(57)【要約】【課題】  携帯電話機を充電用ホルダに挿入すると、充電用ホルダの内部配線が携帯電話機のグランドラインに接続されるので、ここに高周波電流が流れて携帯電話機のアンテナ特性に変化が生じる。【解決手段】  充電用ホルダ２のグランド側端子（第２の給電端子）２２に接続されている配線２２ａの途中に、コイル２７Ｌとコンデンサ２７Ｃを含む並列共振回路２７を挿入する。また、ホット側端子（第１の給電端子）２１に接続されている配線２１ａにはオープンスタブ２８を設ける。【選択図】図３
2005086939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池とこの蓄電池に外部から充電する為の第１および第２の充電端子と、一の端子がアンテナに、他の端子が前記第２の充電端子に接続された高周波入出力端子を有する高周波送受信部とを有する携帯無線機を保持する保持手段、
前記携帯無線機を保持したとき前記第１および第２の充電端子にそれぞれ接触する第１および第２の給電端子、
前記第１および第２の給電端子のそれぞれに接続され前記蓄電池に充電電流を供給する為の配線、
前記配線の途中に挿入され前記携帯無線機の通信周波数帯に同調させた並列共振回路を備えたことを特徴とする携帯無線機用ホルダ。
【請求項２】
前記並列共振回路は前記第１および第２の給電端子の内、前記高周波入出力端子の一つが接続されている側の前記第２の給電端子に接続された前記配線の途中に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯無線機用ホルダ。
【請求項３】
前記第１の給電端子に接続された配線の途中に挿入され、前記携帯無線機の通信周波数帯の波長の１／４長さを有するオープンスタブを備えたことを特徴とする請求項２に記載の携帯無線機用ホルダ。
【請求項４】
前記第１の給電端子に接続された配線の途中に挿入されたフェライトビーズを備えたことを特徴とする請求項２に記載の携帯無線機用ホルダ。
【請求項５】
前記並列共振回路は互いに周波数が異なるとともに、互いに直列に接続された複数の並列共振回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の携帯無線機用ホルダ。
【請求項６】
前記互いに周波数の異なる複数の並列共振回路は、前記給電端子に近い側から順に前記共振周波数の高いものから低いものへと接続されていることを特徴とする請求項５に記載の携帯無線機用ホルダ。
【請求項７】
前記複数の並列共振回路の接続位置は、前記携帯無線機が前記保持手段に保持されたとき、おのおのの共振周波数において前記アンテナの放射効率がほぼ最大となる位置に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の携帯無線機用ホルダ。
【請求項８】
前記並列共振回路は予め定めたインダクタンスを有するコイルと、このコイルに並列接続された可変容量ダイオードとを備えたことを特徴とする請求項２または５に記載の携帯無線機用ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は携帯無線機本体をホールドしつつ、その動作電源を供給する、又はバッテリに充電する為の携帯無線機用ホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や、小型のハンディトランシーバなどいわゆる携帯無線機でバッテリを内蔵するものは、そのバッテリに充電している最中にも、待ち受け受信モードとして使用されていることが多く、着信があったときに取り扱いしやすくするなどの理由から、卓上に携帯無線機を立てかけたような形で保持して充電を行う為の携帯無線機用ホルダ（以下ホルダとも言う）が普及している。ホルダには卓上に置くタイプから壁掛けなどいろいろな形式があるがここでは取付け形式は関係しないので詳細な説明は省略する。
携帯無線機には外部から充電電源を受電する為の充電端子（たいていはグランド側とホット側の２極）が設けられているものが多い。
