配置された放射導体と、
上記地導体と上記放射導体との間に電圧を印加する回路と、
上記地導体の間に配置され、上記地導体のうちの２つの地導体間を接続する接続導体と、
上記少なくとも３つの地導体のうちの少なくとも１つの地導体を残りの上記地導体に対して略平行に移動する機構と、
を備えた無線端末装置において、
上記少なくとも３つの地導体の間の少なくとも１つに電流阻止媒体を配置することを特徴とする無線端末装置。
【請求項４】
上記電流阻止媒体は、金属、誘電体またはその両方から成る周期構造を有し、
該周期構造の周期は、使用周波数の波長の１０分の１以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯電話機などの無線端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの移動体無線通信端末は、利便性やデザインの観点から小型化、薄型化が要求されており、搭載されるアンテナは現在使用されている電波の波長に対して短い。この場合、アンテナ素子だけでなく回路基板のグランドにも電波放射のための電流が流れ、回路基板のグランド上の電流分布によってアンテナの性能が変化する。さらに、回路基板上の電流の影響で様々な金属部品上にも結合電流が流れ、アンテナの放射効率が劣化する。また、一般的に、金属の近傍にアンテナが置かれた場合、放射抵抗が著しく低下し、インピーダンス整合を取ることが困難となり、効率よく電波を放射できないという問題がある。
【０００３】
そこで、アンテナの放射効率を改善するため、アンテナが取り付けられた導電性部材と別の導電性部材が接続される携帯無線機において、高インピーダンス接続手段を介してこれらの導電性部材を接続し、アンテナが取り付けられている導電性部材以外の導電性部材によってアンテナ特性が変動することを抑制している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また別に、アンテナの放射効率を改善するため、複数の回路基板を有する無線通信装置において、その回路基板の地導体を共振回路を介して接続することによって、アンテナ特性が良好となるように回路基板上の電流分布を制御している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６３７５６号公報
【特許文献２】特開２００４−０４０５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法は、チョークや高インピーダンスを呈する接続手段を介して導電性部材同士を接続するものであるから、基本的には接続部分しか電流阻止の効果は得られない。すなわち、アンテナが接続された導電性部材上を流れる電流が別の導電性部材と電磁結合することが問題となる場合には、有効ではない。現在、無線端末装置は２つ折り筐体やスライド式筐体が多く用いられており、複数の回路基板が互いの面を向き合わせるように配置される場合が多い。このような場合では、アンテナが接続された導電性部材上の電流が別の導電性部材と電磁結合し、別の導電性部材に結合電流が流れるため、電流阻止の効果は得られない。その結果、筐体の開閉などの状況の変化に対して、アンテナの特性が変化してしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の方法は、回路基板の地導体上に流れる電流を共振回路によって制御するものであるから、アンテナ特性が良好となる電流分布を実現するための共振回路の素子値は、回路基板の大きさ、配置、および使用周波数によって決定される。一方、無線端末装置は例えば待ち受け時と通話時では筐体形状が異なるものが多く、回路基板の配置が変化する。また、人が筐体を持つ時の手の位置によっても回路基板の地導体上を流れる電流の分布が変化する。したがって、すべての状況に対応できる素子値を一意に決めることができず、状況の変化に対してアンテナ特性の変動を抑制することは困難である。スイッチ切り替えにより素子値を変化させれば、複数の状況に対応可能であるが、スイッチとスイッチを制御するための回路が必要になるため、装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、複数の地導体や接続導体の位置関係が変化した場合でも、アンテナ放射特性に影響を受けない無線端末装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わる無線端末装置は、互いの面が向き合うように略平行に配置された平板状の２つの地導体と、上記２つの地導体の少なくとも一方に近接して配置された放射導体と、上記地導体と上記放射導体との間に電圧を印加する回路と、上記２つの地導体の間に配置され、上記２つの地導体間を接続する接続導体と、一方の上記地導体を他方の上記地導体に対して略平行に移動する機構と、を備えた無線端末装置において、上記地導体と上記接続導体との間または上記接続導体の重畳した間に上記接続導体に近接して電流阻止媒体を配置する