JP2008017352A - 無線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】端末の大型化を招くことなくインピーダンス特性及び放射特性の改善と広帯域化を可能とする。
【解決手段】回路基板１に、主放射波を生成する辺に沿って平行に導電体６を配置する。導電体６はＬ型に形成され、その基端部は上記回路基板１の裏面に形成された接地パターン２に電気的に接続され、先端部は開放される。上記接地パターン２に対するこの導電体６の接続位置は、アンテナ５への給電点ＢＰから無線周波信号の１／４波長離間した位置に設定される。また導電体６の全長は送受信対象となる無線周波信号の波長の１／４に設定される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、アンテナを備える無線モジュールに係わり、特に携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、コードレス電話機、トランシーバ等のように人体に接触又は接近した状態で使用される無線通信端末に設けられる無線モジュールに関する。

近年、携帯電話機に代表される移動通信端末では、アンテナを筐体内に収容した内蔵アンテナが主流になっている。ところが、内蔵アンテナでは、アンテナが筐体内に収容された回路基板の接地パターンに近接するため、インピーダンスの低下や狭帯域化が顕著になる。また、モノポールアンテナの場合には回路基板の接地パターンのサイズに応じて放射パターンが乱れると云う不具合を生じる。

一方、アンテナの放射パターンを改善する構成として、例えば回路基板の接地面にこの面に一端が接続されるＬ字型の細長いプレートを設け、このプレートにより回路基板の接地パターンに流れる電流を減少させて指向特性の劣化を低減する構成が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２０００−４０９１０号公報

ところが、この従来提案された構成は、同公報の図１乃至図４から明らかなようにＬ字型プレートを回路基板のユーザの頭部と近接する側の面に設置している。このため、Ｌ字型プレートがユーザの頭部に接近するため人体からの影響を受けやすく、アンテナ放射特性の改善効果が低い。また、回路基板のユーザと対向する側の面にはキーパッドや種々回路部品が高密度に実装されるため、同面にＬ字形プレートを設置すると回路基板の大型化が避けられず、この結果端末の大型化やコストアップを招き非常に好ましくない。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、端末の大型化を招くことなくインピーダンス特性及び放射特性の改善と広帯域化を可能とした無線モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の第１の観点は、接地パターンを形成した回路基板に無線回路が実装された無線モジュールにおいて、上記無線回路にアンテナを接続すると共に、上記回路基板の、通話時に人体に対向する第１の面と反対側の第２の面又は側面に対向する位置であってかつ主放射波を生成する辺に沿って導電体を配置する。そして、上記導電体の基端部を、上記無線回路とアンテナとの接続点から無線周波信号の１／４波長離間した位置又はその近傍で上記接地パターンに接続するようにしたものである。

このように構成すると、アンテナの使用時に回路基板の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン上を流れる電流の一部が、無線回路とアンテナとの接続点つまり給電点から１／４波長離間した位置又はその近傍で導電体に側流される。このため、回路基板の接地パターンに流れる電流を、その電流値が最も大きい位置で効果的に導電体に流すことが可能となり、これによりアンテナ放射特性を向上させることができる。また、給電点から見て導電体はオープンに見えるため、インピーダンスを高めることが可能となる。さらに、回路基板の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン上を流れる電流の一部を導電体に側流させることにより、複数の共振モードを発生させることが可能となってこれにより広帯域化を図ることが可能となる。

しかも、導電体は回路基板の通話時に人体に対向する面とは反対側の面又は側面に配置されるので、導電体を回路基板の人体と対向する面に設置する場合に比べて人体による影響を低減できる。また、回路基板の通話時に人体に対向する面は一般に実装スペースが狭いが、この面には導電体を配置しないので端末の大型化を回避することができる。

この発明の第２の観点は、接地パターンを形成した回路基板に無線回路が実装された無線モジュールにおいて、上記無線回路にアンテナを接続すると共に、上記回路基板の、通話時に人体に対向する第１の面と反対側の第２の面又は側面に対向する位置であってかつ主放射波を生成する辺に沿って導電体を配置する。そして、この導電体の先端部を開放すると共に、基端部を上記無線回路とアンテナとの接続点から上記先端部までの実効電気長が、上記アンテナが送受信する無線周波信号の１／２波長又はそれに近い値となる位置で上記接地パターンに接続するようにしたものである。