ホルダには前記充電端子に電圧を印加する為のばね端子（必ずしもばねを有するとは限らない、総称して給電端子という）とこのばね端子に電圧を供給する為の配線が設けられている。商用電源の電圧をバッテリの充電に適した電圧に変換する為の充電回路（以下ＡＣチャージャとも言う）はこのホルダの内部に設けられているものもあるが、どちらかといえば、外部に設けられ前記配線を通じて給電される形式のものが一般的である。いずれの場合もホルダの大きさは数ｃｍ程度のものである。一方、携帯無線機の使用周波数は数百ＭＨｚから２ＧＨｚ程度の範囲であり、携帯無線機に取付けられたアンテナの長さも数ｃｍである場合が多い。
【０００３】
携帯無線機のアンテナ性能は、この無線機を手持ち使用する状態で最良となるよう、調整されている。ところでホルダに無線機をセットすると、ホルダ内部の基板のパターンや配線回路などが無線機の充電端子に接続されることとなる。充電端子の少なくとも一つは携帯無線機のアンテナ整合回路のグランド側と共通なので、前記配線がグランド側に接続されると携帯無線機のアンテナ回路から外部を見たインピーダンスが変わり、アンテナ性能に影響が生じ、アンテナ指向性やアンテナゲインが変わるなどにより待ち受け受信感度が低下したり、接続確認の為の送信出力が弱くなるなどの悪影響が生じる。このような影響を除去するための技術として特許文献１に開示されたものがある。
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、ＡＣチャージャーの出力回路が携帯無線機と接触する部分にあるばね端子とＡＣチャージャー回路との配線の途中に、フェライトコア、フェライトシートまたはフェライトチップビーズなどを配して、無線機本体からバッテリーを介してＡＣチャージャー側に流出する高周波電流を遮断している。これによりグランド電流分布が乱れてアンテナ利得が低下することを防ぐというものである。
しかしながら、この技術を実用に供するにあたっては、ＡＣチャージャーのラインにはバッテリ充電用直流大電流（一般には数百ｍＡ）が流れるため、用いるフェライトビーズは直流大電流でも飽和しないもの、（大電流低直流抵抗タイプのもの）でなければならず、このようなものは外形が大きいという問題がある。即ち、ホルダの大きさはむやみに大きくすることはできないから、形状的に採用可能な程度の市販のフェライトビーズコアの周波数―抵抗データを見ると、抵抗のピークは１ＧＨｚで１００Ω程度であり、それ以上の周波数では抵抗成分は低下していく傾向にある。例えば図８に示すように市販のフェライトビーズコアでは大きなサイズ(4.5×1.6×0.9mm)のものでも１２０Ω程度(周波数１ＧＨｚで)の抵抗となってしまうので、挿入すると多少の効果は得られるが、インピーダンス的には小さすぎて、高周波を十分遮断するまでには至らない。
１００Ω程度のインピーダンスでは高周波的に十分に遮断できたとは言い難いので、使用しても実際にはアンテナ利得の低下を引き起こす。使用周波数が１ＧＨｚより高いシステムにおいては、より高周波遮断の効果は薄れ、無線機としての性能の低下や、アンテナ利得の低下を引き起こす、つまり実用に適さないという課題があった。
【特許文献１】特開平１１−３４１１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に説明したように、従来の携帯無線機用ホルダは、給電端子の高周波遮断性能が十分でなく、充電のため携帯無線機をホールドした状態では、携帯無線機の通信性能が手持ち使用時に比べて低下するという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解消し、充電中も、ホールドしている携帯無線機の通信性能が低下することがない携帯無線機用ホルダ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】
【０００７】
この発明の携帯無線機用ホルダは、蓄電池とこの蓄電池に外部から充電する為の第１および第２の充電端子と、一の端子がアンテナに、他の端子が前記第２の充電端子に接続された高周波入出力端子を有する高周波送受信部とを有する携帯無線機を保持する保持手段、
