JP2009302663A - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体のデザイン性を損なうことなく、小型化や薄型化に対応可能としながら、筐体に流れる逆方向のアンテナ電流を低減し、アンテナ特性を向上させる。
【解決手段】上部筐体１１と下部筐体１２と中間部筐体１３とを有し、縦開き状態と横開き状態とが可能な携帯無線機において、第２ヒンジ部材３２の回動によって横開き状態となった場合に、上部筐体１１のアンテナ素子１５が接続線路２５を介して下部筐体１２の第２回路基板２２上の無線回路２３と接続され、中間部筐体１３にある第１ヒンジ部材３１が接続導体２６、リアクタンス素子３５を介して下部筐体１２の第２回路基板２２のグランドに接地される。これにより、第１ヒンジ部材３１を地線として機能させ、対向する上部筐体１１と下部筐体１２とに流れる逆相のアンテナ電流を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば折り畳み型の筐体などの筐体内にアンテナを搭載した携帯無線機に関する。

例えば、携帯電話端末のような携帯無線機では、特許文献１に示される携帯電話機などのように、筐体は上側筐体と下側筐体とに分離され、上側筐体と下側筐体とがヒンジ部を介して連結されており、筐体の開閉や折り畳みが可能な構造のものが広く用いられている。

また、例えば特許文献２に開示されているように、２つのヒンジ部材を備え、２軸の自由度を持つ回動可能な筐体を用いた携帯型情報処理装置もある。この構成では、上側筐体の短い方の辺と下側筐体の短い方の辺とが近接する形態でそれらを開いた状態である縦開き状態と、上側筐体の長い方の辺と下側筐体の長い方の辺とが近接する形態でそれらを開いた状態である横開き状態とを使い分けることができる。

この種の携帯無線機にアンテナを搭載する場合に、アンテナ性能を向上させるための構成として、特許文献１においては、筐体内に配置されているシールドボックスをアンテナとして利用することや、上側筐体に設けられたシールドボックスをアンテナとして利用するために下側筐体と上側筐体のシールドボックスとをフレキシブルケーブルを介して電気的に接続することなどが開示されている。

また、携帯無線機において、大きさが限られている筐体等の空間を有効に利用し、高性能のアンテナを実現するために、筐体をアンテナとして利用する筐体ダイポールアンテナを構成することが可能である。例えば、上側筐体及び下側筐体のそれぞれの筐体自体を導電性の金属部材で構成したり、それぞれの筐体に筐体と同程度の大きさの導電性の金属フレームを配置したり、筐体内の回路基板のグランドパターンを用いて、これらの導電部をアンテナの一部分として使用することにより、筐体の大きさと同等の放射面積を有する高性能の筐体ダイポールアンテナを構成することができる。

また、アンテナ性能を向上させる他の技術として、例えば特許文献３には、局部平均ＳＡＲ (Specific Absorption Rate：電磁波吸収率) を低減するために、アンテナの給電点の近傍に、一端が接地され他端が解放されている導電性部材を設けた構成が開示されている。この例では、導電性部材を地線として利用し、導電性部材が共振するようにその長さが使用する周波数帯域の波長の１／４となっており、地板に流れるアンテナ電流を低減して低ＳＡＲ化を図っている。
特開２００２−３３５１８０号公報 特開２００３−６０７５９号公報 特開２００２−３５３７１９号公報

上記のような筐体ダイポールアンテナを構成する場合には、装置の使用時に、筐体を開いた状態とし、上側筐体の外形の一辺と下側筐体の外形の一辺とが隣り合って近接する状態で使用することになり、両筐体の一辺が互いに接近した状態になる。そして、通信時には、上側筐体に流れるアンテナ電流の方向と、下側筐体に流れるアンテナ電流の方向とが逆（電流の位相が逆）になり、これらが互いに接近した状態となる。このため、互いに近接して流れる逆方向のアンテナ電流が相互に打ち消し合い、全体のアンテナ電流が減少することになる。その結果、筐体ダイポールアンテナの有効な放射面積が減少し、十分なアンテナ利得が得られる周波数帯域が狭くなるという問題点がある。

