(57)【要約】【課題】内蔵された同軸ケーブルの外部導体に誘起する高周波電流の分布状態を適正に変化させることによりアンテナ特性の改善を図った電子機器を提供する。【解決手段】本発明に係る携帯電話機は、アンテナと高周波信号伝送用の同軸ケーブル４とを有し、同軸ケーブル４が、高周波信号を伝送する内部導体１１と、内部導体１１を包囲して設けられた内部絶縁体１２と、内部絶縁体１２を包囲して設けられて内部導体１１に流れる高周波信号をシールドする外部導体１３と、外部導体１３を包囲して設けられた外部絶縁体１４と、外部絶縁体１４の外周を螺旋状に巻回して設けられて電気的に両端が開放された帯状の無給電導体１５と、を備えるものである。【選択図】図２
2012239107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと高周波信号伝送用の同軸ケーブルとを有する電子機器であって、
前記同軸ケーブルが、高周波信号を伝送する内部導体と、前記内部導体を包囲して設けられた内部絶縁体と、前記内部絶縁体を包囲して設けられて前記内部導体に流れる高周波信号をシールドする外部導体と、前記外部導体を包囲して設けられた外部絶縁体と、前記外部絶縁体の外周を螺旋状に巻回して設けられて電気的に両端が開放された帯状の無給電導体と、を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
アンテナと高周波信号伝送用の同軸ケーブルとを有する電子機器であって、
前記同軸ケーブルが、
高周波信号を伝送する内部導体、前記内部導体を包囲して設けられた内部絶縁体、及び前記内部絶縁体を包囲して設けられて前記内部導体に流れる高周波信号をシールドする外部導体を有する複数本の小径同軸ケーブルと、
複数本の前記小径同軸ケーブルを包囲して設けられた外部絶縁体と、
前記外部絶縁体の外周を螺旋状に巻回して設けられて電気的に両端が開放された帯状の無給電導体と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
前記無給電導体の全長は、使用周波数帯における１波長と同じ長さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記無給電導体は、使用周波数帯に応じた位置で短絡されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記アンテナは、シングルバンド用アンテナとマルチバンド用アンテナの何れか一方又は両方であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子機器は携帯電話機であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機などの電子機器に関し、特に、アンテナと回路基板との間、または複数の回路基板の相互間を同軸ケーブルによって接続した構成を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの電子機器においては、機器形状の多様性、及び機器の小型化や薄型化に伴う構造上の制約などから、機器の内部における回路基板の相互間やアンテナと回路基板との間において、同軸ケーブルを用いた高周波信号の伝送が行われている。また、通信方式の多様化や、さまざまな通信アプリケーションの追加などによって、機器の内部に設置されるアンテナの個数が増加している。このような状況において、機器内の限られた空間に同軸ケーブルとアンテナとが混在すると、同軸ケーブルに流れる高周波電流に起因するノイズ（電磁波）の影響によってアンテナ特性が劣化するおそれがある。
【０００３】
そこで、このような問題を解決するために、同軸ケーブルの外部絶縁体を除去した部分の外部導体（網組み導体）をグランドに接続することにより、同軸ケーブルの内部導体に流れる高周波電流に起因するノイズを外部へ漏洩させないようにする技術が従来提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１によれば、アンテナと回路基板との間を同軸ケーブルで接続した携帯端末において、その同軸ケーブルの外部絶縁体を一部除去し、露出した外部導体に導電性円筒材を固着する。そして、筐体に設けられて導電性材料からなるスリット部分に前記導電性円筒材を圧入することにより、同軸ケーブルの外部導体を基準電位部（グランド）に電気的に接続させてアンテナ特性の劣化を抑制することが可能となっている。
【０００４】
また、携帯無線端末の主回路基板とアンテナとを同軸ケーブルで接続するとき、ケース（筐体）に設置されたリブによって、同軸ケーブルの外部導体の露出導体部を、直接的に、又は導体からなる接続部材を介して、基準電位部（グランド）に押し付けて接続することにより、アンテナ特性の劣化を抑制する技術も従来提唱されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、関連技術として、第１のアンテナに接続された同軸ケーブルの外周に第２のアンテナを螺旋状に形成して２周波数供用アンテナを構成する技術が従来知られている（例えば、特許文献３参照）。この技術によれば、第１のアンテナに接続された同軸ケーブルの周囲に、給電された螺旋状導体(ヘリカルアンテナ)を第２のアンテナとして設置している。これにより、同軸ケーブルの外部導体を励振させることによって、同軸ケーブルの放射により第１のアンテナと第２のアンテナの利得をほぼ同じにしてアンテナ特性を向上させることができる。
