(57)【要約】【課題】少なくとも２種類以上の周波数帯の電波について、人が端末を保持しても良好なアンテナ性能を有する携帯電話機を提供する。【解決手段】利用者が保持する第１の筐体における長手方向の一方の端部または他方の端部に設けられ、第１の周波数帯の電波を受信するための第１のアンテナと、第１の筐体の一方の端部および他方の端部のそれぞれに設けられ、第１の周波数帯とは異なる周波数帯である第２の周波数帯の電波を受信するための第２のアンテナと、を有する構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者が保持する第１の筐体における長手方向の一方の端部または他方の端部に設けられ、第１の周波数帯の電波を受信するための第１のアンテナと、
前記第１の筐体の一方の端部および他方の端部のそれぞれに設けられ、前記第１の周波数帯とは異なる周波数帯である第２の周波数帯の電波を受信するための第２のアンテナと、
を有する携帯電話機。
【請求項２】
前記第１のアンテナに第１の整合回路部および第１の無線回路部が直列に前記第１の筐体に設けられ、前記第１のアンテナおよび前記第１の整合回路部の間または該第１の整合回路部および前記第１の無線回路部の間とグランドとの間に第１の共振回路部が設けられ、
前記第２のアンテナに第２の整合回路部および第２の無線回路部が直列に前記第１の筐体に設けられ、前記第２のアンテナおよび前記第２の整合回路部の間または該第２の整合回路部および前記第２の無線回路部の間とグランドとの間に第２の共振回路部が設けられ、
前記第１の共振回路部は、前記第１の周波数帯の電波を受信する場合には該第１の共振回路部の両端が短絡し、前記第２の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になるように設定され、
前記第２の共振回路部は、前記第１の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になり、前記第２の周波数帯の電波を受信する場合には該第２の共振回路部の両端が短絡するように設定されている、請求項１記載の携帯電話機。
【請求項３】
前記第１のアンテナに対応する第１の無線回路部と、前記第２のアンテナに対応する第２の無線回路部とが前記第１の筐体に設けられ、
前記第１のアンテナと前記第１の無線回路部との間に、第１の共振回路部および第１の整合回路がその順序またはその逆の順序で直列に接続されて設けられ、
前記第２のアンテナと前記第２の無線回路部との間に、第２の共振回路部および第２の整合回路がその順序またはその逆の順序で直列に接続されて設けられ、
前記第１の共振回路部は、前記第１の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になり、前記第２の周波数帯の電波を受信する場合には該第１の共振回路部の両端が短絡するように設定され、
前記第２の共振回路部は、前記第１の周波数帯の電波を受信する場合には該第２の共振回路が短絡し、前記第２の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になるように設定されている、請求項１記載の携帯電話機。
【請求項４】
前記第１の無線回路部は、
前記第１の筐体の一方の端部に設けられた前記第１のアンテナと該第１の筐体の他方の端部に設けられた前記第１のアンテナについてダイバーシティ制御を行う請求項１から３のいずれか１項記載の携帯電話機。
【請求項５】
前記第１の筐体にヒンジ部を介して接続された第２の筐体を有し、
前記第１の筐体の一方の端部が前記ヒンジ部である請求項１から４のいずれか１項記載の携帯電話機。
【請求項６】
前記第２の周波数帯は前記第１の周波数帯よりも高い周波数である請求項１から５のいずれか１項記載の携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２種類以上の周波数帯の電波の無線通信機能を備えた携帯電話機に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線機のアンテナ性能は人体が近接すると劣化してしまうことが知られている。携帯電話機のような小型携帯無線機では、近年、端末のデザインが重視され、端末の薄型化や小型化の要求が高まっている。機能面については、携帯電話機にＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）通信機能や地上波デジタルテレビ受信機能を搭載するなど、端末の多機能化が進んでいる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２０７８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、携帯電話機は、薄型化や小型化が要求されるだけでなく、多機能化により複数種の周波数帯の電波を受信しなければならない。それぞれの周波数帯で電波を受信する際に一定以上の通信品質を得るためにはアンテナと人体との物理的な距離をできるだけ大きくした方がよいが、その距離を確保することが難しくなってきている。