特に、折り畳み可能な筐体を横開き状態で使用する場合には、上側筐体と下側筐体との近接する一辺の長さが長いため、アンテナ電流の打ち消しの程度も大きくなる。さらに、いわゆるワンセグ（商標）放送として放送されているテレビ番組のようなデジタル放送（ＤＴＶ）を受信するアンテナの場合、該当する周波数帯域（４７３〜７７０ＭＨｚ）の波長が筐体の大きさに対して比較的長く、しかも帯域が広いので、アンテナの特性の劣化が顕著になる。

上記問題点に対して、例えば導電性部材による地線を設け、アンテナ電流の分布状態を変更することが考えられる。しかしながら、このような地線は通常、筐体の外側に長く突出する形で設けることになるので、装置が大型化したり、筐体のデザイン性を損なうことになる。また、装置構成によっては、このような地線を配置するのが困難な場合もあるし、装置の小型化や薄型化に対応するのが困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、筐体のデザイン性を損なうことなく、小型化や薄型化に対応可能としながら、筐体に流れる逆方向のアンテナ電流を低減し、アンテナ特性を向上させることが可能な携帯無線機を提供することを目的とする。

本発明は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを相対的に回動もしくは移動可能な状態で連結するヒンジ部と、前記第１の筐体内に設けられる導電性部材を有してなるアンテナ素子と、前記第２の筐体内に設けられる回路基板と、前記回路基板に設けられ前記アンテナ素子と接続される無線回路と、前記ヒンジ部に配置され、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動させる互いに異なる回動軸を持つ導電性の第１のヒンジ部材及び第２のヒンジ部材と、前記回路基板に設けられ一端が接地されたリアクタンス素子と、前記第２のヒンジ部材の回動により前記第１の筐体と前記第２の筐体とが開いた状態で、前記第１のヒンジ部材と前記リアクタンス素子とを電気的に接続する接続体と、を備える携帯無線機を提供する。

上記構成により、第１のヒンジ部材を地線として機能させることが可能であり、近接して対向する第１の筐体と第２の筐体の筐体端部の辺同士を互いに逆方向に流れるアンテナ電流が低減され、逆相のアンテナ電流が打ち消し合う影響を抑制でき、アンテナ特性を向上させることが可能となる。また、ヒンジ部に設けられるヒンジ部材を地線に利用することにより、地線のために新たな構成部材を追加して設ける必要なく、地線の導体素子が筐体から突出したりすることも無いので、筐体のデザイン性を損なうことなく、小型化や薄型化に対応可能である。

また、本発明は、上記の携帯無線機であって、前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、長辺と短辺とを有する形状に構成され、前記第１の筐体と前記第２の筐体の長辺同士が近接して筐体が開いた状態で、前記第１のヒンジ部材が前記リアクタンス素子を介して前記回路基板に接地されるものを含む。
上記構成により、筐体の長辺同士が近接して筐体が開いた状態で、第１のヒンジ部材が地線として機能し、地線方向へのアンテナ電流が増加するので、近接して対向する筐体長辺の端部近傍において互いに逆方向に流れるアンテナ電流が低減され、逆相のアンテナ電流が打ち消し合う影響を抑制でき、アンテナ利得等の特性劣化を抑制することが可能となる。

また、本発明は、上記の携帯無線機であって、前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、前記第２のヒンジ部材の回動により前記長辺同士が近接して筐体が開いた横開き状態と、前記第１のヒンジ部材の回動により前記短辺同士が近接して筐体が開いた縦開き状態とに開閉可能であり、前記横開き状態で前記第１のヒンジ部材が前記リアクタンス素子を介して前記回路基板に接地されるものを含む。
上記構成により、横開き状態と縦開き状態とが可能な筐体において、筐体の長辺同士が近接して筐体が開いた横開き状態で、第１のヒンジ部材を地線として機能させ、アンテナ利得等の特性を改善することが可能となる。

