(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筐体と、
前記第１の筐体に設けられるアンテナ素子と、
第２の筐体と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動可能に連結するヒンジ部と、
前記第２の筐体内に設けられ、グランドパターン及び給電部を有する回路基板と、を備え、
前記ヒンジ部は、前記第１の筐体と前記第２の筐体を回動可能に連結する導電性の金属で構成される回転軸を含み、
前記回転軸は、前記アンテナ素子と所定の間隔を隔てて空間的に結合されており、
前記回転軸は、前記回路基板上のグランドパターンから離れた状態で前記ヒンジ部に配置され、かつ前記給電部に電気的に接続されており、
給電時に、前記アンテナ素子と、前記回転軸と、前記回路基板上のグランドパターンとがアンテナとして動作する、折畳式携帯無線機。
【請求項２】
第１の筐体と、
前記第１の筐体に設けられるアンテナ素子と、
第２の筐体と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動可能に連結するヒンジ部と、
前記第２の筐体内に設けられ、グランドパターン及び給電部を有する回路基板と、を備え、
前記ヒンジ部は、前記第１の筐体と前記第２の筐体を回動可能に連結する導電性の金属で構成される回転軸を含み、
前記回転軸は、前記アンテナ素子にインピーダンス素子を介して接続されており、
前記回転軸は、前記回路基板上のグランドパターンから離れた状態で前記ヒンジ部に配置され、かつ前記給電部に電気的に接続されており、
給電時に、前記アンテナ素子と、前記回転軸と、前記回路基板上のグランドパターンとがアンテナとして動作する、折畳式携帯無線機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の携帯無線機であって、
前記アンテナ素子が、前記第１の筐体の一部を構成する導電性プレート又はグランドパターンを有する回路基板のいずれか一方である、折畳式携帯無線機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の折畳式携帯無線機であって、
前記給電部から前記回転軸を含めた全長が所定の周波数の略４分の１波長の電気長を有し、前記アンテナ素子が所定の周波数の略２分の１波長の電気長を有する、折畳式携帯無線機。
【請求項５】
請求項１、３及び４のいずれか１項に記載の折畳式携帯無線機であって、
前記導電性プレートおよび前記回転軸の対向する面において、互いの間隔および面積の変化によりアンテナ特性を調整できる、折畳式携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域に渡って高いアンテナ性能を有する折畳式携帯無線機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯無線機の一種である携帯電話機が広く普及しているが、この携帯電話機には、各種さまざまなタイプのものが開発されている。その中でも、使用しないときには上下の筐体を折畳んで携帯性を高めたコンパクトな折畳式のものが広く用いられている。この折畳式携帯無線機において、小型化と多機能化が進んでおり、近年の多機能化のひとつとして、デザイン性向上のためアンテナの内蔵化が進んでいる。
【０００３】
その一つの例として、特開２００２−３３５１８０号公報に開示されているような、上部ケース内のシールドボックスにフレキシブルケーブルを接続し上部シールドボックスを直接励振させ、上部シールドボックスと下筐体の接地電位をもつ回路基板上の導体パターンであるグランドパターンを放射素子とするダイポールアンテナとして動作する構造を備えた折畳式携帯無線機がある。この構成によればアンテナの実効面積を広くとる事が可能となるため、広帯域、高利得なアンテナ性能を得る事ができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このようなアンテナ構成では放射素子として動作するシールドボックスへの給電手段として、フレキシブルケーブルなどの給電線が必要となる。しかし、近年の携帯無線機の小型化、軽量化そして低コスト化の背景から、より簡易的な構造で高いアンテナ性能を有する携帯無線機を設計することが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡易的な構造により広帯域に渡って高いアンテナ性能を有する折畳式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】
【０００６】
本発明の折畳式携帯無線機は、第１の筐体と、第１の筐体に設けられるアンテナ素子と、第２の筐体と、第１の筐体と第２の筐体とを回動可能に連結するヒンジ部と、第２の筐体内に設けられ、グランドパターン及び給電部を有する回路基板とを備える。ここでヒンジ部は、第1の筐体及び第２の筐体を回動可能に連結する導電性の金属で構成される回転軸を含み、当該回転軸は第２の筐体に設けられ、アンテナ素子と所定の間隔を隔てることで空間的に結合されており、更に回転軸は、回路基板上のグランドパターンから離れた状態でヒンジ部に配置され、給電部に電気的に接続されている。そして給電時には、アンテナ素子と、回転軸と、回路基板上のグランドパターンが、アンテナとして動作する。
【０００７】