このように構成すると、上記第１の観点で述べた場合と同様に、アンテナの使用時に回路基板の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン上を流れる電流の一部が導電体に側流される。このため、アンテナ放射特性を向上させることができる。また、給電点から導電体の先端部までの実効電気長は無線周波信号の１／２波長又はそれに近い値に設定されている。このため、上記給電点から見て導電体は開放されているように見え、これにより入力インピーダンスを高めることが可能となる。さらに、回路基板の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン上を流れる電流の一部を導電体に側流させることにより、複数の共振モードを発生させることが可能となり、これにより広帯域化を図ることが可能となる。その他、上記第１の観点と同様に、導電体は回路基板の通話時に人体に対向する面とは反対側の面又は側面に配置されることにより、人体による影響を低減しさらに端末の大型化を回避することができる。

さらにこの発明の第３の観点は、接地パターンを形成した回路基板に、第１の期間に動作する第１の無線回路と、上記第１の期間とは異なる第２の期間に動作する第２の無線回路がそれぞれ実装された無線モジュールにおいて、上記第１の無線回路に第１のアンテナを接続すると共に、上記回路基板の、通話時に人体に対向する第１の面と反対側の第２の面又は側面に対向する位置であってかつ上記第１の期間に主放射波を生成する辺に沿って、第２のアンテナを配置する。また、上記第２の無線回路と上記第２のアンテナとの間に接続切替回路を設ける。そして、この接続切替回路により、上記第２の期間に上記第２のアンテナを上記第２の無線回路に接続し、一方上記第１の期間には上記第２のアンテナを上記第１の無線回路と第１のアンテナとの接続点から当該第１のアンテナが送受信する無線周波信号の１／４波長離間した位置又はその近傍で上記接地パターンに接続するようにしたものである。

この構成によれば、上記第１及び第２の観点により得られる効果に加え、次のような効果が奏せられる。すなわち、本来は他の通信のために使用される第２のアンテナを、第１のアンテナの無線通信時に導電体として使用することが可能となる。この結果、導電体を別途設ける必要がなくなり、無線モジュールの大型化および高実装密度化を防止できる。

したがってこの発明によれば、端末の大型化を招くことなくインピーダンス特性及び放射特性の改善と広帯域化を可能とした無線モジュールを提供することができる。

（第１の実施形態）
図１は、この発明に係わる無線モジュールの第１の実施形態である携帯端末用無線モジュールの構成を示す斜視図である。
無線モジュールは、携帯端末の筐体を構成するフロントカバーとリアケース（いずれも不図示）との間に収容される。その収容状態は、図中“前面”と記載した側がフロントカバー側、つまり通話中におけるユーザの頭部側となり、図中“背面”と記載した側がリアケース側となるように設定される。

無線モジュールは回路基板１を備える。回路基板１は、表面および裏面の両方に印刷配線パターンを形成した両面印刷配線基板からなり、裏面には無線回路３が実装される。またこの回路基板１の裏面には、アンテナ接続端子４１と、このアンテナ接続端子と上記無線回路３との間を接続する信号線パターン４２がそれぞれ形成され、上記アンテナ接続端子４１にはアンテナ５が接続される。接続方法としては、例えばハンダ付けやバネ接続が用いられる。アンテナ５はＬ型に形成され、その全長は送受信対象となる無線周波信号の波長の１／４（λ／４）に相当する実効電気長に設定されている。

さらに上記回路基板１の裏面には、上記信号線パターン４２の形成部位を除いてほぼ全面に接地パターン２が形成されている。なお、回路基板１が多層基板からなる場合には、接地パターンはその大半が第２及び第３層に形成される。この場合、回路基板１の裏面には接地パターンの一部が形成される。また、無線回路３には図示しないシールドキャップが装着され、これにより無線回路３の内部を外部から電磁的に遮蔽している。

ところで、上記回路基板１には、主放射波（主偏波）を生成する辺に沿って略平行に導電体６が配置される。導電体６はＬ型に形成され、その基端部は上記回路基板１の裏面に形成された接地パターン２に電気的に接続され、先端部は開放される。上記接地パターン２に対するこの導電体６の接続位置は、図２に示すように上記アンテナ接続端子４１に対するアンテナ５の接続点、つまり給電点ＢＰから、上記無線周波信号の１／４波長（λ／４）離間した位置に設定される。また導電体６の全長は送受信対象となる無線周波信号の波長の１／４（λ／４）に設定される。すなわち、上記アンテナ５の給電点ＢＰから上記導電体６の先端部までの実効電気長は、上記無線周波信号の１／２波長（λ／２）となるように設定されている。

このような構成であるから、無線送信時に、従来であれば回路基板１の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン２を流れる高周波電流は、その一部が導電体６を流れることになり、これにより接地パターン２に流れる高周波電流は低減される。すなわち、放射波の基板の長手方向によって形成される偏波成分が打ち消され、これにより放射特性は回路基板１のサイズによる影響を受けにくくなる。