【０００４】
本発明は、上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、少なくとも２種類以上の周波数帯の電波について、人が端末を保持しても良好なアンテナ性能を有する携帯電話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】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の携帯電話機は、
利用者が保持する第１の筐体における長手方向の一方の端部または他方の端部に設けられ、第１の周波数帯の電波を受信するための第１のアンテナと、
前記第１の筐体の一方の端部および他方の端部のそれぞれに設けられ、前記第１の周波数帯とは異なる周波数帯である第２の周波数帯の電波を受信するための第２のアンテナと、
を有する構成である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、少なくとも２種類以上の周波数帯の電波について、人が端末を保持することで人体の一部が端末に接近しても通信品質が劣化するのを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本実施形態の携帯電話機の実施例を説明する。本実施形態では、携帯電話機が折り畳み式の端末である場合として説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
本実施形態の携帯電話機を説明する。本実施形態では、２種類以上の周波数帯として、電話通信用の周波数とＷＬＡＮ用の周波数の２種類の場合を考える。電話通信用の電波の周波数帯を８００ＭＨｚ帯とし、ＷＬＡＮ通信用の電波の周波数帯を２４００ＭＨｚ帯とする。実際には、それぞれについて利用可能な周波数の幅が決められているが、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【０００９】
図１は本実施形態の携帯電話機の一構成例を示す図である。図１（ａ）は携帯電話機を開いた状態における透視図である。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、携帯電話機は、通信処理のための通信回路基板１２を含む下部筐体１７と、画面を表示するための表示回路基板１３を含む上部筐体１５とを有する。上部筐体１５および下部筐体１７はヒンジ部１６で接続されている。図１（ｂ）はヒンジ部の一例を示す外観斜視図である。
【００１１】
なお、図１（ｂ）では、上部筐体１５と下部筐体１７の一部を図に示し、他の部分を図に示すことを省略している。下部筐体１７が本発明の第１の筐体に相当し、上部筐体１５が本発明の第２の筐体に相当する。
【００１２】
本実施形態では、上部筐体１５および下部筐体１７のそれぞれは所定の厚みを有する直方体である。図１は携帯電話機を開いた状態であるが、上部筐体１５および下部筐体１７のいずれか一方の筐体をヒンジ部１６を軸にして他方側に回転させることで折り畳むことが可能である。携帯電話機の電話機能を用いて通話する際、通常、図１に示すように携帯電話機を開いた状態で、利用者は下部筐体１７の２つの長辺側を指にあてて携帯電話機を保持する。
【００１３】
上部筐体１５にはディスプレイ（不図示）を動作させるための表示回路基板１３が設けられ、下部筐体１７には通信処理のための通信回路基板１２が設けられている。通信回路基板１２と表示回路基板１３とはフレキシブルケーブル１４で接続されている。
【００１４】
ヒンジ部１６には、電話通信用アンテナ１と、ＷＬＡＮ通信用第１アンテナ５１とが設けられている。これらのアンテナは、ヒンジ部１６の内部に設けられているため、図１（ｂ）の外観斜視図では見ることができない。下部筐体１７において、ヒンジ部１６とは反対側の端部にＷＬＡＮ通信用第２アンテナ５２が設けられている。
【００１５】
このように、ＷＬＡＮ通信用第１アンテナ５１は下部筐体１７の長手方向の一方の端部に相当するヒンジ部１６に配置され、ＷＬＡＮ通信用第２アンテナ５２は下部筐体１７の長手方向の他方の端部に配置されている。ＷＬＡＮ通信用アンテナの長さは、周波数２４００ＭＨｚ帯の電波の波長をλとすると、λ／４または３λ／４の値である。
【００１６】
なお、ＷＬＡＮ通信用第１アンテナ５１およびＷＬＡＮ通信用第２アンテナ５２が本発明の第１のアンテナに相当し、電話通信用アンテナ１が本発明の第２のアンテナに相当する。
【００１７】
各アンテナには、所望の周波数帯の受信電波を増幅し、近接するアンテナ間の相互結合を防止する共振回路部と、受信信号の復調および送信信号の変調を行う無線回路部と、アンテナ側と無線回路部側のインピーダンスを整合する整合回路部とが接続されている。
【００１８】