回転軸とアンテナ素子は空間的な結合ではなく、インピーダンス素子を介して接続してもよい。
【０００８】
アンテナ素子は第１の筐体の一部を構成する導電性プレートもしくはグランドパターンを有する回路基板で構成することができる。
【０００９】
給電点から回転軸を含めた全長が所定の周波数の略４分の１波長の電気長を有し、アンテナ素子が所定の周波数の略２分の１波長の電気長を有するように構成するのが望ましい。
【００１０】
導電性プレートは回転軸の金属部分と、所定の間隔を隔てて各面が対向するように構成するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易的な構造により広帯域に渡って高いアンテナ性能を有する折畳式携帯無線機を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の携帯無線機は、図１に示すように、例えば非導電性のＡＢＳ樹脂で構成される第１の筐体１と第２の筐体２を有し、第１の筐体１と第２の筐体２とが例えばＡＢＳ樹脂で構成されるヒンジ部３によって両筐体を開閉可能に構成されている。
【００１４】
第１の筐体１は、上カバー４および上ケース５で構成され、液晶表示装置等からなる表示部６、レシーバ７等が設けられる。第２の筐体２は、下カバー８および下ケース９で構成され、複数の操作キーボタンを有する操作部１０、マイク１１等が設けられ、内部に無線回路、制御回路、情報処理回路等を備えている。
【００１５】
図２は第１の実施形態における主要な構成要素を模式的に表した背面図であり、回路基板、回転軸等の配置関係が示されている。第１の筐体１には第１の回路基板１２が、第２の筐体２には第２の回路基板１３がそれぞれ収納され、第１の回路基板１２及び第２の回路基板１３がフレキシブルな接続線１４によって電気的に接続されている。また、第１の筐体１および第２の筐体２を開閉可能にするためヒンジ部３が構成されるが、当該ヒンジ部３の外側面を構成するヒンジ部外側本体は、第１の筐体１および／又は第２の筐体２と一体的に、非導電性ＡＢＳ樹脂によって構成されている。そして、ヒンジ部外側本体の内部に、導電性の金属で構成された回転軸１５が配置されており、その寸法は例えば、直径７．５ｍｍ、長さ２４．０ｍｍの筒状の構造を有している。
【００１６】
ここで、第１の筐体１及び第２の筐体２は、例えばそれぞれ長さが１００ｍｍ、幅が５０ｍｍ程度の大きさを有している。第１の回路基板１２及び第２の回路基板１３は、例えば厚さ１ｍｍのプリント基板で構成され、その寸法は例えば第１の回路基板１２が長さ６５ｍｍ、幅４０ｍｍ程度、第２の回路基板１３が長さ５５ｍｍ、幅４０ｍｍ程度の大きさである。
【００１７】
回転軸１５は、一端が第２の回路基板１３の給電点（給電部）１６に電気的に接続されている。そして、例えば幅４５ｍｍ、長さ７０ｍｍの大きさを有する銅箔などで構成された導電性プレート１７が上ケース５の内側に配置され、回転軸１５と所定の間隔を隔てて配置されている。この場合、導電性プレート１７と回転軸１５とが重なる部分においては、導電性プレート１７の形状を、断面円形状（円柱形状）の回転軸１５と面的に近接対向できるように、屈曲した形状とすることが望ましい。このような構成により、導電性プレート１７と回転軸１５とが互いに対向近接し、給電時に容量結合される。また、図２に示すように、回転軸１５は、第２の回路基板１３上のグランドパターンから離れた状態（hの距離を保ち）でヒンジ部３に配置されている。
【００１８】
本実施形態の折畳式携帯無線機は、例えばＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式の携帯電話システムの使用周波数が９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚ付近にあるものとする。もちろん、本発明の折畳式携帯無線機は、設計条件を変えることにより、他の通信方式下、他の周波数下においても適用可能である。
【００１９】
上記のように構成された第１の実施形態の携帯無線機は、給電時に、回転軸１５と第２の回路基板１３のグランドパターンとが、例えば、共振周波数が２０００ＭＨｚ付近に設定されたλ／４系モノポールアンテナとして動作する。その場合、給電点１６から回転軸１５を含めた全長が２０００ＭＨｚの約１／４波長の電気長を有している。
【００２０】
また、給電時に、回転軸１５と第２の回路基板１３のグランドパターンで構成された１／４波長のモノポールアンテナに導電性プレート１７を空間的に容量結合させることで、導電性プレート１７と、回転軸１５と、第２の回路基板１３のグランドパターンとが、例えば、共振周波数９００ＭＨｚ付近に設定されたλ／２系ダイポールアンテナとして動作する。その場合、導電性プレート１７の長手方向の長さが９００ＭＨｚの約１／２波長の電気長を有していることを特徴としている。従って、導電性プレート１７はアンテナ素子を構成する。回転軸１５と導電性プレート１７が空間的に容量結合されるとは、所定の周波数下における給電時に、回転軸１５と導電性プレート１７という二つの導体が、一体のコンデンサのようにふるまうことをいう。また、給電時において回転軸１５と導電性プレート１７との間でこのような配置関係が成立ならば、非給電時にも回転軸１５は導電性プレート１７と所定の間隔を隔てて空間的に結合されている、と表現される。
【００２１】