図３乃至図５は、上記導電体６を設けたことにより発生する複数の共振モードに対応する回路基板１上の電流の分布とその強度を示したもので、図３は１８２０MHz における直列共振モード（モード１）を、図４は１９１０MHz における並列共振モード（モード２）を、さらに図５は２０４０MHz における直列共振モード（モード３）をそれぞれ示している。同図から明らかなように、接地パターン２に流れる高周波電流はその一部が導電体６に側流され、これにより回路基板１に流される高周波電流が減少して放射パターンは改善される。

図７（ａ），（ｂ）は導電体６を設けた場合の放射パターンの一例を示すもので、（ａ）は回路基板１の前後面における放射利得を、また（ｂ）は回路基板１の水平面における放射利得をそれぞれ示している。同図から明らかなように、導電体６を装荷することで、基板の長手方向によって形成される垂直偏波成分が打ち消されて水平偏波成分が増加する。この結果、後述する導電体不装荷の場合（図８）に比べて放射特性は改善され、これにより人体側への放射は抑圧されて通信時の効率が向上する。

ちなみに、図６は導電体６を設けない場合の回路基板１上の電流の分布とその強度を示したもので、アンテナ５と、回路基板１の主放射を生成する辺（基板の長手方向の辺）には大きな高周波電流が流れ、この回路基板１に流れる高周波電流により放射パターンが影響を受ける。図８（ａ），（ｂ）は導電体６を装荷しない場合の放射パターンの一例を示すもので、（ａ）は回路基板１の前後面における放射利得を、また（ｂ）は回路基板１の水平面における放射利得をそれぞれ示している。

また、導電体６は給電点から見てスタブとして動作するため、給電点ＢＰから見たインピーダンスは高くなる。図９は、周波数に対するインピーダンスの変化の一例を示したものである。同図に示すように、導電体６を装荷した場合（１ＰＣＢ−Ｐａ−Ｒｅ，１ＰＣＢ−Ｐａ−Ｉｍ）には、導電体６を装荷しない場合（１ＰＣＢ−Ｒｅ，１ＰＣＢ−Ｉｍ）に比べて、インピーダンス特性は改善される。

さらに、導電体６を装荷したことにより、例えば図９の１ＰＣＢ−Ｐａ−Ｉｍに示したように複数の共振モード（同図の例では１８２０MHz における直列共振モード、１９１０MHz における並列共振モード、２０４０MHz における直列共振モード）が発生する。すなわち、アンテナの広帯域化を図ることが可能となる。図１０は、周波数に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の変化の一例を示したものである。同図からも明らかなように、導電体６を装荷した場合（図中実線）には、導電体６を装荷しない場合（図中破線）に比べて、ＶＳＷＲはより広い周波数帯域にわたり改善されることが分かる。

しかも第１の実施形態では、導電体６を、回路基板２の主放射波を生成する辺上であってかつ給電点ＢＰから無線周波信号の１／４波長離間した位置で接地パターン２に接続している。すなわち、図１１及び図１２に示すように接地パターン２上で電流値が最も大きくなる位置で導電体６を接地パターン２に接続している。このため、回路基板２の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン２上を流れる高周波電流を最も効率良く導電体６に流すことが可能となり、これにより複数の共振モードを発生し易くしてアンテナの帯域をより効果的に広帯域化することができる。

また、給電点ＢＰから導電体６の先端部までの長さを無線周波信号の１／２波長となるように設定している。ここで、給電点ＢＰから１／２波長の位置は図１１から明らかなように高周波電流が最小となる位置である。このため、給電点から見たときのインピーダンスは最大となり、これによりインピーダンス特性を最も効果的に改善することができる。

さらに、導電体６を回路基板１の主放射波を生成する辺に沿って基板側面に配置し、かつ導電体６の基端部を回路基板１の裏面側で接地パターン２に接続している。すなわち、導電体６は回路基板１の通話時に人体に対向する面とは反対側の面に配置される。このため、導電体６を回路基板１の人体と対向する面に設置する場合に比べて人体による影響を低減することができる。また、回路基板１の通話時に人体に対向する面は一般に実装スペースが狭いが、この回路部品実装面には導電体６を配置しないことで、端末の大型化を回避することができる。
すなわち、端末の大型化を招くことなく、最も効率良くインピーダンス特性及び放射特性の改善と広帯域化を図ることができる。

（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態は、折り畳み型の携帯端末に設けられる無線モジュールのように、２つの回路基板ユニットをフレキシブルケーブル或いは細線同軸ケーブルにより接続した無線モジュールにおいて、無線回路及びアンテナが配置される回路基板ユニットの主放射波を生成する辺上であって、給電点から見て上記ケーブルのコネクタの設置位置の延長上に導電体を接地するようにしたものである。