【０００６】
また、他の関連技術として、ループアンテナの近傍に無給電の直線状導体を設置することにより、ループアンテナの放射性能の助長を図ってアンテナ特性を向上させる技術も従来知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
さらに、別の関連技術として、同軸ケーブルをグラウンドパターンの近傍に設置することによって、同軸ケーブルの外部導体へ流れる高周波電流の分布を変化させて、該外部導体へ流れる漏洩電流を低減させることにより、安定したアンテナ特性を実現する技術も従来知られている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０６０３０２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５８８２６号公報
【特許文献３】特開２００２−０２６６４６号公報
【特許文献４】特開２００５−１０２１８３号公報
【特許文献５】特開２００８−１４１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的に、同軸ケーブルの内部導体に高周波電流が流れるとき、その内部導体を覆う外部導体をグランドに接続することによって、内部導体に流れる高周波電流に起因するノイズが外部へ放射するのを防止している。そのため、前記特許文献１及び特許文献２に開示された技術のように、携帯端末の内部に配線された同軸ケーブルの外部導体を基準電位部（グランド）に接続している。しかしながら、これらの特許文献に開示された技術は、いずれも、導電性円筒材やリブなどの部材を介して、同軸ケーブルの外部導体を基準電位部（グランド）へ物理的に接続している。したがって、接続に寄与する部材の寸法公差内におけるクリアランスのバラツキによって、基準電位部（グランド）への接続状態が不安定になることがある。その結果、内部導体に流れる高周波電流に起因するノイズが外部へ放射してアンテナ特性を劣化させるおそれがある。
【００１０】
また、特許文献３に開示された技術は、第１のアンテナに接続された同軸ケーブルの周囲に、給電された螺旋状導体を配置してこれを第２のアンテナとして利用することにより、２周波数供用アンテナを実現しようとするものである。したがって、この技術では、同軸ケーブルの外部導体に誘起する高周波電流の分布を変化させてノイズの放射を抑制する技術に展開することはできない。
【００１１】
また、特許文献４に開示された技術は、アンテナの近傍に無給電の直線状導体を設置することによりアンテナ特性を向上させるものである。したがって、この技術を知り得たとしても、同軸ケーブルの外部導体に流れている電流の分布を変化させて、同軸ケーブルのアンテナ放射への影響を低減させる技術に展開することはできない。
【００１２】
また、特許文献５に開示された技術は、同軸ケーブルの近傍にグラウンドパターンを配置することにより、同軸ケーブルの外部導体へ流れる高周波電流の分布を変化させて、アンテナ特性の改善を図っている。しかしながら、構造上の制約から同軸ケーブルの近傍にグラウンドパターンを配置することができない場合もあり、また、グラウンドパターンを設けることによって回路基板等が大きくなり、携帯端末を小型化することが困難となる場合もある。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内蔵された同軸ケーブルの外部導体に誘起する高周波電流の分布状態を適正に変化させることによりアンテナ特性の改善を図った電子機器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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る電子機器は、アンテナと高周波信号伝送用の同軸ケーブルとを有する電子機器であって、前記同軸ケーブルが、高周波信号を伝送する内部導体と、前記内部導体を包囲して設けられた内部絶縁体と、前記内部絶縁体を包囲して設けられて前記内部導体に流れる高周波信号をシールドする外部導体と、前記外部導体を包囲して設けられた外部絶縁体と、前記外部絶縁体の外周を螺旋状に巻回して設けられて電気的に両端が開放された帯状の無給電導体と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る電子機器は、アンテナと高周波信号伝送用の同軸ケーブルとを有する電子機器であって、前記同軸ケーブルが、高周波信号を伝送する内部導体、前記内部導体を包囲して設けられた内部絶縁体、及び前記内部絶縁体を包囲して設けられて前記内部導体に流れる高周波信号をシールドする外部導体を有する複数本の小径同軸ケーブルと、複数本の前記小径同軸ケーブルを包囲して設けられた外部絶縁体と、前記外部絶縁体の外周を螺旋状に巻回して設けられて電気的に両端が開放された帯状の無給電導体と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子機器によれば、同軸ケーブルの外周部に無給電導体を巻回することにより、該同軸ケーブルの外部導体に誘起する高周波電流の電流分布を変化させることができる。その結果、内部導体に高周波電流が流れる同軸ケーブルからのノイズの放射を低減させることができる。これにより、同軸ケーブルの影響によってアンテナの放射効率が劣化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る携帯電話機を示す概念図である。
