(57)【要約】【課題】筐体中の基板と板金とで構成されたアンテナが所望の波長でのみ共振し、かつ基板の回路配線ルートを確保することにより筐体サイズを抑えることができる携帯無線機を提供する。【解決手段】携帯無線機は、基板３と、基板３と間隔を隔てて対向する板金２と、基板３と板金２とに接続された給電部９と、基板３と板金２とを電気的に接続する複数の接続金具１０と、を有し、複数の接続金具１０は基板３の一端部からの距離が通信信号波長λの１／４となる直線上に沿ってλ／２より短い間隔で配置され、給電部９は基板３の一端部からの距離がλ／４より小さい場所に位置し、基板３と板金２がパッチアンテナとして動作する。【選択図】図２
2013211641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板と間隔を隔てて対向する板金と、
前記基板と前記板金とに接続された給電部と、
前記基板と前記板金とを電気的に接続する複数の接続金具と、
を有し、
前記複数の接続金具は前記基板の一端部からの距離が通信信号波長λの１／４となる直線上に沿ってλ／２より短い間隔で配置され、
前記給電部は前記基板の前記一端部からの距離がλ／４より小さい場所に位置し、
前記基板と前記板金はパッチアンテナとして動作する、携帯無線機。
【請求項２】
前記基板の前記一端部から他端部までの長さはλ／４であり、
前記基板と前記板金は１／４サイズの逆Ｆパッチアンテナとして動作する、請求項１に記載の携帯無線機。
【請求項３】
前記基板と前記板金を収容する第１の筐体と、
前記第１の筐体と筐体間接続部を介して接続され、前記筐体間接続部で折り畳むことにより前記第１の筐体に重ね合わせることができる第２の筐体と、
を有する、請求項１または２に記載の携帯無線機。
【請求項４】
前記基板を収容する第１の筐体と、
前記第１の筐体と筐体間接続部を介して接続され、前記筐体間接続部でスライドすることにより前記第１の筐体に重ね合わせることができる第２の筐体と、
を有する、請求項１または２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、アンテナを内蔵した携帯無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話は使いやすさや持ち運びやすさの観点から小型化、薄型化が求められている。その一方で通話機能以外にも無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ワンセグ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）など多機能化が進み、多数のアンテナを実装することが必要となる。その結果、筐体サイズが大きくなってしまうという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、接地電位となるグランドパターンを有する第１回路基板と、第１回路基板上に配置された無線回路部と、第１回路基板よりも面積が小さく特定のグランドパターンを有する第２回路基板と、第１回路基板上の無線回路部と第２回路基板のグランドパターンとに電気的に接続された給電金具と、第１回路基板のグランドパターンの１点と第２回路基板のグランドパターンの１点とを電気的に接続する短絡金具と、を備え、第１回路基板と第２回路基板とがパッチアンテナとして動作する、携帯無線機が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、第１の導体部と、第２の導体部と、第１の導体部の一端部とその一端部と対向する第２の導体部の一端部とを電気的に接続する短絡導体部と、第１の導体部と第２の導体部との間に設けられた給電部と、を備え、第１の導体部と第２の導体部とがパッチアンテナとして動作する、携帯無線機が開示されている。短絡導体部は第１及び第２の導体部と面の端（線）で接続されている。
【０００５】
特許文献１および特許文献２における携帯無線機では機器内部にもともとある基板や導体部（板金等）をアンテナとして動作させているため、アンテナのために追加の部品を用いる必要はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９？８９３０５号公報
【特許文献２】国際公開第０９／０４４５４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように第１回路基板と第２回路基板のそれぞれのグランドパターンを短絡金具で１点で接続する場合は、電波の放射を強くするために基板のグランドパターンの幅を広くすればするほど、所望の波長とは異なる波長で共振してしまうという問題があった。
【０００８】
所望の波長に対する性能を向上させるためには、特許文献２のように、基板と板金との短絡部を点ではなく面の端（線）にすればよいが、その場合には基板のグランドパターンより板金側の上層や、基板の表面に配線される回路配線ルートが線状の短絡部によって遮断されることになり、回路実装密度の向上を妨げ、筐体サイズが大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明では、筐体中の基板と板金とで構成されたアンテナが所望の波長でのみ共振し、かつ基板の回路配線ルートを確保することにより筐体サイズを抑えることができる携帯無線機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】
【００１０】