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の効果は、複数の回路基板がフレキシブルプリント基板のような柔軟性を持つ基板で接続されている無線端末装置において、周波数選択性を持つ電流阻止媒体を無線端末装置の内部のフレキシブルプリント基板に近接配置することにより、フレキシブルプリント基板上を流れる電流が他の導電性部材と結合することを抑制し、アンテナの性能を良好に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明に係わる電流阻止媒体の模式図であり、図１（ａ）は、電流阻止媒体の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面での電流阻止媒体の断面図である。
この発明に係わる電流阻止媒体１は、金属、誘電体またはその両方から構成された平板である。そして、電流阻止媒体１は、例えば、図１に示すように、誘電体基板２を用いて構成している。この電流阻止媒体１は、誘電体基板２、誘電体基板２の一方の面に形成される金属パターン３、誘電体基板２の他方の面に形成される地板４、金属パターン３と地板４を電気的に接続するスルーホール５である。スルーホール５は、誘電体基板２の貫通孔の内壁に形成された金属膜で誘電体基板２の両面を電気的に接続する。また、金属パターンは、使用周波数に対する波長の１０分の１以下の間隔で周期的に配列されている。
【００１２】
この電流阻止媒体１の金属パターン３が形成された面を電流を流すことのできる導体に向き合うように配置すると、所望の周波数帯の電流が導体を流れることを電流阻止媒体１が阻止する。そして、電流阻止媒体１により阻止される電流の周波数帯は、金属パターン３の形状、誘電体基板２の厚さ、誘電体基板２を構成する誘電体の比誘電率によって適宜選択できる。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態１に係わる携帯電話機の正面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面での携帯電話機の断面図である。
次に、この発明の実施の形態１に係わる無線端末装置の構成を説明する。なお、この発明の実施の形態１に係わる無線端末装置の例として、スライド式の携帯電話機１０を取り上げるが、これに限るものではない。
この発明の実施の形態１に係わる携帯電話機１０は、図２と図３に示すように、互いの面が向き合うように略平行に配置された２つの地導体としての回路基板１１および回路基板１２、回路基板１２に近接配置された放射導体としての放射素子１３、回路基板１２のグランドと放射素子１３との間に電圧を印加する送受信回路１４、回路基板１１の配線と回路基板１２の配線を接続する接続導体としての信号伝送導体群１５、回路基板１１を回路基板１２に対して略平行に移動するための機構を具備する筐体１６および筐体１７、回路基板１１、回路基板１２および信号伝送導体群１５に近接して配置された電流阻止媒体１を備える。
【００１４】
筐体１６は、筐体１７に対して略平行に移動可能である。この筐体１６には回路基板１１が内蔵され、筐体１７には回路基板１２が内蔵される。そして、回路基板１１の配線と回路基板１２の配線は信号伝送導体群１５によって接続される。
【００１５】
回路基板１１と回路基板１２には液晶画面などの表示手段、スピーカ、マイク、入力キー、カメラ、これらを制御するための回路、非接触ＩＣカード、放射素子１３、基地局と通信を行うための送受信回路１４、通信動作などを制御するための制御回路が分散して実装されている。
信号伝送導体群１５は、回路基板１１に実装された回路と回路基板１２に実装された回路との間の電気信号の送受のために設けられている。そして、信号伝送導体群１５は、筐体１６と筐体１７との相対的な位置の変化に応じて変形しなければならないため、フレキシブルプリント基板や複数の細いフレキシブル同軸線路のような柔軟性のある素材で構成される。
【００１６】
放射素子１３は、１つ以上の導体から成り、所望の周波数帯域で良好なアンテナ動作が得られれば、任意の構成でよい。また、放射素子１３は、回路基板１２の一部の基準電位を有する導体（グランド）と給電点１８において給電され、電圧が印加される。
【００１７】
電流阻止媒体１は、信号伝送導体群１５と回路基板１１の間、信号伝送導体群１５と回路基板１２の間、信号伝送導体群１５の折り重なる部分の間に配置される。
【００１８】
図４は、電流阻止媒体を設けない携帯電話機の構成を示す断面図である。
次に、この実施の形態１に係わる携帯電話機１０の動作について説明する。
まず、比較のために電流阻止媒体１を設けない携帯電話機２１の動作について説明する。
図４に示す給電点１８に電圧を印加すると、放射素子１３と回路基板１２のグランドに電流が流れる。回路基板１２のグランドに流れる電流の一部は信号伝送導体群１５のグランドにも流入し、その結果、電流は回路基板１１のグランドにも流入する。
【００１９】