前記携帯無線機を保持したとき前記第１および第２の充電端子にそれぞれ接触する第１および第２の給電端子、
前記第１および第２の給電端子のそれぞれに接続され前記蓄電池に充電電流を供給する為の配線、
前記配線の途中に挿入され前記携帯無線機の通信周波数帯に同調させた並列共振回路を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の携帯無線機用ホルダは、携帯無線機の充電端子の内、高周波送受信部の入出力端子の一つが接続された側の充電端子（第２の充電端子）に接触する給電端子（第２の給電端子）の所定の長さのところに直列に、この携帯無線機の使用周波数帯に同調する並列共振回路を挿入した。並列共振回路のインピーダンスは非常に高いので、この給電端子から並列共振回路までの線が高周波的に携帯無線機の使用周波数に適した地線として機能し、並列共振回路より先の線は携帯無線機と切り離されたこととなり、長いグランドラインの影響がアンテナに及ばなくなってアンテナの特性が安定化し、携帯無線機をホルダにホールドしたときとしていないときのアンテナの特性変化が少なくなるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ホルダ内の配線に流れる高周波電流を減らし、その悪影響を軽減するという目的を、最小の部品数で効率よく実現した。
【００１０】
実施の形態１．
図１、図２を用いて本実施の形態１の構成を示す。図１は本発明の携帯無線機用ホルダの使用状態を説明する説明図、図２はその動作を説明するための概略内部回路図、図３はホルダ内の基板の構造を図示したものである。以下の説明では、携帯無線機が携帯電話機１である場合を例として説明する。携帯電話機１は蓄電池９と、これを充電するための充電端子であるプラス側１１、マイナス側１２を有している。携帯電話機１はホルダ２に挿入されると携帯電話機１の底面にある充電端子(プラス側１１、マイナス側１２)がホルダ２に配置されたホット側ばね接点（図２の２１）、及びグランド側ばね接点２２（ともに給電端子という）と接触する。ホット側バネ接点（図２の２１）、及びグランド側ばね接点２２は単に給電端子と呼ぶ場合もある。プラス側の充電端子１１はこの発明にいう第１の充電端子、マイナス側の充電端子１２はこの発明にいう第２の充電端子である。ホット側ばね接点（図２の２１）、はこの発明にいう第１の給電端子、グランド側ばね接点２２はこの発明にいう第２の給電端子である。
一般的にはバネ接点２１、２２は、ホルダ２内の基板２３に設けられていることが多い。バネ接点２１、２２は基板２３上のパターン化されたライン（ホット２１ａ、グランド２２ａ）に接続されている。そのラインはホルダ外の配線（ホット２１ｂ、グランド２２ｂ）を介してＡＣチャージャ５に接続され、図示しないＡＣラインから充電電圧を発生するＡＣチャージャ５の出力から充電電力を受ける。ＡＣラインをコンセントに接続することで携帯電話機１は充電される。
【００１１】
携帯電話機１のアンテナ３にはいくつかの方式があるが、最も多く用いられている引き出し／収納式のホイップアンテナ（図示しない）の場合、アンテナの整合の取りやすさ、携帯電話機としての取り扱いやすさの観点から見たアンテナ物理長などから、長さがほぼλ／４のホイップアンテナ（以下アンテナという）が用いられる。λは用いている通信周波数の１波長である。ホイップアンテナはモノポールアンテナであるから、図２に示すように携帯無線機１の高周波送受信部２０は２つの高周波入出力端子（受信／送信ターミナル）を持ち、受信／送信ターミナルの片方の極に前記アンテナ３が接続され、他の片方の極はグランドに、即ち、第２の充電端子１２に接続される。携帯無線機の機種によっては前記他端をグランドから分離して携帯無線機内部に設けた専用の地線（ラジアル）に接続することで、ダイポールアンテナに近い動作形式を得るものもあるが、このような場合もラジアルは無線機のグランドと容量結合して動作としてはグランドに接続されたものに近くなるので、以下の説明上は特に区別しない。したがって、携帯無線機１のグランドラインはアンテナ３の地線に近い存在として、即ちアンテナの一部として動作し、その形状や長さはアンテナ３の特性に大きく影響する。