また、本発明は、上記の携帯無線機であって、前記無線回路の接続経路を切り替える第１の切り替え回路と、前記第１のヒンジ部材の接続経路を切り替える第２の切り替え回路と、前記第１の切り替え回路及び前記第２の切り替え回路の接続状態を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第２のヒンジ部材の回動により前記第１の筐体と前記第２の筐体とが開いた状態では、前記第１の切り替え回路によって前記無線回路と前記アンテナ素子とを接続するとともに、前記第２の切り替え回路によって第１のヒンジ部材及び前記接続体と前記リアクタンス素子とを接続する第１の接続状態とし、前記第２のヒンジ部材の回動により前記第１の筐体と前記第２の筐体とが閉じた状態では、前記第１の切り替え回路によって前記無線回路と前記第２の切り替え回路とを接続するとともに、前記第２の切り替え回路によって前記第１のヒンジ部材及び前記接続体と前記第１の切り替え回路とを接続して、前記第１のヒンジ部材を前記無線回路と接続する第２の接続状態とするものを含む。
上記構成により、筐体の開いた状態によって、接続経路を切り替え、第１のヒンジ部材をリアクタンス素子を介して接地して地線として機能させたり、第１のヒンジ部材を無線回路と接続してアンテナへの接続経路として用いることが可能となる。

また、本発明は、上記の携帯無線機であって、前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、長辺と短辺とを有する形状に構成され、前記第２のヒンジ部材の回動により前記長辺同士が近接して筐体が開いた横開き状態と、前記第１のヒンジ部材の回動により前記短辺同士が近接して筐体が開いた縦開き状態とに開閉可能であり、前記制御回路は、前記横開き状態で前記第１の接続状態とし、前記縦開き状態で前記第２の接続状態とするものを含む。
上記構成により、横開き状態と縦開き状態とが可能な筐体において、接続経路を切り替え、横開き状態で第１のヒンジ部材をリアクタンス素子を介して接地して地線として機能させたり、縦開き状態で第１のヒンジ部材を無線回路と接続してアンテナへの接続経路として用いることが可能となる。

また、本発明は、上記の携帯無線機であって、前記ヒンジ部を経由して配置され前記アンテナ素子と前記回路基板とを電気的に接続するケーブルと、前記アンテナ素子と前記無線回路とを電気的に接続する接続線路とを備えるものを含む。
上記構成により、比較的大きいアンテナ電流が流れるケーブルの近傍にある第１のヒンジ部材を地線として機能させ、より効果的に逆相のアンテナ電流を低減することができ、アンテナ利得等の特性を改善することが可能となる。

また、本発明は、上記の携帯無線機であって、前記第１の筐体及び前記第２の筐体の短辺方向の電気長が、前記無線回路の動作周波数の波長の１／４より短く構成されているものを含む。
上記構成により、第１の筐体及び第２の筐体の短辺方向の電気長が無線回路の動作周波数の波長の１／４より短く、長辺方向の電気長がこれより長くて、近接して対向する筐体端部近傍を流れる逆相のアンテナ電流の影響が大きい場合であっても、第１のヒンジ部材を地線として機能させ、筐体のデザイン性を損なうことなく、小型化や薄型化に対応可能としながら、アンテナ利得等の特性を改善することが可能となる。

本発明によれば、筐体のデザイン性を損なうことなく、小型化や薄型化に対応可能としながら、筐体に流れる逆方向のアンテナ電流を低減し、アンテナ特性を向上させることが可能な携帯無線機を提供できる。

本実施形態では、携帯無線機の一例として、携帯電話等の移動体通信システムにおいて用いられる、セルラー無線通信機能とデジタル放送受信機能とを備える携帯電話端末等に本発明の携帯無線機を適用した構成例を示す。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る携帯無線機の主要部の構成を表す平面図である。本実施形態の携帯無線機は、折り畳み可能な筐体を備えた携帯電話端末に適用可能な構成例である。第１の実施形態の携帯無線機の筐体は、第１の筐体としての上部筐体１１と、第２の筐体としての下部筐体１２と、それらの連結部分に設けられたヒンジ部としての比較的小さい中間部筐体１３とを有して構成されている。上部筐体１１と下部筐体１２とは、短辺側の一辺において回動して開閉する縦開き状態と、長辺側の一辺において回動して開閉する横開き状態とが可能になっている。図１は横開き状態での構成を示している。また、図２は第１の実施形態の携帯無線機の横開き状態での外観を示す正面図、図３は第１の実施形態の携帯無線機の縦開き状態での外観を示す正面図である。上部筐体１１及び下部筐体１２は、細長い矩形の形状に形成されている。図１〜３において、上部筐体１１及び下部筐体１２の長辺を１１ａ，１２ａ、短辺を１１ｂ，１２ｂで示している。