本発明の携帯無線機は、基板と、前記基板と間隔を隔てて対向する板金と、前記基板と前記板金とに接続された給電部と、前記基板と前記板金とを電気的に接続する複数の接続金具と、を有し、前記複数の接続金具は前記基板の一端部からの距離が通信信号波長λの１／４となる直線上に沿ってλ／２より短い間隔で配置され、前記給電部は前記基板の前記一端部からの距離がλ／４より小さい場所に位置し、前記基板と前記板金がパッチアンテナとして動作する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、筐体中の基板と板金とで構成されたアンテナが所望の波長でのみ共振し、かつ基板の回路配線ルートを確保することにより筐体サイズを抑えることができる携帯無線機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に関連するストレート型の携帯無線機の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る動作原理を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る動作原理を示す断面図である。
【図５】インピーダンス特性についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】放射効率についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の断面図である。
【図８】第３の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の四面図である。
【図９】第３の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の断面図である。
【図１１】第４の実施形態に係る折り畳み型の携帯無線機の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照してより詳しく説明する。
【００１４】
図１は本発明に関連するストレート型（スマートフォン型）の携帯無線機の斜視図であり、図１(a)が表示部側、図１(b)が電池側を示している。表示部４は表示接続部６と表示接続コネクタ７により、基板３に接続される。表示部４にはタッチパネルが搭載され、入力された信号は表示部接続部６と表示部接続コネクタ７を通じて基板３に搭載される制御部へ送られる仕組みとなっている。板金２は衝撃から筐体や筐体内部の部品の変形を妨げるよう保護するためのものであり、特に表示部４が外部から圧迫された場合に変形や破損を防ぐために表示部４を裏面から支える平板で構成している。また部品を取り付けるためのネジ穴、表示部接続部６などの配線を通すための開口などを設けている。またここでは装置厚みを極力少なくするため表示部４を包み込むような形状をしている。無線通信は、一般には、基板３から制御を行い、基板３に搭載された無線回路 から給電部を介してアンテナに給電をすることで、送受信を行う仕組みとなっている。これらを動作させるための電源は基板３に接続される電池５より供給される。これらアンテナと給電部については次に詳細な説明を行う。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の斜視図である。板金２と基板３が接続金具１０によって接続され、板金２と基板３の間に給電部９が設けられることで、板金２と基板３とがアンテナとして動作している。
【００１６】
基板３には携帯無線機の動作に必要な回路や無線回路が設けられている。ここでは基板３は板金２よりも小さく形成されている。
【００１７】
接続金具１０は図２では長方形状に描かれているが、実際には板ばね状の部材や伸縮可能な金属ピンなどを用いて、基板３と板金２との間が接続される。その際、基板３と板金２との位置関係を固定するために、ネジ止めや筐体による挟み込み、はんだ付けなどが用いられている。接続金具１０は、基板３の端部、より正確にいうと基板３のグランドパターンの端部からの距離が通信信号波長λの１／４となる位置で、基板３の板金２側にある表面の接続端子（ランド）と板金２とを接続する。
【００１８】
接続金具１０は基板３のグランドパターンの端部からの距離ｘがλ／４となる複数の位置（図２の直線Ａ上）に対応して、複数箇所に設けられ、板金２と電気的に接続する。給電部９は基板３のグランドパターンの端部からの距離がλ／４より小さい場所に位置する。接続金具１０の間隔（図２のｄ1、ｄ2、…、ｄ5）はλ／２に対して充分短くなるように設けることが望ましい。「充分短くなるように設ける」とは、接続金具１０を両端としてその間隔を１／２波長として共振する条件がごく一部残るので、その影響を充分無視できる程度に充分短い間隔で設ける、という意味である。このことにより、基板３と板金２とから構成されるアンテナは基板３のグランドパターン端部から接続金具１０との間のλ／４でのみ共振し、他の方向では共振しにくくなる。一方、接続金具１０が間隔をおいて配置されることにより基板３上の回路の配線はその間隔を通ることができるようになるので、回路配線ルートを寸断されることがなくなる。これにより回路実装密度の向上が見込まれ、筐体サイズを小さくすることを可能にする。
【００１９】
接続金具１０や接続端子（ランド）は必ずしも基板３のグランドパターンの端からλ／４となる直線上の位置に並べて設置しなくてもよい。共振波長λ／４に影響のない程度であればよい。
【００２０】
本発明の動作原理を図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は図２に示した構成のうちの、板金２、基板３、給電部９、接続金具１０を示した図であり、図３は斜視図、図４は断面図である。図３に示すように、基板３と板金２を接続金具１０により接続することで、等価的に図３の斜線部のような短絡面が作られる。この等価的に作られた短絡面より給電部側の基板３が放射素子、板金２がＧＮＤ板として、図３の矢印に示すように磁流２１が発生し、これを放射源としたハーフサイズのパッチアンテナが動作する仕組みとなっている。また、図４の断面図において、基板３のグランドパターンの端部から接続金具までの距離ｘを、所望の周波数の４分の１波長の長さとなるように接続金具の位置を調節することで、周波数の調整をすることが可能となる。このときアンテナ側と回路側の整合は、給電部の位置を移動させることで調節することができる。
【００２１】
