(57)【要約】【課題】複数周波数で動作する機能を備えていても、各周波数帯に応じて筐体グランドに流れる高周波電流を適正に制御することにより、高性能なアンテナ特性を維持しながら電磁波の被爆量を低く抑えることができる無線通信端末を提供する。【解決手段】グランド間スイッチ１７が、８００ＭＨｚ帯アンテナ１１と２ＧＨｚ帯アンテナ１２に電力を供給するアンテナ給電点１３の近傍に設けられている。また、グランド間接続導体１６が、２ＧＨｚ帯の波長λの１／８λと３／８λの位置で、基板に形成されたグランド導体１４と外装の剛性を保持する筐体に形成された金属導体１５とを接続している。グランド間スイッチ１７は、８００ＭＨｚ帯で使用するときはＯＮとなり、２ＧＨｚ帯で使用するときはＯＦＦとなる。【選択図】図３
2013074361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数帯で無線通信を行う無線通信端末であって、
通信回路を搭載する基板に設けられた基板グランドと、
筐体の剛性を保持する金属導体からなる筐体グランドと、
前記複数の周波数帯に対応するアンテナと、
前記基板グランドに設けられて前記アンテナに給電する給電点と、
前記給電点の位置において前記基板グランドと前記筐体グランドとの電気的な接続状態を切り替えるグランド接続切替えスイッチと、
前記給電点から所定距離だけ離間した位置において前記基板グランドと前記筐体グランドとを電気的に接続するグランド接続導体と、
を備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項２】
前記複数の周波数帯は、相対的に周波数の高い第１の周波数帯と相対的に周波数の低い第２の周波数帯であり、前記グランド接続切替えスイッチは、前記第１の周波数帯でＯＦＦとなり、前記第２の周波数帯でＯＮとなることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記第１の周波数帯は２ＧＨｚ帯であり、第２の周波数帯は８００ＭＨｚ帯であることを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項４】
前記アンテナは、２ＧＨｚ帯用の第１のアンテナと、８００ＭＨｚ帯用の第２のアンテナとを有し、
前記第１のアンテナは２ＧＨｚ帯の波長の１/４の長さであり、前記第２のアンテナは８００ＭＨｚ帯の波長の１/４の長さであることを特徴とする請求項３に記載の無線通信端末。
【請求項５】
前記基板グランド及び前記筐体グランドは、共に、縦方向の長さが８００ＭＨｚ帯の波長の１/４の長さであり、横方向の長さが２ＧＨｚ帯の波長の１/４の長さであることを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信端末。
【請求項６】
前記グランド接続導体は、前記アンテナ給電点から２ＧＨｚ帯の波長の１／８の距離だけ離間した位置と、２ＧＨｚ帯の波長の３／８の距離だけ離間した位置とにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の無線通信端末。
【請求項７】
複数の周波数帯に対応するアンテナで無線通信を行う無線通信端末における電磁波の暴露低減方法であって、
通信回路を搭載する基板に設けられた基板グランドに、前記アンテナに給電する給電点が設けられるとともに、前記給電点から所定距離だけ離間した位置に、前記基板グランドと筐体の剛性を保持する金属導体からなる筐体グランドとを電気的に接続するグランド接続導体が設けられ、
前記給電点の位置に設けられたグランド接続切替えスイッチによって、使用周波数に応じて、前記基板グランドと前記筐体グランドとの電気的な接続状態を切替えることを特徴とする無線通信端末における電磁波の暴露低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に密着させて使用する携帯電話機などの無線通信端末等に関し、特に、通話時などにおいて、人体頭部への電磁波の暴露を低減させることができる無線通信端末、及び無線通信端末における電磁波の暴露低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、携帯電話機によって通話を行う場合は、その携帯電話機を人体の頭部に密着させて使用するため、送受信アンテナを頭部から最も離れた位置に配置することによって人体への電磁波の暴露を低減させている。ところが、電磁波の波源となる送信時の高周波電流は、送受信アンテナのみならず、携帯電話機の筐体グランド上にも隆起する。そのため、筐体の小型化や薄型化により、携帯電話機の通常の使用状態においては、筐体グランドが人体に近接したり、人体への密着度が大きくなるため、該人体への電磁波の暴露が増大するおそれがある。