中間部筐体１３の内部には、第１のヒンジ部材としての第１ヒンジ部材３１と、第２のヒンジ部材としての第２ヒンジ部材３２とが設けられている。第１ヒンジ部材３１は、図１中にＹで示した軸の位置を中心として矢印Ａ１方向に相対的に回動可能な状態で、下部筐体１２及び中間部筐体１３と上部筐体１１とを連結している。また、第２ヒンジ部材３２は、図１中にＸで示した軸の位置を中心として矢印Ａ２方向に相対的に回動可能な状態で、下部筐体１２と中間部筐体１３及び上部筐体１１とを連結している。すなわち、上部筐体１１は、中間部筐体１３を介して下部筐体１２と連結され支持されている。

したがって、携帯無線機の筐体は、２軸の自由度を有し変形可能な構成になっている。例えば、上部筐体１１と下部筐体１２とが重なった状態から、第２ヒンジ部材３２によって軸Ｘを中心として矢印Ａ２方向に上部筐体１１を中間部筐体１３に対して回動させることにより、図１及び図２に示すように、下部筐体１２の図中上端の長辺１２ａと、上部筐体１１の図中下端の長辺１１ａとが近接している横長形状の状態で、筐体を開いた横開き状態にすることができる。また、逆方向に回動させれば、筐体を折り畳んで上部筐体１１と下部筐体１２とが重なった状態にすることができる。

また、上部筐体１１と下部筐体１２とが重なった状態から、第１ヒンジ部材３１によって軸Ｙを中心として矢印Ａ１方向に筐体を回動させれば、図３に示すように、下部筐体１２の図中上端の短辺１２ｂと、上部筐体１１の図中下端の短辺１１ｂとが中間部筐体１３を間に挟んで互いに近接する細長い形状の状態で、筐体を開いた縦開き状態にすることができる。また、逆方向に回動させれば、筐体を折り畳んで上部筐体１１と下部筐体１２とが重なった状態にすることができる。したがって、この筐体は、縦開き状態と、横開き状態と、閉じた状態との３種類のいずれの状態でも使用することができる。

そして、上部筐体１１には第１回路基板２１が設けられ、下部筐体１２には第２回路基板２２が設けられている。一般的な携帯電話端末の場合と同様に、上部筐体１１には、液晶表示装置等からなる表示部５１やそれに関連する電気回路が搭載され、これらの構成要素は第１回路基板２１上に配置されている。また、下部筐体１２には、制御部や無線部等を含む様々な電気回路や操作部５２などが搭載され、これらの構成要素は第２回路基板２２上に配置されている。

また、下部筐体１２の第２回路基板２２と上部筐体１１の第１回路基板２１との間は接続ケーブル３６を介して電気的に接続されている。接続ケーブル３６は、同軸ケーブルを有して構成される可撓性のケーブルであり、中間部筐体１３のヒンジ部内を挿通されている。この接続ケーブル３６によって、第１回路基板２１の電源ライン、アースライン、必要な信号ライン等が第２回路基板２２と電気的に接続されている。接続ケーブル３６の同軸ケーブルのシールド導体は、第１回路基板２１上のグランド及び第２回路基板２２上のグランドと接続されている。図１の例では、接続ケーブル３６は、中間部筐体１３のヒンジ部内部を経由する経路を通って第１回路基板２１と第２回路基板２２とを接続している。そして、接続ケーブル３６の一端がコネクタ３６ａを介して第２回路基板２２の中間部筐体１３側の端部近傍（図１における左側端部近傍）と接続され、接続ケーブル３６の他端がコネクタ３６ｂを介して第１回路基板２１の中間部筐体１３側の端部近傍（図１における左側端部近傍）と接続されている。

本実施形態の携帯無線機は、無線機能として、デジタル放送（ＤＴＶ）を受信するためのデジタル放送受信機能を搭載している。そして、デジタル放送受信用のアンテナとして、筐体自体を利用してアンテナとして動作させる筐体ダイポールアンテナを構成している。なお、図示しないが、携帯電話端末として、音声通話やパケット通信などのための通信回線を確保するために使用されるセルラー無線通信機能を搭載することもできる。