【図２】（ａ）は本発明の第一実施形態に係る同軸ケーブルを示す概略斜視図であり、（ｂ）は同軸ケーブルを示す概略平面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る多芯同軸ケーブルを示す概略斜視図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る同軸ケーブルを示す概略平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る携帯電話機の効果を裏付けるためのアンテナの放射効率を示すアンテナ特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、アンテナと高周波信号伝送用の同軸ケーブルとを備えた電子機器において、同軸ケーブルの外周に、使用周波数帯の波長と同じ長さの帯状の導体（無給電導体）を巻回したことを特徴としている。これにより、同軸ケーブルから放射するノイズ（電磁波）を低減させてアンテナ特性の劣化を抑制することができる。
【００１９】
以下、本発明に係る電子機器の一例として携帯電話機を例に挙げ、図面を参照しながら好適な実施形態を説明する。なお、本実施形態では、通話及びデータ通信に用いられる周波数帯(１．９ＧＨｚ帯)で動作するアンテナを実装し、上側筐体内の上側回路基板と下側筐体内の下側回路基板とを電気的に接続する同軸ケーブルを使用した携帯電話機を例に挙げて説明する。なお、以下の実施形態で用いる各図面において、同一の構成要素は原則として同一符号を付し、かつ、重複する説明は可能な限り省略する。
【００２０】
（第一実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る携帯電話機の構成を示す概念図である。図１に示すように、本実施形態の携帯電話機１は、上側筐体２と下側筐体３とによって構成される折り畳み式携帯電話機である。上側筐体２内には上側回路基板２ａが実装され、下側筐体３内には下側回路基板３ａが実装されている。また、上側回路基板２ａと下側回路基板３ａは、同軸ケーブル４によって相互に電気的に接続されている。さらに、下側筐体３の内部にはアンテナ５が実装されている。
【００２１】
図２（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る同軸ケーブル４を示す概略斜視図であり、同図（ｂ）は同軸ケーブル４を示す概略平面図である。同軸ケーブル４は、図２（ａ）に示すように、内部導体１１と、内部導体１１を囲む内部絶縁体１２と、内部絶縁体１２を囲む外部導体１３と、外部導体１３を囲む外部絶縁体１４とによって構成される一般的な同軸ケーブルに対して、さらに、外部絶縁体１４の外周に、帯状の導体からなる無給電導体１５が所定のピッチ間隔で螺旋状に巻回された構成となっている。
【００２２】
内部導体１１は、例えば銅線や銀メッキ銅線などで構成されていて、高周波信号（高周波電流）の伝送を行う。内部絶縁体１２は、例えば、ポリエチレンやテフロン（登録商標）などの誘電体で構成された絶縁体である。外部導体１３は、例えば網組み銅線などで構成されていて、内部導体１１に流れる高周波信号をシールドする役割を果たす。なお、外部導体１３の両端は開放端となってグランドなどには接続されていない。外部絶縁体１４は、例えばビニールなどで構成されていて、保護被覆の役目を果たす機能を備えている。これらの構成は、一般的な同軸ケーブルと同じであるので、さらなる詳細な説明は省略する。
【００２３】
本実施形態の特徴である無給電導体１５は、図２（ｂ）に示すように、例えば帯状の導体によって所望のピッチ間隔で外部絶縁体１４の表面に螺旋状に巻回されている。なお、この無給電導体１５は、内部導体１１及び外部導体１３とは非接触状態となっていて、かつ電気的には両端が開放された無給電状態になっている。また、無給電導体１５の全長は、通話及びデータ通信の使用周波数帯１．９ＧＨｚにおいて約１波長となる長さ（１５．８ｃｍ）になっている。また、無給電導体１５の長さを変えて、その長さにマッチした所望の使用周波数帯を選択することもできる。
【００２４】
ここで、同軸ケーブル４がアンテナ５の特性（アンテナ特性）に影響を与える主な原因は、同軸ケーブル４の内部導体１１に流れる高周波電流によって誘起されて外部導体１３に流れる不要電流（不図示）である。そこで、本実施形態では、外部絶縁体１４の外周に巻回された無給電導体１５によって同軸ケーブル４の周囲を囲むことにより、外部導体１３に流れる不要電流の分布状態を変化させてアンテナ特性への影響を低減させている。尚、無給伝導体１５の全長は、外部導体１３に流れる不要電流の分布状態を変化させ得る範囲において、１波長となる長さから若干の増減が可能である。
【００２５】
このようにして、同軸ケーブル４の外部絶縁体１４の外周に巻回した無給電導体１５によって、外部導体１３から外部へ放射されるノイズを抑制しているので、従来技術のように同軸ケーブル４の外部導体１３をグランドに接続する必要はなくなる。すなわち、同軸ケーブル４の外部導体１３を筐体内の接地部品へ接続する必要がないので、接地部品へ接続するための各種部材の寸法公差内のクリアランスに起因する接続状態の不安定要因がなくなる。