一方、信号伝送導体群１５と回路基板１１、信号伝送導体群１５と回路基板１２は、携帯電話機２１の薄型化のために近接して配置するのが普通である。従って、回路基板１１、回路基板１２、信号伝送導体群１５に電流が流れると、これらの間には相互に電磁結合が生じる。また、信号伝送導体群１５が折り重なる部分では、互いに向かい合う面で電磁結合が生じる。
そして、これらの電磁結合によるインピーダンスは、信号伝送導体群１５の位置と形状、回路基板１１と回路基板１２の間隔、回路基板１１と回路基板１２が投影的に重なる部分の面積などが要因となって変動する。その結果、給電点１８から見たアンテナインピーダンスは変動する。
【００２０】
また、信号伝送導体群１５と回路基板１１、信号伝送導体群１５と回路基板１２との間のそれぞれの電磁結合は、相互間隔が小さくなるほど大きな結合量を生じるため、アンテナインピーダンスへの影響が大きくなり、アンテナの放射効率の劣化の原因となる。これは携帯電話機２１の薄型化への障害となる。
また、信号伝送導体群１５は、筐体１６の移動によって柔軟に変形するように構成されるため、筐体１６と筐体１７の内部での位置は必ずしも同じにはならず、アンテナ性能を変動させる原因にもなる。
【００２１】
一方、この発明の実施の形態１に係わる携帯電話機１０は、信号伝送導体群１５と回路基板１１の間、信号伝送導体群１５と回路基板１２の間、信号伝送導体群１５の折り重なる部分の間に電流阻止媒体１が配置されているので、回路基板１１、回路基板１２、信号伝送導体群１５上を流れる電流を阻止して、これらの相互の電磁結合を抑圧する。その結果、アンテナインピーダンスの変動をなくし、性能を良好に維持できる。
従って、回路基板１１、回路基板１２および信号伝送導体群１５の位置精度に対する要求が緩和されるため、機構設計やデザイン設計の条件や工作精度が緩和され、低コスト化できる効果がある。
【００２２】
また、電流阻止媒体１は、それを構成する金属パターン３や誘電体基板２の厚さ、誘電体基板２を構成する誘電体の比誘電率によって、阻止する電流の周波数帯域を選択することが可能である。これは複数の周波数帯を使用する携帯電話機１０において有利である。例えば、使用する周波数帯がｆ１、ｆ２であり、周波数帯ｆ１において信号伝送導体群１５上を流れる電流による電磁結合が問題となる場合には、電流阻止媒体１が阻止することのできる電流の周波数帯をｆ１に合わせることで周波数帯ｆ２に影響を及ぼすことなく周波数帯ｆ１の電磁結合を抑制することができる。
【００２３】
また、電流阻止媒体１は信号伝送導体群１５と回路基板１１、回路基板１２の間の任意の場所に配置できる。また、電流阻止媒体１はこれらすべての部分に配置する必要はなく、電磁結合が問題となる部分にのみ配置すればよい。
【００２４】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係わる携帯電話機の構造を示す断面図である。
この発明の実施の形態２に係わる携帯電話機１０Ｂは、図５に示すように、実施の形態１に係わる携帯電話機に放射素子１３の近傍に配置する電流阻止媒体１を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
追加した電流阻止媒体１は、放射素子１３に対して電気壁として作用する信号伝送導体群１５および回路基板１１と放射素子１３の間に配置する。そして、この電流阻止媒体１は、放射素子１３から放射される電波の周波数帯における反射位相が０度近傍である。
【００２５】
まず、比較のために放射素子１３の近傍に電流阻止媒体１を設けない携帯電話機１０の動作について説明する。
筐体１６や筐体１７を薄型化しようとすると、信号伝送導体群１５および回路基板１１と放射素子１３の間隔が小さくなる。これは、放射素子１３に電気壁として作用する金属面が近接して配置されることを意味する。その結果、給電点１８から見た放射素子１３の放射抵抗が低くなったり、放射素子１３の動作周波数帯域が狭くなったりするという問題が生じる。この現象は、鏡像の原理によって説明できる。すなわち、放射素子１３に金属面が近接配置されることは、放射素子１３上の電流と逆相のイメージ電流が金属面を対称面とする面対称の位置に存在していることと等価であり、これら２つの電流が互いにキャンセルするため、電波が効率よく放射できなくなる。また、筐体１６が移動することによって、回路基板１１と放射素子１３の相対的な配置が変化するため、回路基板１１が放射素子１３に及ぼす影響も変化し、放射素子１３のアンテナ放射特性変動の原因となる。
【００２６】
一方、この発明の実施の形態２に係わる携帯電話機１０Ｂは、電流阻止媒体１が放射素子１３に近接配置されており、放射素子１３の近傍に配置される金属面の影響を軽減する。電流阻止媒体１に入射した電波の反射位相は、周波数に応じて１８０度から−１８０度まで変化するので、反射位相が０度となる周波数の近傍ではイメージ電流の位相は放射素子１３上の電流の位相とほぼ同相となる。したがって、放射素子１３と電流阻止媒体１が近接しても、放射素子１３上の電流とイメージ電流とが互いにキャンセルせず、放射素子１３のアンテナ放射特性は劣化しない。