【０００３】
図４は、２つ周波数帯に対応する従来の携帯電話機の構成及びアンテナ配置を示す斜視図である。なお、説明を容易にするために、この図では携帯電話機２０の外装については省略されている。図４に示すように、携帯電話機２０は、基板グランド２５と筐体グランド２６との間が、複数箇所においてグランド間接続導体２４によって接続されている。さらに、８００ＭＨｚ帯アンテナ２１と２ＧＨｚ帯アンテナ２２が筐体の６時側（すなわち、携帯電話機２０の使用時における下側）に配置されている。また、これらの８００ＭＨｚ帯アンテナ２１と２ＧＨｚ帯アンテナ２２には、アンテナ給電点２３からそれぞれの周波数帯の電力が供給されている。
【０００４】
このように、８００ＭＨｚ帯アンテナ２１と２ＧＨｚ帯アンテナ２２を筐体の６時側に配設しただけであると、図４の矢印に示すように、基板グランド２５と筐体グランド板２６の縦方向における高周波電流の位相が同相になるため、筐体グランド２６の人体密着面におけるＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ：電磁波の比吸収率）は、２ＧＨｚ帯の電磁波において局所的な被爆量が大きくなる。すなわち、このような電磁波の被爆量は、周波数が高くなるにつれて増大するため、複数周波数で動作する機能を備えた携帯電話機においては、特に周波数の高い方の電磁波を低減させることが急務となっている。
【０００５】
そこで、関連技術として、筐体グランド上に隆起する高周波電流をコントロールする（低減させる）ために、携帯電話機の筐体に対して別のグランド板（導電性平板）を取り付けたり、その導電性平板にスリット（切り込み）を追加するなどして、携帯電話機の筐体（シールドケース）に隆起する高周波電流による電磁波の暴露を低減させる技術が開示されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。これらの技術によれば、シールドケースに接続された導電性平板の終端が開放端となっているため、そのインピーダンスが無限大に近づくためにシールドケースに流れる高周波電流が流れ難くなる。したがって、シールドケースから放射される電磁波が低減されるので、人体への電磁波の被爆量を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−９４３１１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４０７３号公報
【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、前記特許文献１に開示された技術は、携帯電話機のシールドケースに対して別途に導電性平板を取り付けなければならないので、携帯電話機が大型化してしまう。また、複数周波数で動作する機能を備えた携帯電話機に対しては、複数周波数に対応させるために、周波数帯の異なる導電性平板を複数個用意しなければならない。あるいは、１個の導電性平板の場合はアンテナの電気特性への影響が避けられなくなる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数周波数で動作する機能を備えていても、それぞれの周波数帯に応じて筐体グランドに流れる高周波電流を適正に制御することにより、高性能なアンテナ特性を維持しながら電磁波の被爆量を低く抑えることができる無線通信端末、及び無線通信端末における電磁波の暴露低減方法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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る無線通信端末は、複数の周波数帯で無線通信を行う無線通信端末であって、通信回路を搭載する基板に設けられた基板グランドと、筐体の剛性を保持する金属導体からなる筐体グランドと、前記複数の周波数帯に対応するアンテナと、前記基板グランドに設けられて前記アンテナに給電する給電点と、前記給電点の位置において前記基板グランドと前記筐体グランドとの電気的な接続状態を切り替えるグランド接続切替えスイッチと、前記給電点から所定距離だけ離間した位置において前記基板グランドと前記筐体グランドとを電気的に接続するグランド接続導体と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る無線通信端末における電磁波の暴露低減方法は、複数の周波数帯に対応するアンテナで無線通信を行う無線通信端末における電磁波の暴露低減方法であって、通信回路を搭載する基板に設けられた基板グランドに、前記アンテナに給電する給電点が設けられるとともに、前記