図１３は、この発明の第２の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して説明を行う。この実施形態の無線モジュールは、下側筐体に収容される第１の回路基板１と、上側筐体に収容される第２の回路基板７とを、ケーブル１１とそのコネクタ９，１０を介して相互に接続したもので、上記コネクタ９は回路基板１の主放射波を生成する辺上に配置されている。なお、基板とフレキシブルケーブルとが一体化されたリジッド基板においては、コネクタは設けられず、ケーブルが基板に直接接続される。

ところで、この第２の実施形態においても、回路基板１の主放射波（主偏波）を生成する辺に沿って平行に導電体６が配置されている。導電体６はＬ型に形成され、その基端部は上記回路基板１の裏面に形成された接地パターン２に電気的に接続され、先端部は開放される。上記接地パターン２に対するこの導電体６の接続位置は、上記アンテナ接続端子４１に対するアンテナ５の接続点、つまり給電点から見て上記ケーブル１１のコネクタ９の配置位置の延長上であって、かつ上記給電点に対し無線周波信号の１／４波長（λ／４）となる位置に設定される。また導電体６の全長は送受信対象となる無線周波信号の波長の１／４（λ／４）に設定される。

このような構成であるから、アンテナの使用時に、従来であれば回路基板１の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン２を流れる高周波電流は、その一部が導電体６を流れることになり、これにより回路基板１の接地パターン２に流れる高周波電流は低減される。またそれと共に、回路基板１の接地パターン２から上記コネクタ９及びケーブル１１を介して回路基板７の接地パターンに流れる高周波電流も低減される。

図１４は、上記導電体６を設けた場合の回路基板１，７における電流の分布とその強度を示したものである。なお、同図は共振周波数が１９５０MHzの場合の状態を示している。また図１５は導電体６を設けない場合の電流の分布とその強度を示したものである。同図から明らかなように、導電体６を設けると、導電体６を設けない場合に比べて、回路基板１における電流分布の拡がりは勿論のこと回路基板７への電流分布の拡がりも抑制される。

また導電体６を装荷すると、回路基板１の長手方向によって形成される偏波成分は導電体６に生起される電流により打ち消され、これにより回路基板１のサイズによる放射特性の劣化は防止される。アンテナしかも、このアンテナ５と回路基板１の水平偏波成分は回路基板の厚さ方向において互いに逆相となるため、前方方向への放射利得は低減される。したがって、利用者方向への放射は低減され、通話時における利用者によるアンテナ利得の低下は抑制される。ちなみに、導電体６を設けない場合には、主放射波は回路基板１の給電点とは反対側の辺に流れる電流に依存するため、垂直偏波成分が主要成分となる。

図１６は、上記導電体６を設けた場合の放射パターンの一例を示すもので、（ａ）は回路基板１の前後面における放射利得を、また（ｂ）は回路基板１の水平面における放射利得をそれぞれ示している。また図１７は、導電体６を設けない場合の放射パターンを示したものである。同図からも明らかなように、導電体６を設けると回路基板１の前方方向への放射利得が抑えられ、上方向への放射利得が高くなる。

また、回路基板１，７が２枚ある場合でも、給電点から見て導電体６はオープン状態となるため、給電点から見たインピーダンスは高くなる。図１８は、周波数に対するインピーダンスの変化の一例を示したものである。同図に示すように、導電体６を装荷した場合（２ＰＣＢ−Ｐａ−Ｒｅ，２ＰＣＢ−Ｐａ−Ｉｍ）には、導電体６を装荷しない場合（２ＰＣＢ−Ｒｅ，２ＰＣＢ−Ｉｍ）に比べて、インピーダンス特性は改善される。

さらに、導電体６を装荷したことにより、多共振モードが発生することになり、これによりアンテナは広帯域化される。図１９は、周波数に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の変化の一例を示したものである。同図からも明らかなように、導電体６を装荷した場合（図中実線）には、導電体６を装荷しない場合（図中破線）に比べて、ＶＳＷＲはより広い周波数帯域にわたり改善されることが分かる。

しかもこの第２の実施形態においても、導電体６を、回路基板２の主放射波を生成する辺上であってかつ給電点から無線周波信号の１／４波長離間した位置で接地パターン２に接続している。このため、回路基板２の主放射波を生成する辺に沿って接地パターン２上を流れる高周波電流を最も効率良く導電体６に流すことが可能となり、これにより多共振モードを発生し易くしてアンテナの帯域をより効果的に広帯域化することができる。なお、導電体６とコネクタ９との間の距離が近い方が放射パターンの改善効果は高くなる。