図１を参照して説明すると、ＷＬＡＮ通信用第１アンテナ５１に整合回路部５および共振回路部８が接続されている。また、ＷＬＡＮ通信用第２アンテナ５２に整合回路部６および共振回路部９が接続されている。共振回路部８および共振回路部９は無線回路部１１に接続されている。電話通信用アンテナ１には、整合回路部４、共振回路部７および無線回路部１０が接続されている。
【００１９】
図２は通信回路基板の一構成例を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示さなかった制御部５５が通信回路基板１２に設けられ、制御部５５に無線回路部１１および無線回路部１０のそれぞれが接続されている。また、上部筐体１５に設けられたスピーカ５８、ならびに下部筐体１７に設けられた操作部５６およびマイク５７が制御部５５に接続されている。制御部５５には、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）と、プログラムを格納するためのメモリ（不図示）とが設けられている。なお、アナログ信号とデジタル信号の変換を高速に処理するためのＤＳＰ（Digital Signal Processor）が制御部５５に含まれていてもよい。
【００２１】
無線回路部１０、１１は、アンテナを介して受信した高周波信号を復調して制御部５５に渡す。制御部５５は、圧縮された信号を無線回路部１０、１１から受け取ると、その信号を元に戻してスピーカ５８から出力させる。無線回路部１１は、２つのＷＬＡＮ通信用アンテナを介して受信した電波の受信感度をそれぞれ調べ、受信感度の強い方を信号処理の対象として選択する。このように、無線回路部１１はダイバーシティ制御を行う。
【００２２】
なお、本実施形態は電波の受信動作に関連するものであるため、電波の送信処理に関する詳細な説明を省略する。また、図２では、２つのＷＬＡＮ通信用アンテナのそれぞれを介して電波を送受信するようになっているが、いずれか一方を受信専用にしてもよい。
【００２３】
一般的に、アンテナダイバーシティはフェージング補償のために実施される。しかしながら、携帯電話機のような小型端末では筐体を人がどのように保持するかという点において自由度があり、アンテナに人体が近接するとアンテナ性能が劣化してしまうことになる。そこで、本実施形態では、人体の近接によるアンテナ性能劣化を考慮し、ＷＬＡＮ通信用のアンテナを下部筐体の上端部に相当するヒンジ部と、ヒンジ部から離れた下端部とに配置している。そのため、２つのアンテナのうち一方のアンテナが手で覆われるなどしてアンテナ性能が劣化したとしても、他方のアンテナが機能する。
【００２４】
次に、アンテナから無線回路部までの構成について詳細に説明する。
【００２５】
アンテナ間の相互結合を抑止し、アイソレーションを得るには他のアンテナを基板グランドにショートするか、無線回路部との接続を切断することが理想と考えられる。理想的条件に近づけるため、各アンテナに共振回路部が接続されている。
【００２６】
図３は、電話通信用のアンテナから無線回路部までの一構成例を示す図である。
【００２７】
図３に示すように、整合回路部４と無線回路部１０が直列に接続され、共振回路部７が並列に接続されている。整合回路部４と無線回路部１０との間の点Ａと、グランドとの間に共振回路部７が接続されている。この回路では、点Ａから図に示す矢印方向を見たときのインピーダンスが、受信する電波の周波数が電話通信用の８００ＭＨｚ帯ではＯＰＥＮ（開放）になり、ＷＬＡＮ通信用の２４００ＭＨｚ帯ではＳＨＯＲＴ（短絡）になるように調整されている。
【００２８】
共振回路部７の一例として、コンデンサおよびコイルが並列に接続された構成が考えられる。この場合、コンデンサのキャパシタＣと、コイルのリアクタンスＬと、共振周波数ｆ０は、ｆ０＝１／（２π√ＬＣ）の関係で表される。共振周波数のインピーダンスＺを、ある周波数ｆ１のときＺ＝０、ある周波数ｆ２のときＺ＝∞として連立方程式を解くことで、ＬとＣを求めることが可能である。
【００２９】
図４は共振回路部のインピーダンスの特性の一例を示すグラフである。ここでは、共振回路部７にコンデンサおよびコイルを並列に接続したものを用いている。抵抗値を５０Ωとしている。
【００３０】
図４に示すグラフでは、インピーダンスが、水平軸の左端でゼロとなり、水平軸の右端で無限大となる。マーカ２０１が示す周波数８５０ＭＨｚでは、インピーダンスは無限大に近い値である。これに対して、マーカ２０２が示す周波数２４５０ＭＨｚでは、インピーダンスはゼロに近い値である。
【００３１】
このように、共振回路部７のインピーダンスが電話通信用の８００ＭＨｚ帯ではＯＰＥＮになり、ＷＬＡＮ通信用の２４００ＭＨｚ帯ではＳＨＯＲＴになるように調整することが可能である。
【００３２】
また、ＷＬＡＮ通信用第１アンテナ５１、ＷＬＡＮ通信用第２アンテナ５２の各共振回路部８、９は、電話通信用の共振回路部７の場合とは逆の特性に調整されている。つまり、共振回路部８、９のインピーダンスはＷＬＡＮ通信周波数帯ではＯＰＥＮ、電話通信周波数帯ではＳＨＯＲＴとなるよう調整されている。これは、共振回路部７の場合と同様に、共振周波数の関係式および図４に示したスミスチャートを用いて設定することが可能である。