給電点から所定距離だけ離間した位置に、前記基板グランドと筐体の剛性を保持する金属導体からなる筐体グランドとを電気的に接続するグランド接続導体が設けられ、前記給電点の位置に設けられたグランド接続切替えスイッチによって、使用周波数に応じて、前記基板グランドと前記筐体グランドとの電気的な接続状態を切替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る携帯電話機などの無線通信端末によれば、複数の周波数帯に対応した各アンテナのアンテナ給電点の近傍に設けたグランド接続切替えスイッチと、所定の位置に配置されたグランド接続導体とにより、２ＧＨｚ帯における筐体の縦方向に流れる高周波電流の位相をコントロールすることにより、人体への電磁波の被爆量が最も大きくなる２ＧＨｚ帯のＳＡＲを低減させることが可能となる。また、グランド接続切替えスイッチの切り替えにより、アンテナ給電点２３の近傍における基板グランドと筐体グランドの相互の接続が可能となるため、８００ＭＨｚ帯のアンテナ特性においても効率的に動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に適用される携帯電話機の外観斜視図である。
【図２】図１に示す携帯電話機の使用状態を示す模式図である。
【図３】携帯電話機の内部に収容される内部ユニットを示す概略斜視図である。
【図４】２つ周波数帯に対応する従来の携帯電話機の構成及びアンテナ配置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る携帯電話機などの無線通信端末は、グランド接続切替えスイッチによって、基板グランドと筐体グランドとの接続状態を切替えることにより、基板グランドと筐体グランドに流れる高周波電流の制御を行っている。これにより、複数周波数（例えば、２周波数）共用システムの携帯電話機においても、高性能なアンテナ特性を維持させながら電磁波の人体への被爆量を低く抑えることができる。すなわち、本発明による無線通信端末装置は、基板グランドとケース補強金属である筐体グランドとの間の隙間を利用して、グランド板間の所定の位置にグランド接続切替えスイッチを配設する。そして、使用周波数に応じてグランド接続切替えスイッチを切替えることにより、アンテナ特性とＳＡＲのコントロールとを行うことを特徴としている。
【００１４】
以下、本発明に係る無線通信端末について、携帯電話機を例に挙げて、図面を参照しながら好適な実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態に用いる図面において、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。
【００１５】
《実施形態》
図１は、本発明の一実施形態に係る携帯電話機１の外観斜視図である。なお、この図では、一般的な携帯電話機１であるスマートフォン（登録商標）の外観を示している。図１に示すように、携帯電話機１の筐体正面には表示部２が配置され、該携帯電話機１を使用するときの上側（以下、１２時側という）には通話音声を発するレシーバ部放音孔３が配置されている。
【００１６】
図２は、図１に示す携帯電話機１の使用状態を示す模式図である。図２に示すように、携帯電話機１の通話時においては、レシーバ部放音孔３が人体頭部４の耳５の穴に位置することになる。そのため、携帯電話機１の下部（６時側）に設けられたアンテナ１０は人体頭部４から離れることになるが、携帯電話機１の筐体グランドとして機能する金属導体１５の多くは人体頭部４の側頭部（耳５や頬６の部分）へ密着することになる。
【００１７】
図３は、携帯電話機１の内部に収容される内部ユニットＵを示す概略斜視図である。なお、図３では、本実施形態に関係する説明を容易にするために、携帯電話機１の外装部分やその他本発明の実施形態と直接的には関係しない部品などは省略されていて、ＳＡＲ（電磁波の比吸収率）に関係する部品のみを記載している。
【００１８】
図３に示すように、８００ＭＨｚ帯アンテナ１１と２ＧＨｚ帯アンテナ１２からなるアンテナ１０は、携帯電話機１の筐体の６時側に内蔵型として配設されている。したがって、図２に示すように、通話時においては、アンテナ１０は人体頭部４から最も離れた位置となる。なお、８００ＭＨｚ帯アンテナ１１と２ＧＨｚ帯アンテナ１２は共にアンテナ給電点１３から電力が給電されている。
【００１９】
本実施形態に基づくアンテナ１０は２周波数共用アンテナであり、８００ＭＨｚ帯アンテナ１１は８００ＭＨｚの波長（λ１）の１／４λ１の長さ、２ＧＨｚ帯アンテナ１２は２ＧＨｚの波長（λ２）の１／４λ２の長さとなっている。
【００２０】