【００２６】
その結果、無給電導体１５を巻回した同軸ケーブル４を使用することにより、同軸ケーブル４の外部導体１３に流れる不要電流の影響を抑制して、安定したアンテナ特性の効果を得ることができる。さらには、筐体内の接地部品へ接続するための各種部材の寸法公差規格を緩めることができるので、結果的には、携帯電話機１などの電子機器のコストダウンを図ることが可能となる。
【００２７】
（第二実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る同軸ケーブル２０を示す概略斜視図である。本実施形態の同軸ケーブル２０は、複数の小径同軸ケーブル２１が束になったいわゆる多芯同軸ケーブル２０である。この同軸ケーブル２０は、外部絶縁体２２の周囲を無給電導体２３で巻回することにより、前述の第１実施形態と同様に、アンテナ特性への影響を抑制する効果が得られる。なお、複数の小径同軸ケーブル２１は、図２に示した場合と同様に、それぞれ、内部導体１１、内部絶縁体１２、外部導体１３、及び外部絶縁体１４によって構成されている。
【００２８】
（第三実施形態）
図４は、本発明の第三実施形態に係る同軸ケーブル３０を示す概略平面図である。図４に示すように、同軸ケーブル３０の外部絶縁体３１に巻回された無給電導体３２の所望の位置において、一部をショートバー３３で短絡することにより、無給電導体３２の電気長を変化させることができる。すなわち、使用周波数帯の波長に合わせてショートバー３３の短絡位置を適宜決定することにより、アンテナ特性に抑制効果のある周波数帯を変化させることができる。なお、ショートバー３３の短絡位置は無給電導体３２の複数箇所に設けてもよい。
【００２９】
（実験結果）
本発明の実施形態に係る携帯電話機１によるアンテナ特性の効果を裏付けるために、図２に示すような無給電導体１５を巻回した同軸ケーブル４を使用した場合と、従来の同軸ケーブルを使用した場合の放射効率をそれぞれ測定し、両者の特性比較を行った。図５は、本発明の実施形態に係る携帯電話機１の効果を裏付けるためのアンテナの放射効率を示すアンテナ特性図である。すなわち、図５は、（ａ）同軸ケーブルのない場合、（ｂ）従来の同軸ケーブルを用いた場合、（ｃ）本実施形態の同軸ケーブル４を用いた場合、のそれぞれの場合におけるアンテナの放射効率の減衰度を示している。なお、図５の横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸は放射効率（ｄＢ）をそれぞれ表わしている。
【００３０】
図５に示すように、同軸ケーブルのない場合（ａ）におけるアンテナの放射効率の減衰度−３ｄＢに対して、無給電導体を持たない従来の同軸ケーブルを使用した場合（ｂ）は、アンテナの放射効率の減衰度は−５ｄＢとなり、同軸ケーブルの影響によってアンテナの放射効率が約−２ｄＢ劣化している（つまり、アンテナの放射効率が約０．７９倍に劣化している）。
【００３１】
一方、図５に示すように、本実施形態のような無給電導体１５を巻回した同軸ケーブル４を用いた場合（ｃ）は、同軸ケーブル４の外部導体１３に発生する不要電流の分布を無給電導体１５によって変化させることができた。その結果、無給電導体１５を巻回した同軸ケーブル４を使用した場合（ｃ）は、同軸ケーブルのない場合（ａ）におけるアンテナの放射効率の減衰度−３ｄＢとほぼ同じレベルである。言い換えると、同軸ケーブル４に無給電導体１５を巻回したことによりアンテナ特性への影響が抑制されたため、従来の同軸ケーブルを用いた場合（ｂ）に比べてアンテナの放射効率の劣化が小さくなっている。
【００３２】
すなわち、本実施形態の同軸ケーブル４を用いた場合（ｃ）は、従来の同軸ケーブルを用いた場合（ｂ）に比べて、約１．９ｄＢ（１．２５倍）ほどアンテナの放射効率がよくなっている。
【００３３】
以上、本発明に係る携帯電話機の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、本発明の具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもそれらは本発明に含まれる。例えば、上記の各実施形態で説明したようなシングルバンドアンテナに対してだけでなく、マルチバンドアンテナに対しても前述と同様なアンテナ特性の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、アンテナと高周波信号伝送用の同軸ケーブルとを備えた電子機器、例えば携帯電話機などの携帯端末等に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  携帯電話機
２  上側筐体
２ａ  上側回路基板
３  下側筐体
３ａ  下側回路基板
４  同軸ケーブル
５  アンテナ
１１  内部導体
１２  内部絶縁体
１３  外部導体
１４  外部絶縁体
１５  無給電導体
２０  同軸ケーブル
２１  小径同軸ケーブル
２２  外部絶縁体
２３  無給電導体
３０  同軸ケーブル
３１  外部絶縁体
３２  無給電導体
３３  ショートバー
【図１】
2012239107.tif 000003
【図２】
2012239107.tif 000004
【図３】
2012239107.tif 000005
【図４】
2012239107.tif 000006
【図５】
2012239107.tif 000007