図６は、その時の実験結果であり、横軸が周波数（ＭＨｚ）、縦軸がＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）とした。図６において、第１の回路基板１２を配置せずに回転軸１５と第２の回路基板１３だけを配置した場合の特性をαとする。また、回転軸１５と第２の回路基板１３と導電性プレート１７を配置した場合の特性をβで示している。なお、回転軸１５と導電性プレート１７は所定の間隔を隔てて容量結合されている。この実験結果から分かるように、本発明のアンテナ構造により広帯域に渡ってＶＳＷＲ＜３を満たすことが可能となる。なお、回転軸１５と導電性プレート１７を所定の間隔を隔てて容量結合させるのではなく、直流的に接続した場合には、図６におけるγの特性となり、容量結合した場合と比べて、帯域が狭くなることが分かった。
【００２２】
上述したように、第１の実施形態の携帯無線機では、回転軸１５を上下筐体を開閉可能とする機能とアンテナエレメントとの機能を共用させ、かつ導電性プレート１７と所定の間隔を隔てて容量結合させた構造を有している。これにより、簡易的な構造で広帯域に渡って良好なアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００２３】
なお、導電性プレート１７は導電性の材料であれば、いずれの材料のものを用いても同様の効果が得られる。
【００２４】
なお、導電性プレート１７の形状は、本実施形態のように全面にわたって形成しても良いし、例えばサブＬＣＤのための部品配置用に中央部に穴を空けた構成でも良い。
【００２５】
なお、導電性プレート１７は第1の回路基板１２のグランドと接点を取る構成としても良い。
【００２６】
なお、本実施形態では導電性プレート１７を上ケース５の内側に構成したが、導電性プレート１７の配置位置は特に限定されない。
【００２７】
なお、回転軸１５と導電性プレート１７において対向近接している面積や間隔などの物理的な構造条件によって静電容量値を最適化し、それにより広帯域に渡って良好なアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００２８】
なお、本発明の携帯無線機において、回転軸１５は導電性のものであれば、本実施形態のような円柱構造でなくても同様の効果が得られる。
【００２９】
上記説明のように、本実施形態の折畳式携帯無線機では、従来の筐体全体をダイポールアンテナとして動作させている構成とは異なり、上筐体のアンテナ素子に給電するためのフレキシブルケーブルなどの給電手段を必要とせずにアンテナを構成することが可能となる。つまり、上下筐体を開閉可能とする導電性の回転軸１５がλ／４系のモノポールアンテナとして動作し、導電性プレート１７と回転軸１５を容量結合させることで、導電性プレート１７と第２の回路基板１３のグランドパターンとがλ／２系のダイポールアンテナとして動作する。つまり、これらの相互作用によって広帯域に渡って良好なアンテナ性能が確保される。
【００３０】
この構成により、アンテナ構造をシンプルにすることができ、製造コストおよび実装面積の削減を図られ、小型化、軽量化が可能となる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４および図５は本発明に係る第２の実施形態の折畳式携帯無線機を示す背面図および側面図である。図４および図５において、図２および図３に示す符号と同一の符号を付するものは同一の構成要素を示しており、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図４および図５に示す本実施形態の折畳式携帯無線機は、第１の筐体１と第２の筐体２とがヒンジ部３によって連結されており、回転軸１５によって開閉可能とする構成は第１の実施形態の図２および図３と同様である。回転軸１５は、その一端における一側面が第２の回路基板１３の１６に電気的に接続され、当該一端における他側面が第１の回路基板１２上に実装されたコンデンサなどのインピーダンス素子１８を介して導電性プレート１７に容量的に接続されている。このような構造により、導電性プレート１７と回転軸１５とが、給電時に容量結合される。
【００３３】
これにより、第１の実施形態と同様に、上下筐体を開閉可能とする導電性の回転軸１５がλ／４系のモノポールアンテナとして動作し、導電性プレート１７と回転軸１５をインピーダンス素子１８によって容量結合させることで、導電性プレート１７と、回転軸１５と、第２の回路基板１３のグランドパターンとがλ／２系のダイポールアンテナとして動作する。つまり、これらの相互作用によって広帯域に渡って良好なアンテナ性能が確保される。
【００３４】
（第３の実施形態）
図７および図８は本発明に係る第３の実施形態の折畳式携帯無線機を示す背面図および側面図である。図７および図８において、図２および図３に示す符号と同一の符号を付するものは同一の構成要素を示しており、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図７および図８に示す本実施形態の折畳式携帯無線機は、第１の筐体１と第２の筐体２とがヒンジ部３によって連結されており、回転軸１５によって開閉可能とする構成は第１の実施形態の図２および図３と同様である。
【００３６】
本実施形態では、アンテナ素子は、第１の回路基板１２のグランドパターンで構成される。回転軸１５は、一端が第２の回路基板１３の給電点１６に電気的に接続されている。そして、第１の回路基板１２のグランドパターンが回転軸１５と所定の間隔を隔てて配置されている。