第２回路基板２２には、デジタル放送受信用の無線回路２３が配置されている。無線回路２３は、デジタル放送に用いられる周波数帯域の無線信号の受信処理を行うもので、ここでは、デジタル放送受信に４７３〜７７０ＭＨｚの周波数帯域を使用するものとする。なお、セルラー無線通信機能を搭載する場合は、セルラー無線通信機能のための無線回路及びアンテナが設けられる。セルラー無線通信には、例えば８００ＭＨｚ帯（８３０〜８８５ＭＨｚ）の周波数帯域が使用され、アンテナとしてはモノポールアンテナなどが用いられる。

携帯無線機の筐体は、上部筐体１１の主要部分がアンテナ素子１５である導電性の金属フレームによって形成されており、筐体の形状と同等の大きさの放射面積を有している。また、下部筐体１２も同様に主要部分がアンテナ素子となる導電性の金属フレームによって形成されている。図１に示した横開き状態においては、導電体で構成されている接続線路２５により、中間部筐体１３とは反対側の筐体端部近傍において、下部筐体１２の第２回路基板２２と上部筐体１１のアンテナ素子１５とが電気的に接続される。この際、接続線路２５の一端はアンテナ素子１５と接続され、他端は整合回路２４と接続され、整合回路２４を介して無線回路２３の入力端子と接続されている。すなわち、横開き状態では、接続線路２５をアンテナへの接続経路として利用し、筐体ダイポールアンテナの一部分であるアンテナ素子１５が無線回路２３と接続される。このような構成により、上部筐体１１のアンテナ素子１５と下部筐体１２の第２回路基板２２のグランドパターンとによって２つの筐体をアンテナ素子とした筐体ダイポールアンテナを機能させることができる。図３に示した縦開き状態では、上部筐体１１と下部筐体１２とが電磁結合して筐体ダイポールアンテナとして機能する。なお、縦開き状態においても、接続線路２５とは別の接続部材を用いてアンテナ素子１５への接続経路を形成してもよい。

また、中間部筐体１３の内部に設けられている第１ヒンジ部材３１は、導電性の金属部材により構成されている。本実施形態では、この第１ヒンジ部材３１を地線として利用する。第１ヒンジ部材３１と下部筐体１２の第２回路基板２２との間には、弾性変形可能な細長い導電部材からなる接続体としての接続導体２６が設けられている。接続導体２６は、一端がリアクタンス素子３５を介して第２回路基板２２上のグランドに接続されて接地され、他端が第１ヒンジ部材３１と接触導通しており、第２回路基板２２と第１ヒンジ部材３１とを電気的に接続するものである。リアクタンス素子３５としては、例えば４７ｎＨのコイルを用いる。

ここで、第１ヒンジ部材３１及び接続導体２６で構成される、地線として機能する導体素子の電気長Ｌ１は、無線回路２３が受信する無線信号の周波数帯域（動作周波数帯域）の波長λの１／４程度（例えば約１００ｍｍ）にするのが望ましい。ただし、電気長Ｌ１が（１／４）λより短い場合でも、リアクタンス素子３５を設けることで第１ヒンジ部材３１を利用して地線として機能させることが可能である。また、横開き状態において、両筐体が近接する長辺１１ａ，１２ａ及び接続ケーブル３６の位置から第１ヒンジ部材３１までの距離Ｌ２については、動作周波数帯域の波長λの１／４未満としている。なお、上部筐体１１及び下部筐体１２のそれぞれの長手方向の長さ（長辺方向の電気長）Ｌａは、例えば動作周波数帯域の波長λの１／４程度（約１００ｍｍ）とし、短手方向の長さ（短辺方向の電気長）Ｌｂは、Ｌａよりも短く、すなわち動作周波数帯域の波長λの１／４未満となっている。

図４は地線を設けない場合の筐体上のアンテナ電流の分布状態を例示する模式図である。折り畳み型の筐体を持つ携帯無線機において筐体ダイポールアンテナを機能させる場合には、通常、上部筐体１１及び下部筐体１２におけるアンテナ電流の分布状態は図４に示すような状態になる。ここで、上部筐体１１と下部筐体１２とが近接している端部近傍においては、上部筐体１１において流れるアンテナ電流６１と、下部筐体１２において流れるアンテナ電流６２とが互いに逆方向になる（互いに逆相の電流が流れる）ため、両者のアンテナ電流が互いに打ち消し合うことになる。これにより、全体のアンテナ電流が減少し、筐体ダイポールアンテナ全体の有効な放射面積が減少する。アンテナの放射面積が減少すると、十分なアンテナ利得が得られる周波数帯域が狭くなり、アンテナの特性が劣化する。