【００３３】
次に、整合回路部の構成例を説明する。
【００３４】
図５は整合回路部の構成例を示す図である。図５（ａ）はＴ型と呼ばれる整合回路である。直列に接続されたコイル６１、６２の間にコンデンサ７１が並列に接続されている。図５（ｂ）はπ型と呼ばれる整合回路である。コイル６３の一方の端にコンデンサ７２が並列に接続され、コイル６３の他方の端にコンデンサ７３が並列に接続されている。アンテナ側と無線回路部側のそれぞれのインピーダンスが近い値になるように、コイルのリアクタンスとコンデンサのキャパシタの値が設定されている。
【００３５】
次に、共振回路部７の動作を、図６および図７を参照して説明する。
【００３６】
電話通信で使用する８００ＭＨｚ帯の電波に対して、図６に示す回路構成となり、共振回路部７のインピーダンスがオープン（開放）になる。そのため、共振回路部７の影響がほとんどなくなる。一方、ＷＬＡＮ通信周波数帯の電波に対して、図７に示す回路構成となり、共振回路部７のインピーダンスがショート（短絡）になる。そのため、電話通信用アンテナをＷＬＡＮ通信周波数帯で基板グランドにショートする理想的な状態を実現できる。
【００３７】
共振回路部８、９は、共振回路部７とは逆に、ＷＬＡＮ通信周波数帯の電波を受信する場合にインピーダンスがゼロになり、電話通信周波数帯の電波を受信する場合にインピーダンスが無限大になる。ＷＬＡＮ通信用アンテナは、電話通信周波数帯の電波に対しては受信できない状態になり、ＷＬＡＮ通信周波数帯の電波に対しては受信可能な状態になる。
【００３８】
本実施形態によれば、ＷＬＡＮ通信用のアンテナを下部筐体の上端部と下端部とに配置しているため、２つのアンテナのうち一方のアンテナが手で覆われるなどしてアンテナ性能が劣化したとしても、他方のアンテナが機能する。人体の一部がアンテナに接近した場合の通信品質の劣化を抑制できる。ＷＬＡＮ通信用の電波のように、電話通信で用いられる電波よりも高い周波数の電波は、空間ロスが大きく、近接する人体による、電波の受信感度に対する影響も大きいため、相対的に高い周波数に特に有効である。
【００３９】
また、ＷＬＡＮ通信用のアンテナと電話通信用のアンテナが近接していると、ＷＬＡＮ通信用のアンテナが電話通信用のアンテナと相互結合し、アンテナ性能が劣化するおそれがある。本実施形態では、受信する電波の周波数帯に対応して共振回路が動作するため、携帯電話通信用アンテナとの相互結合による、ＷＬＡＮ通信用アンテナのアンテナ性能劣化を軽減できる。
【００４０】
携帯電話機の上部筐体に対する薄型化の要望により、上部筐体にホイップアンテナを設けることができないなど、デザイン上または設計上の制限があるとき、本実施形態はさらに有効である。
【００４１】
（第２の実施形態）
本実施形態は、共振回路部の接続を第１の実施形態の場合とは異なるようにしたものである。なお、他の構成については、第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
共振回路部について第１の実施形態とは異なる接続の仕方として、電話通信用アンテナ１に対応する共振回路部７の場合で説明する。
【００４３】
図８は本実施形態における共振回路部の接続の仕方の一例を示す図である。
【００４４】
図８に示すように、共振回路部７は、電話通信用アンテナ１と整合回路部１０の間に並列に接続されている。ただし、共振回路部７のインピーダンスは、第１の実施形態と同様に、受信する電波の周波数が電話通信周波数帯である場合にはＯＰＥＮになり、ＷＬＡＮ通信周波数帯である場合にはＳＨＯＲＴになるように調整されている。調整の仕方は第１の実施形態と同様である。共振回路部８、９についても、図８に示す構成と同様に接続することが可能である。
【００４５】
次に、共振回路部の接続の仕方として、共振回路部を無線回路部および整合回路部と直列に接続する場合を説明する。ここでは、電話通信用アンテナ１に対応する共振回路部７の場合で説明する。
【００４６】
図９は共振回路部を無線回路部および整合回路部と直列に接続する場合の一例を示す図である。
【００４７】
図９に示すように、整合回路部４と無線回路部７の間に共振回路部７が直列に接続されている。この場合、共振回路部７は、受信する電波の周波数が電話通信周波数帯である場合にはＳＨＯＲＴになり、ＷＬＡＮ通信周波数帯である場合にはＯＰＥＮになるように調整されている。調整の仕方は第１の実施形態で用いた方法と同様である。
【００４８】
共振回路部８、９についても、図９に示す構成と同様に接続することが可能である。この場合、共振回路部８、９は、受信する電波の周波数がＷＬＡＮ通信周波数帯である場合にはＳＨＯＲＴになり、電話通信周波数帯である場合にはＯＰＥＮになるように調整されている。調整の仕方は第１の実施形態で用いた方法と同様である。
【００４９】
また、図１０に示すように、電話通信用アンテナ１と整合回路部４の間に共振回路部７を直列に接続してもよい。ＷＬＡＮ通信用アンテナの系統についても同様に、共振回路部８をＷＬＡＮ通信用第１アンテナ５１と整合回路部５との間に直列に接続してもよく、共振回路部９をＷＬＡＮ通信用第２アンテナ５２と整合回路部６との間に直列に接続してもよい。