また、直接高周波回路に接続されていなくても、アンテナ３の近傍に配置された導電性のもの、例えば携帯電話機１内部の基板、携帯電話機をカバーする図示しないシールドケース、ホルダ２の配線などにも多少の高周波電流が流れて、アンテナ３の特性に影響する。
このような近接物の影響を考慮して、携帯電話機のアンテナ性能の調整は、携帯電話機のグランド（基板、シールドケースなど）の条件（電気長、材質など）も込みで、一般にはホルダ２から携帯電話機１を取り出した状態で最適となるよう調整されるので、ホルダ２に携帯電話機１をホールドさせると、想定外のケーブルなどが携帯電話１に接続され調整がずれてアンテナ性能が変化する。
【００１２】
そこで、ホルダ２の基板２３上のグランド側のばね接点２２とパターン化されたライン（グランド２２ａ）の間に、図３のようにチップ状のコイル２７Ｌとコンデンサ２７Ｃで構成した並列共振回路２７を挿入する。並列共振回路２７の同調周波数ｆ０は、この携帯電話機１が使用する周波数帯のほぼ中心周波数となるようにコイル２７Ｌとコンデンサ２７Ｃとを選択する。これにより携帯電話機１のグランド（携帯電話機の底面にある充電端子のマイナス側１２）は並列共振回路２７部分で高周波的に遮断され、高周波電流がほとんど流れなくなる。
【００１３】
なお、携帯電話機１の充電端子のプラス側１１は図示しない直流平滑コンデンサなどによりグランドに接続されているものではあるが、この種のコンデンサは携帯電話機の使用周波数ではある程度のインピーダンスを有するので、プラス側には高周波電流はグランド側ほどには流れず、プラス側に配線が接続されたときのアンテナへの影響は少ない。それでもこの影響を更に軽減するため、ばね接点（ホット側２１）とホルダ２内の基板２３上のパターン化されたホットライン２１ａの間に、この携帯電話機１が使用する周波数帯のほぼ中心周波数における波長のλ／４となるオープンスタブ２８を設ける。このスタブ２８が存在することで高周波的にその先につながるホットライン２１ａ、２１ｂ，ＡＣチャージャ５などに伝送される高周波を相当程度軽減できる。基板２３上にオープンスタブ２８を構成する場合、基板の比誘電率により波長短縮が生じるので、実長はλ／４よりも短くなる。
【００１４】
前記の構成によりホルダ２内の基板２３のばね接点２１、２２よりもコンセント側の接続線２２ａ，２２ｂ，２１ａ，２１ｂは、高周波的に見えない状態（接続が感知されない状態）となるため、携帯電話機１をホルダ２にホールドさせたとき、携帯電話機１のアンテナ特性の変化が少なくなる。
【００１５】
ホット側２１とグランド側２２の両方に並列共振回路２７を設けてもよいのだが、前述したとおりホット側の影響はもともと少ないことと、２つのコイル２７Ｌの間の相互干渉を避けるための配置が難しくなるという理由などにより、グランド側のみに設けている。
【００１６】
以上の説明において、グランド側２２ａに並列共振回路２７を挿入すると説明しているが、より正確には、高周波出力回路の一端が接続された側がここで言うグランドラインとなるのであり蓄電池９の極性とは関係しない。
並列共振回路２７を挿入することにより、少なくとも１０ＫΩ程度のインピーダンスが得られるので、従来のフェライトビーズを挿入する場合（数１００Ω程度のインピーダンスしか得られない）に比して高周波電流を１／１００程度に軽減できるのでアンテナ利得の劣化は計測できない程度となる。
なお、図１ではＡＣチャージャ５はホルダ２の外部に設けられているとして説明したが、ホルダの内部に設けられていても同じである。また、図２において蓄電池９はそのマイナス側がグランドラインに接続されているように図示しているが、これに限らずプラス側がグランドラインに接続されているものであっても同様効果が得られる。
また、蓄電池を内蔵せず外部から電源供給ラインを通じて電源を供給されて動作する無線機であっても、高周波回路の片側がこの電源供給ラインに接続されているものであれば同様に使用できる。