本発明の効果を確認するために、縦８６  ｍｍ、幅４８  ｍｍの基板３と、縦１０６  ｍｍ、幅５７  ｍｍの板金２を用いて、シミュレーションを行った。このときｘの長さは３７  ｍｍ（２０００  ＭＨｚの４分の１波長）と３０  ｍｍ（２５００  ＭＨｚの４分の１波長）の２種類とした。図５及び図６にシミュレーション結果を示す。図５はインピーダンス特性、図６は放射効率であり、（ａ）がｘ＝３７  ｍｍの時、（ｂ）がｘ＝３０  ｍｍのときの結果を表している。図５及び図６より、ｘの長さを調節することで、所望の周波数帯域の整合をとることができ、良好な特性を得ることができることがわかる。
【００２２】
図７は本発明の第２の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の断面図である。第１の実施形態と同様に、接続金具１０は基板３のグランドパターンの端部からの距離がλ／４となる複数の位置に対応して、複数箇所に設けられ、板金２と電気的に接続する。接続金具１０の間隔はλ／２に対して充分短くなるように設けることが望ましい。
【００２３】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、基板３のグランドパターンの一端部から他端部までの長さがλ／２ではなくλ／４であるという点である。したがって、接続金具１０は基板３のグランドパターンの一端部に沿って並んで配置されることになる。この構成では基板３と板金２とが１／４サイズの逆Ｆパッチアンテナとして作用していることになる。また基板３がλ／４となったことで電磁波遮蔽物としての電池をアンテナとして影響ない位置へ高密度に実装することもできる。
【００２４】
図８は本発明の第３の実施形態に係るストレート型の携帯無線機の四面図である。表示部の上部にレシーバ２０が備わっている。本実施形態では、レシーバ２０の位置を決めることによって、アンテナ、表示部、レシーバ、及び電池の位置関係が規定される。図９は、図８の携帯無線機の断面図の一例を示す。図７と同様の構成だが、本発明のアンテナはレシーバ２０が配置されている側に配置されている。図１０は、第１の実施形態の図４に対応する断面図であるが、図４の構成は基板３の接続金具１０より左側は電池５があるためにアンテナとしての利用効率が極めて悪かった。図１０のように電池５をアンテナに影響ない位置へ実装することで左側も効率よく利用できるようになる。
【００２５】
図１１は本発明の第４の実施形態に係る折り畳み型の携帯無線機の斜視図である。この図に示した携帯無線機は、上部筐体に第１または第２の実施形態で述べたようなアンテナを内蔵している。携帯無線機は上部筐体と、上部筐体と筐体間接続部を介して接続され、筐体間接続部で折り畳むことにより上部筐体に重ね合わせることができる下部筐体と、を有する。より具体的には、携帯無線機は、電池５、表示部接続部６、表示部接続コネクタ７、給電部９、接続金具１０、上部筐体１１、上部板金１２、上部基板１３、下部筐体１４、下部板金１５、下部基板１６、及び上下基板接続部１７を備えている。上部筐体１１にはストレート型の携帯無線機と同様に、表示部が搭載してあり、表示部接続部６と表示部接続コネクタ７を通じて上部基板１３へ接続される。上部板金１２は表示部を衝撃から保護するためのものである。下部筐体１４には下部板金１５、下部基板１６、電池５が搭載されており、下部基板１６は上下基板接続部１７より上部基板１３に接続され、下部基板１６から上部基板１３に接続される表示部を操作するための回路を制御できるようにしている。下部板金１５は下部基板１６を衝撃から保護するためのものである。電源は電池５より下部基板へ供給される。図１１は図４に示す構造を上部筐体に搭載したものであり、上部板金１２と上部基板１３を接続金具１０によって接続し、上部板金１２と上部基板１３の間に給電部９を設けることで、上部板金１２と上部基板１３をハーフサイズのパッチアンテナとして動作させている。これによって、図２に示す実施形態と同様の効果が得られる。なお、図４に示す構造ではなく図７に示す構造を上部筐体に搭載させると、上部板金１２と上部基板１３は１／４サイズの逆Ｆパッチアンテナとして作用することになる。
【００２６】
なお、図４または図７に示す構造を上部筐体ではなく下部筐体に搭載した折り畳み型の携帯無線機も可能である。
【００２７】
また、折り畳み型の携帯無線機ではなくスライド型の携帯無線機にも本発明は応用可能である。すなわち、携帯無線機は上部筐体に第１または第２の実施形態で述べたようなアンテナを内蔵している（図４または図７参照）。携帯無線機は上部筐体と、上部筐体と筐体間接続部を介して接続され、筐体間接続部でスライドすることにより上部筐体に重ね合わせることができる下部筐体と、を有する。
【００２８】
アンテナを上部筐体ではなく下部筐体に搭載したスライド型の携帯無線機も可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  筐体
２  板金
３  基板
４  表示部
５  電池
６  表示部接続部
７  表示部接続コネクタ
９  給電部
１０  接続金具
１１  上部筐体
１２  上部板金
１３  上部基板
１４  下部筐体
１５  下部板金
１６  下部基板
１７  上下基板接続部
２０  レシーバ
２１  磁流
【図１】
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【図２】
2013211641.tif 000004
【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】
2013211641.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013211641.tif 000011
【図１０】
2013211641.tif 000012
【図１１】
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