さらに、この第２の実施形態においても、導電体６を回路基板１の主放射波を生成する辺に沿って基板側面に配置し、かつ導電体６の基端部を回路基板１の裏面側で接地パターン２に接続している。このため、導電体６は回路基板１の通話時に人体に対向する面とは反対側の面に配置されることになり、導電体６を回路基板１の人体と対向する面に設置する場合に比べて人体による影響を低減することができる。また、回路部品の実装面に導電体６を配置しないことにより、端末１の大型化を回避することができる。

（第３の実施形態）
この発明の第３の実施形態は、導電体６を接地パターン２に接地する際に、インピーダンス調整回路を介して接地するようにしたものである。
図２０は、この発明の第３の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。回路基板１の主放射波を生成する辺上でかつ給電点から無線周波信号の１／４波長離間した位置には、インピーダンス調整回路１２が実装されている。そして、無給電誘電素子６はこのインピーダンス調整回路１２を介して接地パターン２に接続される。

（１）実施例１
インピーダンス調整回路１２は、例えば図２１の１２ａに示すようにインダクタＬ１により構成される。このように導電体６をインダクタＬ１を介して接地パターン２に接続すると、給電点から導電体６の先端までの実効電気長を等価的に短くすることが可能となる。具体的には、導電体６のエレメント長を短くすることができ、これにより導電体６の設置スペースを減らしてその分無線モジュールの小型化を図ることが可能となる。

他に、インピーダンス調整回路１２としてはキャパシタや可変リアクタンス素子を用いることが可能である。特に、可変リアクタンス素子を用いると、整合のとれる周波数範囲をより広くすることができる。
なお、導電体６と接地パターン２との間に可変リアクタンス素子を介挿する代わりに、図３３に示すようにアンテナ５の中間部を可変リアクタンス素子２２を介して接地パターン２に接地するようにしてもよい。このように構成しても、整合のとれる周波数範囲をより広くすることができる。

（２）実施例２
インピーダンス調整回路１２を、例えば図２２の１２ｂに示すようにスイッチＳＷ１により構成することも可能である。このスイッチＳＷ１はＭＥＭＳやＰＩＮダイオードやＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor ＦＥＴ）等からなり、携帯端末の図示しない制御回路から出力される切替制御信号ＳＷ１によりオン／オフ動作する。

制御回路は、携帯端末の動作モードに応じて上記切替制御信号ＳＷＣ１を出力する。例えば、携帯端末が通話モードにより動作している期間には、スイッチＳＷ１をオンさせる切替制御信号ＳＷＣ１を出力し、一方メールの送受信やウエブアクセス等のデータ通信モードにより動作している期間には、スイッチＳＷ１をオフさせる切替制御信号ＳＷＣ１を出力する。

このような構成であると、携帯端末が通話モードにより動作しているときには、スイッチＳＷ１がオン状態となって導電体６が接地パターン２に接続される。このため、前記第１の実施形態で述べたように放射パターンは前面方向への利得が抑制される。したがって、通話のために利用者の頭部が携帯端末に接触又は近接していても、利用者の頭部による放射利得の影響は軽減される。

これに対し携帯端末がメールの送受信やウエブアクセス等のように無線モジュールが利用者の頭部に接触又は近接しない状態で使用されるデータ通信モードのときには、スイッチＳＷ１がオフとなって導電体６は接地パターン２から切り離される。すなわち、携帯端末は導電体６の無い状態で動作する。このため、放射パターンの指向性を一様にしてより効率の良い放射を実現できる。

（第４の実施形態）
この発明の第４の実施形態は、回路基板１に、複数の無線回路とアンテナが設けられている場合に、このうちの一つのアンテナを導電体として使用できるように構成したものである。
図２３は、この発明の第４の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。回路基板１の裏面には、第１の無線回路３とそのアンテナ５に加えて、第２の無線回路１３が設けてある。この第２の無線回路１３には信号線パターン１４を介して接続回路１５が接続され、この接続回路１５に第２のアンテナ１６が接続される。

（１）実施例１
実施例１は、第１のアンテナ５及び第２のアンテナ１６が、異なる無線システム用として使用される場合の構成を示すものである。
第２のアンテナ１６は、第１のアンテナ５を使用して無線送信を行う場合の主放射波を生成する辺上であって、かつ上記第１のアンテナ５に対する給電点から１／４波長離れた位置に設置される。接続回路１５は、図２４の１５ａに示すように可変リアクタンス素子ＲＣにより構成される。

このように構成すると、例えば携帯端末の受信期間において、第２のアンテナ１６は第２の無線回路１３への無線周波信号のダイバーシチ受信用アンテナとして動作すると共に、送信期間には第１のアンテナ５による放射特性等を改善するための導電体６として動作することになる。すなわち、第２のアンテナ１６は導電体６として兼用される。したがって、別途導電体６を設けることなく本発明の効果を得ることができる。また、可変リアクタンス素子ＲＣや整合回路を介挿することで、整合のとれる周波数範囲をより広くすることができる。