【００３７】
なお、アンテナ素子としてのグランドパターンは、第１の回路基板１２の表裏どちらの面に形成しても良く、多層基板を用いることによりこの回路基板の内層に形成しても良い。
【００３８】
なお、グランドパターンの構成は回路基板上の全面にわたって形成しても良いし、例えばサブｌｃｄのための部品配置用に中央部に穴を空けた構成でも良い。
【００３９】
これにより、第１の実施形態と同様に、上下筐体を開閉可能とする導電性の回転軸１５がλ／４系のモノポールアンテナとして動作し、第１の回路基板１２のグランドパターンと回転軸１５が所定の間隔を隔てて配置され容量結合されることによって、第１の回路基板１２と、回転軸１５と、第２の回路基板１３のグランドパターンとがλ／２系のダイポールアンテナとして動作する。
【００４０】
（第４の実施形態）
図９および図１０は本発明に係る第４の実施形態の折畳式携帯無線機を示す背面図および側面図である。図９および図１０において、図２および図３に示す符号と同一の符号を付するものは同一の構成要素を示しており、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
図９および図１０に示す本実施形態の折畳式携帯無線機は、第１の筐体１と第２の筐体２とがヒンジ部３によって連結されており、回転軸１５によって開閉可能とする構成は第１の実施形態の図２および図３と同様である。
【００４２】
本実施形態では、アンテナ素子は、第１の回路基板１２のグランドパターンで構成される。回転軸１５は、その一端における一側面が第２の回路基板１３の給電点１６に電気的に接続され、当該一端における他側面がコンデンサなどのインピーダンス素子１８を介して第１の回路基板に容量的に接続されている。
【００４３】
例えば、コンデンサの静電容量値は０．５ｐＦ程度であり、その値は回転軸１５と第１の回路基板１２の近接距離など、構造条件により変化し、その値を最適化することで広帯域に渡って良好なアンテナ特性を確保できる。
【００４４】
これにより、第１の実施形態と同様に、上下筐体を開閉可能とする導電性の回転軸１５がλ／４系のモノポールアンテナとして動作し、第１の回路基板１２のグランドパターンと回転軸１５をインピーダンス素子１８によって容量結合させることで、第１の回路基板１２と、回転軸１５と、第２の回路基板１３のグランドパターンとがλ／２系のダイポールアンテナとして動作する。
【００４５】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００４６】
本出願は、２００４年１０月２８日出願の日本特許出願（特願２００４−３１４０８２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、簡易的な構造で広帯域に渡ってアンテナ性能を確保することができ、２つの筐体を開閉自在に連結して構成した折畳式携帯無線機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る折畳式携帯無線機の外観構成を示す正面図
【図２】第１の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す背面図
【図３】第１の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す側面図
【図４】第２の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す背面図
【図５】第２の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す側面図
【図６】本発明の実施形態に係わる折畳式携帯無線機の実験結果
【図７】第３の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す背面図
【図８】第３の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す側面図
【図９】第４の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す背面図
【図１０】第４の実施形態に係る折畳式携帯無線機を開いた状態における要部構成を示す側面図
【符号の説明】
【００４９】
１    第１の筐体
２    第２の筐体
３    ヒンジ部
４    上カバー
５    上ケース
６    表示部
７    レシーバ
８    下カバー
９    下ケース
１０  操作部
１１  マイク
１２  第１の回路基板
１３  第２の回路基板
１４  接続線
１５  回転軸
１６  給電点
１７  導電性プレート
１８  インピーダンス素子
【図１】
0004948177.tif 000002
【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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【図７】
0004948177.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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