【００１７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図４を用いて説明する。実施の形態１の図２に示したホットライン２１側のオープンスタブ２８の代わりに、図４ではフェライトビーズ３０を用いている。このフェライトビーズ３０そのものの特性は図８で説明したとおりのものである。前述のように携帯電話機１の高周波送受信回路２０が直接接続されていない側の充電端子、即ち充電端子のプラス側（ホルダ内基板のホットライン２１と同電位）に接続される給電端子に繋がる配線については、アンテナ性能への影響は小さいがゼロではない。できるだけこの影響を少なくするためにフェライトビーズ３０をホットラインのパターン２１ｂに配置して、コンセント側に流れ込む高周波電流を軽減する。フェライトビーズ３０の数は図４では
１個だが複数個としてもよい。
【００１８】
図４の構成によりホルダ２内の基板２３上のばね接点２１／２２（給電端子）よりコンセント側の配線などの構成物は高周波的に見えない状態となるため、手持ちのときと同じ携帯電話機１のアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００１９】
実施の形態３．
実施の形態３について、図５を用いて説明する。近年の携帯電話機（あるいは携帯無線機一般も同様）は一つの周波数帯だけを使用するのではなく、複数の周波数を使用するものが多い。このような携帯電話機においては、図２、図３、図４のように並列共振回路が一つだけでは、一つの周波数帯においてしかホルダ内のばね接点よりコンセント側の回路を高周波的に遮断することができないので、使用周波数帯の幅の広さに応じて周波数が互いに異なる複数個の並列共振回路を直列に接続する。図５では第２の並列共振回路２７０を設けて回路を２個とした例を図示している。この構成によりホルダ２内の基板２３のばね接点２１、２２よりコンセント側の配線は、広い周波数帯で、高周波的に見えない状態となるため設計されたとおりの携帯電話のアンテナ特性を得ることが可能となる。
なお、図５においてはホット側にはフェライトビーズ３０を用いた図となっているが、図３と同様にオープンスタブ２８を用いてもよい。
【００２０】
実施の形態４．
実施の形態４について図６を用いて説明する。携帯電話機１の筐体の長さはアンテナの特性を考慮して決定されはするものの、製品の外形デザインの設計コンセプトや開発当時の技術などにより、アンテナの特性に十分配慮されないで決定されることもある。しかし、特にλ／４相当のアンテナを使用する場合、前述の通り、筐体内のグランド部分は電気的にはアンテナの一部となって動作している。そのため、ホルダ２にホールドされたとき、グランド部分の長さが適当な値から変化した場合は、アンテナの放射効率が相当程度低下する。またアンテナに直交する面内の利得の平均値（平均化利得）もグランド部分の影響を受ける（無用の指向性が生じるなど）ため、効率劣化以上に大きな感度低下を来す可能性がある。本実施の形態のホルダは、図６の９９部の長さ（グランド側給電端子２２から最初の並列共振回路２７までの長さ）を調整することによりグランド部分の電気的長さを最適化して、最適なアンテナ効率や水平面内平均化利得を得るようにしたものである。図６の９９部の値を変化させた場合のアンテナ放射効率の変化例を図７に示す。この例は周波数１ＧＨｚの例であるが、最適値（７０ｍｍ程度）の時の効率に比して最大約４０％程度劣化する。
【００２１】
なお、実施の形態３の図５のように互いに周波数の異なる並列共振回路２７を複数個接続した場合の９９部寸法は各周波数毎に異なることとなる。従って、９９部寸法は各周波数毎に最適値となるように選択する。
例えば、筐体長が７５ｍｍである場合、１ＧＨｚ帯で動作する携帯電話機であれば、７５ｍｍ（λ／４）のばね接点付近に並列共振回路２７を設けることで、並列共振回路２７以降のラインを高周波的に遮断できる。また同じく筐体長が７５ｍｍである場合、８００ＭＨｚ帯で動作する携帯電話機であれば、λ／４は９４ｍｍ程度となるため、ばね接点から１９ｍｍ程度の卓上ホルダ内配線に並列共振回路を設けることで前記と同様の効果を得ることができる。したがって、複数の並列共振回路を用いる場合、ばる接点に近い側から周波数の高いものから順に並列共振回路を接続する。