なお、図３４に示すように、第２のアンテナ１６の所定の中間位置を第２の無線回路１３による給電点ＢＰ２に接続し、第２のアンテナ１６の基端部を回路基板１の接地パターン２に接地するようにしてもよい。このように構成することによっても、第２のアンテナ１６を導電体６として兼用することが可能となる。

（２）実施例２
この実施例２は、第１の無線回路３及びそのアンテナ５を移動通信用として使用し、一方第２の無線回路１３とそのアンテナ１６を無線ＬＡＮ（Local Area Network）やBluetooth（登録商標）等の近距離データ通信用として使用する場合の構成を示すものである。

第２のアンテナ１６は、第１のアンテナ５を使用して無線送信を行う場合の主放射波を生成する辺上であって、かつ上記第１のアンテナ５に対する給電点からその無線周波信号の１／４波長離れた位置に設置される。接続回路１５は、図２５の１５ｂに示すように、切替スイッチＳＷ２と、インダクタＬ２とから構成される。切替スイッチＳＷ２は半導体スイッチ等からなり、携帯端末の制御回路（図示せず）から出力される切替制御信号ＳＷＣ２に従い、第２のスイッチ素子１６の基端部を第２の無線回路１３と接地パターン２に択一的に接続する。なお、インダクタＬ２は上記第２のスイッチ素子１６を接地する際に、その基端部と接地パターン２との間に介挿される。

制御回路は、携帯端末の動作モードに応じて、近距離データ通信期間中に切替スイッチＳＷ２を第２の無線回路１３に接続するための切替制御信号ＳＷＣ２を出力し、一方移動通信の送信期間中には切替スイッチＳＷ２を接地パターンに接続するための切替制御信号ＳＷＣ２を出力する。

このような構成であるから、例えば図示しないイヤホンユニットに対しオーディオデータを送信するために近距離データ通信が行われている期間には、切替スイッチＳＷ２が第２の無線回路１３側に切り替わって当該第２の無線回路１３に接続される。このため、第２の無線回路１３から出力された近距離データ通信用の送信信号は第２のアンテナ１６を介して無線送信される。

これに対し移動通信により通話が行われている期間には、切替スイッチＳＷ２が接地パターン２側に切り替わって、インダクタＬ２を介して接地パターン２に接続される。このとき、第２のスイッチ素子１６の接地位置は、第１のアンテナ５の給電点から移動通信用の無線周波信号の１／４波長離れた位置となるように設定されている。このため、前記第１の実施形態等で述べたように、接地パターン２に流れる電流の一部が上記第２のアンテナ１６に流れることにより接地パターン２に流れる電流が低減され、これにより端末の前面方向（利用者の頭部方向）への放射利得は抑えられる。

したがって、通話のために利用者の頭部が携帯端末に接触又は近接していても、利用者の頭部による放射利得の影響は軽減される。また、前記第１の実施形態と同様にインピーダンス特性の向上及び広帯域化が可能となる。さらに、第２のアンテナ１６をインダクタＬ２を介して接地したことで、第２のアンテナ１６のインピーダンスを最適な値に調整することができる。
すなわち、近距離データ通信用に設けられた第２のアンテナ１６を、移動通信を行う際の導電体６として兼用することができる。また、この第２のアンテナ１６を導電体６として兼用することで、別途導電体を設ける必要がなくなり、これにより無線モジュール、延いては携帯端末の大型化を防止できる。

（第５の実施形態）
この発明の第５の実施形態は、折り畳み型の携帯端末に設けられる無線モジュールのように、２つの回路基板ユニットをフレキシブルケーブル或いは細線同軸ケーブルにより接続した無線モジュールにおいて、一方の回路基板ユニットに複数組の無線回路とそのアンテナを設け、このうちの一つのアンテナを導電体として使用できるように構成したものである。

図２６は、この発明の第５の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図１及び図２３と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
この実施形態の無線モジュールは、携帯端末の下側筐体に収容される第１の回路基板１と、上側筐体に収容される第２の回路基板７との間を、フレキシブルケーブル１９とそのコネクタ１７，１８を介して接続したものである。上記各回路基板１，７のうちの第１の回路基板１の裏面には、第１の無線回路３とそのアンテナ５に加えて、第２の無線回路１３が設けてある。この第２の無線回路１３には信号線パターン１４を介して接続回路１５が接続され、この接続回路１５に第２のアンテナ１６が接続される。