【００５０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００５１】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、２種類以上の周波数帯として、電話通信用の周波数帯と、電話通信用の周波数帯よりも周波数の高いＷＬＡＮ通信用の周波数帯の場合で説明した。本実施形態は、電話通信用の周波数帯と、電話通信用の周波数帯よりも周波数の低い地上波デジタルテレビ用の周波数帯との場合である。
【００５２】
本実施形態では、第１の実施形態において、ＷＬＡＮ通信用の周波数帯を地上波デジタルテレビ用の周波数帯に置き換える。２種類の周波数帯のうち相対的に低い周波数帯の電波の送信または受信用として、下部筐体１７の長手方向の両端部にアンテナが設けられる。この場合、アンテナの長さを波長に対応させる。
【００５３】
また、共振回路部８、９は、電話通信用の周波数帯の電波を受信する場合には共振回路部８、９の両端が短絡し、地上波デジタルテレビ用の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になるように設定されている。共振回路部７は、電話通信用の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になり、地上波デジタルテレビ用の周波数帯の電波を受信する場合には共振回路部７の両端が短絡するように設定されている。
【００５４】
本実施形態でも、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００５５】
また、本実施形態に第２の実施形態を適用してもよい。共振回路部８、９は、電話通信用の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になり、地上波デジタルテレビ用の周波数帯の電波を受信する場合には共振回路部８、９の両端が短絡するように設定されている。共振回路部７は、電話通信用の周波数帯の電波を受信する場合には共振回路部７の両端が短絡し、地上波デジタルテレビ用の周波数帯の電波を受信する場合には開放状態になるように設定されている。
【００５６】
このように、２種類の周波数帯として、電話通信用の周波数帯と、電話通信用の周波数帯よりも周波数の低い周波数帯の場合でも、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００５７】
なお、上記第１から第３の実施形態において、図１に示す構成に限らず、図１１に示すように電話通信用アンテナ１を下部筐体１７の下端部に設けもよい。電話通信用のアンテナを下部筐体１７の下端部に配置しても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００５８】
また、上述の実施形態では、折り畳み式の携帯電話機の場合で説明したが、下部筐体に上部筐体をスライドさせるタイプの携帯電話機でもよく、１つの筐体からなる携帯電話機であってもよい。いずれのタイプの携帯電話機においても、利用者が保持する筐体が本発明における第１の筐体に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施形態の携帯電話機の一構成例を示す図である。
【図２】通信回路基板の一構成例を示すブロック図である。
【図３】電話通信用のアンテナから無線回路部までの一構成例を示す図である。
【図４】共振回路部のインピーダンス特性の一例を示すグラフである。
【図５】整合回路部の一例を示す図である。
【図６】共振回路部の動作を説明するための図である。
【図７】共振回路部の動作を説明するための図である。
【図８】第２の実施形態における共振回路部の接続の仕方の一例を示す図である。
【図９】共振回路部を無線回路部および整合回路部と直列に接続する場合の一例を示す図である。
【図１０】共振回路部を無線回路部および整合回路部と直列に接続する場合の別の例を示す図である。
【図１１】電話通信用アンテナについて別の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１５    上部筐体
１７    下部筐体
５１    ＷＬＡＮ通信用第１アンテナ
５２    ＷＬＡＮ通信用第２アンテナ
【図１】
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【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】
2009164772.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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