また、通信回路（不図示）が搭載されている基板には、基板グランドとして機能するグランド導体１４が設けられている。さらに、携帯電話機１における筐体の外装の剛性を保持し、かつ、表示部２（図１参照）の補強を兼ねていて、筐体グランドとして機能する金属導体１５が設けられている。なお、図３は説明用の作図であるため、グランド導体１４と金属導体１５との隙間が大きく図示されているが、実際には、グランド導体１４と金属導体１５との隙間は、０．１〜０．５ｍｍ程度のごく薄い隙間である。
【００２１】
また、本実施形態では、グランド導体１４及び金属導体１５は、いずれも、縦方向の長さは、およそ８００ＭＨｚ帯の波長（λ１）の１／４λ１の長さであり、横方向の長さは、およそ２ＧＨｚ帯の波長（λ２）の１／４λ２の長さとなっている。
【００２２】
また、グランド導体１４と金属導体１５とを接続するために、グランド接続導体であるグランド間接続導体１６が設けられている。これらのグランド間接続導体１６は、それぞれ、アンテナ給電点１３から、２ＧＨｚ帯アンテナ１２の共振周波数の１／８λの位置と３／８λの位置に設けられている。
【００２３】
さらに、グランド導体１４と金属導体１５とをアンテナ給電点１３の近傍で接続／開放するためのグランド接続切替えスイッチであるグランド間スイッチ１７が、該アンテナ給電点１３の近傍に配置されている。このグランド間スイッチ１７は、半導体スイッチでもよいし有接点スイッチであってもよい。
【００２４】
次に、図３に示す携帯電話機１の動作について説明する。携帯電話機１で８００ＭＨｚ帯を使用するときは、グランド間スイッチ１７を閉にし、携帯電話機１で２ＧＨｚ帯を使用するときはグランド間スイッチ１７を開にすることにより、使用周波数帯に応じた切替え回路（図示せず）によって制御される。
【００２５】
すなわち、８００ＭＨｚ帯を使用するときは、グランド間スイッチ１７によって給電点近傍でグランド導体１４と金属導体１５とが接続されるため、８００ＭＨｚ帯アンテナ１１が、グランド導体１４及び金属導体１５と共に８００ＭＨｚ帯にて共振し、グランド導体１４と金属導体１５に隆起する高周波電流は、グランド導体１４と金属導体１５の縦方向に流れる電流が支配的となる。したがって、最も効率的なアンテナ特性が実現できる。
【００２６】
また、２ＧＨｚ帯を使用するときは、８００ＭＨｚに比べ波長が短くなるため、人体への局所的な電磁波の被爆量が増大するが、この電磁波の被爆量を低減させるためにグランド間スイッチ１７を開にする。これによって、２ＧＨｚ帯アンテナ１２は筐体グランドと共に２ＧＨｚ帯で共振するが、筐体グランドの横方向に流れる高周波電流により、効率的なアンテナ特性が実現できる。
【００２７】
図３に示すように、２ＧＨｚ帯を使用したときの高周波電流の、あるタイミングにおける位相が矢印で示してある。すなわち、アンテナ給電点１３では金属導体１５が接続されていないため、筐体グランド（金属導体１５）の縦方向の高周波電流は、１／８λと３／８λ離れた位置のグランド間接続導体１６によって折り返す電流が生じるため、アンテナ給電点１３を基点として、グランド導体１４と金属導体１５の間では高周波電流の位相が反転し、該高周波電流を打消し合う状態になる。その結果、２ＧＨｚ帯の電磁波の放射量（暴露）は低減される。
【００２８】
以上、本発明に係る半導体装置の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、本発明の具体的に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。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、人体への電磁波の被爆量を低く押させることができるので、汎用の携帯電話機に限られず、人体に密着させて使用し電磁波を発する任意の無線通信端末に対して適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  携帯電話機
２  表示部
３  レシーバ部放音孔
４  人体頭部
５  耳
６  頬
１０  アンテナ
１１  ８００ＭＨｚ帯アンテナ
１２  ２ＧＨｚ帯アンテナ
１３  アンテナ給電点
１４  グランド導体（基板グランド）
１５  金属導体（筐体グランド）
１６  グランド間接続導体
１７  グランド間スイッチ
２０  携帯電話機
２１  ８００ＭＨｚ帯アンテナ
２２  ２ＧＨｚ帯アンテナ
２３  アンテナ給電点
２４  グランド間接続導体
２５  基板グランド
２６  筐体グランド
Ｕ  内部ユニット
【図１】
2013074361.tif 000003
【図２】
2013074361.tif 000004
【図３】
2013074361.tif 000005
【図４】
2013074361.tif 000006