接続回路１５の構成には、前記第４の実施形態で述べたように可変リアクタンス素子ＲＣやインダクタ、キャパシタ等を用いて第２のアンテナ１６を第２の無線回路１３に接続するものと、切替スイッチＳＷ２を使用することにより、第２のアンテナ１６を携帯端末の通信モードに応じて第２の無線回路１３と接地パターン２に択一的に接続するものがある。

この実施形態によれば、２つの回路基板ユニットから構成される無線モジュールにおいて、前記第４の実施形態と同様に第２のアンテナ１６を導電体６として機能させることにより、放射特性及びインピーダンス特性の改善を図ることが可能となると共に広帯域化が可能となり、しかも第２のアンテナ１６を導電体６として兼用することにより、別途導電体を設ける必要がなくなって、無線モジュール、延いては携帯端末の大型化を防止できる。

（その他の実施形態）
導電体６の構成や接地位置、接地構造には種々の変形例が考えられる。例えば、図２７に示すように回路基板１に切欠部２０を設け、この切欠部２０に導電体６を収容するように構成するとよい。このようにすると、導電体６が回路基板１の側面部から突出しないようにすることができる。

また、図２８に示すように導電体６と回路基板１との間に磁性部材２１を介在させる。このようにすると、導電体６の小型化が可能なる。導電体また、透磁率の高い磁性体を用いることで、導電体６と回路基板１との間の間隔を大きく設定する必要がなくなり、これにより無線モジュールの小型化が可能となる。なお、磁性部材２１の代わりに誘電部材を設けることも可能である。

一方、導電体の接地位置は、例えば図２９、図３０又は図３１の６ａ，６ｂ，６ｃに示すように、アンテナ５の給電点ＢＰ１に近い辺に設定してもよく、また図３５に示すように回路基板１の背面上に設けてもよい。また、導電体６の構成については、例えば図２９の６ａに示すように全部又は一部をクランク状に折曲形成してもよい。このように構成すると、設置スペースの都合上長尺な導電体を設置できない場合でも、必要な実効電気長を確保することができる。なお、例えば図３２に示すようにクランク状に形成されたアンテナ５ａに応じて、長尺な導電体を設ける必要がある場合に、回路基板１ｄのように導電体６ｄを設置する辺の長さが十分に長い場合には、長尺な導電体６ｄをそのまま回路基板１ｄの辺に沿って設置するようにしてもよい。

また、回路基板１における上記導電体６の接地位置は、給電点ＢＰから無線周波信号の１／４波長離間した位置に限定されるものではなく、その近傍であれば如何なる位置に設定してもよい。また、給電点ＢＰから導電体６の先端部までの実効電気長についても無線周波信号の１／２波長に限定されるものではなく、それに近い値であれば如何なる長さに設定してもよい。

その他、回路基板の形状やサイズ、導電体の構成や設置位置、無線モジュールが送受信する無線周波信号周波数、携帯端末の種類等についてもこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明の第１の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。 図１に示した無線モジュールにおける導電体の接地位置と無線モジュールの長さを説明するための図である。 図１に示した無線モジュールにおいて、１８２０MHz で直列共振モードが発生したときの回路基板上における電流の分布とその強度の第１の例を示す図である。 図１に示した無線モジュールにおいて、１９１０MHz で並列共振モードが発生したときの回路基板上における電流の分布とその強度の第１の例を示す図である。 図１に示した無線モジュールにおいて、２０４０MHzで直列共振モードが発生したときの回路基板上における電流の分布とその強度の第１の例を示す図である。 導電体を設けない場合の回路基板上の電流の分布とその強度の一例を示した図である。 図１に示した無線モジュールにおいて発生する放射パターンの一例を示す図である。 導電体を装荷しない場合の放射パターンの一例を示す図である。 図１に示した無線モジュールにおけるインピーダンス特性の一例を示した図である。 図１に示した無線モジュールにおけるＶＳＷＲ特性の一例を示した図である。 図１に示した無線モジュールにおいて、回路基板の主放射波が発生する辺上における電流値を示す図。 図１に示した無線モジュールにおいて、回路基板の主放射波が発生する辺上における電流値を示す図。 この発明の第２の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。 図１３に示した無線モジュールにおいて回路基板上に発生する電流の分布とその強度の例を示す図である。 導電体を設けない場合の回路基板上の電流の分布とその強度の一例を示した図である。 図１３に示した無線モジュールにおいて発生する放射パターンの一例を示す図である。 導電体を装荷しない場合の放射パターンの一例を示す図である。 図１３に示した無線モジュールにおけるインピーダンス特性の一例を示した図である。 図１３に示した無線モジュールにおけるＶＳＷＲ特性の一例を示した図である。 この発明の第３の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。 図２０に示した無線モジュールにおける第１の実施例の構成を示す回路図。 図２０に示した無線モジュールにおける第２の実施例の構成を示す回路図。 この発明の第４の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。 図２３に示した無線モジュールにおける第１の実施例の構成を示す回路図。 図２３に示した無線モジュールにおける第２の実施例の構成を示す回路図。 この発明の第５の実施形態に係わる無線モジュールの構成を示す斜視図である。 この発明の他の実施形態に係わる無線モジュールの第１の例を示す図である。 この発明の他の実施形態に係わる無線モジュールの第２の例を示す図である。 この発明の他の実施形態に係わる無線モジュールの第３の例を示す図である。 この発明の他の実施形態に係わる無線モジュールの第４の例を示す図である。 この発明の他の実施形態に係わる無線モジュールの第５の例を示す図である。 この発明の他の実施形態に係わる無線モジュールの第６の例を示す図である。 この発明の第３の実施形態に係わる無線モジュールの変形例を示す図である。 この発明の第４の実施形態に係わる無線モジュールの変形例を示す図である。 この発明の他の実施形態に係わる無線モジュールの第７の例を示す図である。