【００２７】
また、信号伝送導体群１５や回路基板１１は電流阻止媒体１によって放射素子１３と隔てられているから、放射素子１３に影響を及ぼすことがない。従って、筐体１６や筐体１７を薄型化しても放射素子１３から電波が空間へ効率よく放射されるようになり、放射素子１３のアンテナ放射効率を改善し、さらに筐体１６の移動に対して放射素子１３のアンテナ放射特性が変動することを抑止するという効果がある。
【００２８】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係わる携帯電話機の構造を示す断面図である。
この発明の実施の形態３に係わる携帯電話機１０Ｃは、図６に示すように、実施の形態２に係わる携帯電話機１０Ｂに筐体１７内の回路基板１２と回路基板１９の間に配置する電流阻止媒体１を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
追加した電流阻止媒体１は、回路基板１２に電流が流れても回路基板１９に電流が誘起されることを防ぐ機能を有する。
【００２９】
まず、比較のために回路基板１２と回路基板１９の間に電流阻止媒体１が配置されない携帯電話機の動作について説明する。
携帯電話機の小型化に伴い、機構上またはデザイン上の理由から回路基板を複数の小さな基板に分け、それらを面が対向するように配置することがある。通常、この複数の回路基板は、筐体をできるだけ薄型化するため、接近して配置される。このような場合、一方の回路基板上に電流が流れた時、電荷のクーロン引力によって対向する回路基板上には反対符号の電荷が誘起され、電流が流れる。すなわち、これらの回路基板間に容量結合が発生する。これにより電力が消費され、アンテナ放射効率が劣化する場合がある。
【００３０】
一方、この発明の実施の形態３に係わる携帯電話機１０Ｃは、電流阻止媒体１を回路基板１２と回路基板１９の間に配置されたので、回路基板１２上に電流が流れても回路基板１９に電流が誘起されることがない。
【００３１】
また、電流阻止媒体１は実施の形態１の説明で述べたように周波数選択性を持たせることが可能であるから、ある特定の周波数帯に対してのみ電流を阻止することができ、複数の周波数帯を使用する携帯電話機において特に優れた効果を有する。例えば、使用する周波数帯がｆ１、ｆ２であり、周波数帯ｆ１において回路基板１２と回路基板１９の容量結合が問題となる場合には、電流阻止媒体１が阻止する電流の周波数帯をｆ１に合わせることで周波数帯ｆ２に影響を及ぼすことなく周波数帯ｆ１の電磁結合を抑制することができる。
【００３２】
この実施の形態３に係わる携帯電話機は、筐体１７に内蔵された回路基板１２と回路基板１９の間に電流阻止媒体１が配置されているので、回路基板１２と回路基板１９の間で発生する容量結合を抑制することができる。従って、電力の損失が抑えられ、アンテナ放射効率を改善できるという効果がある。
【００３３】
なお、この実施の形態３では筐体１７に内蔵される回路基板が２枚の場合について説明したが、３枚以上の回路基板に対しても同様に、容量結合が問題となる回路基板間に電流阻止媒体１を配置することで、結合電流の誘起を抑制し、回路基板間の容量結合を防止することができる。
【００３４】
また、この実施の形態３では筐体１７に内蔵される回路基板が２枚の場合について説明したが、筐体１６に内蔵される回路基板が複数枚の場合にも同様に、容量結合が問題となる回路基板間に電流阻止媒体１を配置することで、電流の誘起を抑制し回路基板間の容量結合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明に係わる電流阻止媒体の模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わる携帯電話機の正面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面での携帯電話機の断面図である。
【図４】電流阻止媒体を設けない携帯電話機の構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係わる携帯電話機の構造を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係わる携帯電話機の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電流阻止媒体、２  誘電体基板、３  金属パターン、４  地板、５  スルーホール、１０、１０Ｂ、１０Ｃ  携帯電話機、１１、１２、１９  回路基板、１３  放射素子、１４  送受信回路、１５  信号伝送導体群、１６、１７  筐体、１８  給電点、２１  携帯電話機。
【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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