なお、前記のように筐体長が７５ｍｍである場合、２ＧＨｚ帯で動作する携帯電話機であれば、最適な遮断ポイントは携帯電話器の内部になり、ホルダー内配線に並列共振回路を配する場合、筐体下端から１１４ｍｍ程度の位置となる。これは高周波のショート・オープンの特性が１／２波長ごとに繰り返されることによる。この場合は高い周波数に対する並列共振回路が低い周波数に対する並列共振回路よりばね接点から遠くに配置される。
【００２２】
実施の形態５．
実施の形態１の図３の並列共振回路２７のコンデンサ２７Ｃをバリキャップ（可変容量ダイオード）とし、携帯電話機１が使用する周波数の切り替えに対応させて容量を変化させることにより、１組の並列共振回路２７を広い周波数に対応させることができる。
【００２３】
実施の形態６．
実施の形態４の図６において、グランド側ばね端子２２から並列共振回路２７の最適位置までの寸法がマイナスとなる、即ち、寸法９９を増やせば増やすほどアンテナ効率が低下し、最適位置が求められない場合がある。このようなときは携帯電話機１の内部のグランドラインがもともと長すぎるということであるから、並列共振回路２７を携帯電話機１の内部にとりつけてもよい。
【００２４】
実施の形態７．
実施の形態３の図５のホルダ２内のグランドライン側２２ａに複数個の並列共振回路を挿入する形態の説明では、ホットライン側２１ａにはフェライトビーズ３０を挿入するとして説明したが、もちろん実施の形態１のスタブ２８を用いることも可能である。また実施の形態５の並列共振回路のコンデンサをバリキャップとする実施の形態は、並列共振回路２７の数が複数である場合についても適用できることは言うまでもない。
以上の実施の形態では説明した携帯電話機１は本発明に言う携帯無線機である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
この発明は、携帯電話機だけでなく、トランシーバ、携帯無線機、あるいは無線ＬＡＮ用の携帯モデムなどに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による携帯無線機用ホルダの使用状態を説明する説明図である。
【図２】図１の動作を説明するための内部回路図である。
【図３】図１のホルダの内部の詳細説明図である。
【図４】実施の形態２による携帯無線機用ホルダの内部詳細説明図である。
【図５】実施の形態３による携帯無線機用ホルダの内部詳細説明図である。
【図６】実施の形態４による携帯無線機用ホルダの内部詳細説明図である。
【図７】図５の効果を説明する特性説明図である。
【図８】この発明に使用するフェライトビーズの特性図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  携帯電話機、    ２  ホルダ、    ３  アンテナ、    ４  電源線、
５  ＡＣチャージャ、    ２０  高周波送受信回路、
１１  第１の充電端子、    １２  第２の充電端子、
２１  ホット側ばね接点（第１の給電端子）、
２１ａ  パターン、    ２１ｂ  （ホット側）配線、
２２  グランド側ばね接点（第２の給電端子）、
２２ａ  パターン、    ２２ｂ  （グランド側）配線、
２３  基板、    ２７  並列共振回路、    ２７Ｌ  コイル、
２７Ｃ  コンデンサ、    ２８  オープンスタブ、    ３０  フェライトビーズ、
９９  グランド側ばね接点と並列共振回路との距離、
２７０  第２の並列共振回路。
【図１】
2005086939.tif 000003
【図２】
2005086939.tif 000004
【図３】
2005086939.tif 000005
【図４】
2005086939.tif 000006
【図５】
2005086939.tif 000007
【図６】
2005086939.tif 000008
【図７】
2005086939.tif 000009
【図８】
2005086939.tif 000010