符号の説明

１…回路基板（第１の回路基板）、２，８…接地パターン、３…無線回路（第１の無線回路）、４１…アンテナ接続端子（給電端子）、４２，１４…信号線パターン、５…アンテナ（第１のアンテナ）、６…導電体、７…第２の回路基板、９，１０，１７，１８…コネクタ、１１，１９…フレキシブルケーブル、１２…インピーダンス調整回路、１３…第２の無線回路、１５…接続回路、１６…第２のアンテナ、２０…切欠部、２１…磁性部材。

Claims (5)

1. 接地パターンを形成した回路基板に無線回路が実装された無線モジュールにおいて、
   前記無線回路に接続されるアンテナと、
   前記回路基板の、通話時に人体に対向する第１の面と反対側の第２の面又は側面に対向する位置であってかつ主放射波を生成する辺に沿って配置され、前記アンテナの使用時に前記回路基板の接地パターンに流れる電流の一部を側流する機能を有する導電体と
   を具備し、
   前記導電体は、その基端部が前記無線回路とアンテナとの接続点から前記アンテナが送受信する無線周波信号の１／４波長離間した位置又はその近傍で前記接地パターンに接続されてなることを特徴とする無線モジュール。
2. 接地パターンを形成した回路基板に無線回路が実装された無線モジュールにおいて、
   前記無線回路に接続されるアンテナと、
   前記回路基板の、通話時に人体に対向する第１の面と反対側の第２の面又は側面に対向する位置であってかつ主放射波を生成する辺に沿って配置され、前記アンテナの使用時に前記回路基板の接地パターンに流れる電流の一部を側流する機能を有する導電体と
   を具備し、
   前記導電体は、先端部が開放されると共に、基端部が、前記無線回路とアンテナとの接続点から前記先端部までの実効電気長が前記アンテナが送受信する無線周波信号の１／２波長又はそれに近い値となる位置で前記接地パターンに接続されてなることを特徴とする無線モジュール。
3. 前記導電体の基端部と前記回路基板の接地パターンとの間に介挿され、前記無線回路とアンテナとの接続点から見た前記導電体のインピーダンスを調整するインピーダンス調整部を、さらに具備することを特徴とする請求項１又は２記載の無線モジュール。
4. 前記導電体の基端部と前記回路基板の接地パターンとの間に介挿され、無線モジュールに要求される動作モードに応じて、前記接地パターンに対し前記導電体を接続した状態と、前記接地パターンから前記導電体を切り離した状態とを切り替えるスイッチを、さらに具備することを特徴とする請求項１又は２記載の無線モジュール。
5. 接地パターンを形成した回路基板に、第１の期間に動作する第１の無線回路と、前記第１の期間とは異なる第２の期間に動作する第２の無線回路がそれぞれ実装された無線モジュールにおいて、
   前記第１の無線回路に接続される第１のアンテナと、
   前記回路基板の、通話時に人体に対向する第１の面と反対側の第２の面又は側面に対向する位置であってかつ前記第１の期間に主放射波を生成する辺に沿って配置され、前記第２の無線回路に接続される第２のアンテナと、
   前記第２の無線回路と前記第２のアンテナとの間に介挿される接続切替回路と
   を具備し、
   前記接続切替回路は、前記第２の期間に前記第２のアンテナを前記第２の無線回路に接続し、前記第１の期間には前記第２のアンテナを前記第１の無線回路と第１のアンテナとの接続点から当該第１のアンテナが送受信する無線周波信号の１／４波長離間した位置又はその近傍で前記接地パターンに接続することを特徴とする無線モジュール。

Images