特に、横開き状態では、上部筐体１１と下部筐体１２とが近接する辺（長辺１１ａ、１２ａ）が長くなる。長辺１１ａ、１２ａの長さ（電気長）Ｌａは、動作周波数帯域の波長λの１／４程度（約１００ｍｍ）となっており、動作周波数帯域の波長に対して長辺１１ａ、１２ａの電気長が占める割合が大きくなるので、逆相電流によるアンテナ電流の打ち消しの影響も大きくなる。また、デジタル放送受信用のアンテナとして用いる場合、該当する周波数帯域（４７３〜７７０ＭＨｚ）の波長が筐体の大きさに対して比較的長く、しかも帯域が広いので、アンテナの特性の劣化が顕著になる。そこで、このような逆相電流を低減し、アンテナ電流が打ち消し合う影響による特性の劣化を抑制するための対策として、地線を設けることが考えられる。

図５は携帯無線機において地線を設けた他の構成例を示す平面図である。図５の構成例では、上部筐体１１に地線となる導体素子６５を設けている。導体素子６５は、一端がリアクタンス素子６６を介して上部筐体１１の第１回路基板２１上のグランドに接続されて接地され、他端が上部筐体１１より突出している。ここで、地線として機能する導体素子６５及びリアクタンス素子６６の電気長は、無線回路２３の動作周波数帯域の波長λの１／４程度（例えば約１００ｍｍ）とし、横開き状態において、両筐体が近接する長辺１１ａ，１２ａ及び接続ケーブル３６の位置から導体素子６５までの距離Ｌ２は、動作周波数帯域の波長λの１／４未満としている。

図６は地線を設けた場合の筐体上のアンテナ電流の分布状態を例示する模式図である。筐体ダイポールアンテナを機能させる際に、地線を設けることで、筐体上のアンテナ電流の分布状態が変化する。上部筐体１１と下部筐体１２が近接する長辺１１ａ，１２ａ及び接続ケーブル３６の位置から、動作周波数帯域の波長λの１／４未満の近い位置に、地線となる導体素子６５を設けることで、リアクタンス素子６６を含めた導体素子６５が所定の周波数で共振し、導体素子６５が存在している方向へのアンテナ電流６３が増大する。その結果、上部筐体１１と下部筐体１２とが近接している端部近傍における長辺１１ａ，１２ａに沿う方向のアンテナ電流６１、６２が減少し、互いに打ち消される逆相電流が減少するので、アンテナの放射面積の減少が抑制される。

図７は筐体ダイポールアンテナのアンテナ特性として、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示した特性図である。図７の特性図はコンピュータを用いたシミュレーションによる結果を示しており、（ａ）は地線を設けない場合、（ｂ）は地線を設けた場合のそれぞれの特性を示している。図４のように逆相電流によってアンテナ電流が減少し、アンテナの放射面積が減少すると、図７（ａ）に示すようにＶＳＷＲが十分に小さい（良い）所望のアンテナ利得が得られる周波数帯域が狭くなり、アンテナの特性が劣化する（低い周波数でのＶＳＷＲが大きく（悪く）、アンテナ特性の劣化が顕著である）。特に、デジタル放送のように広い周波数帯域（４７３〜７７０ＭＨｚ）の電波を受信する必要がある用途では顕著になる。これに対し、図５のように地線を設けてアンテナ電流の減少を抑制した場合は、図７（ｂ）に示すようにＶＳＷＲが改善される。具体的には、地線の共振によって低い周波数領域でのＶＳＷＲ特性が改善され、広帯域化を図ることができた。図５の構成例では、動作周波数帯域におけるアンテナ利得を約５ｄＢ程度改善することが可能となる。

ただし、図５の構成例のように、線状の導体素子６５を地線として設ける場合には、導体素子が筐体の外側に突出する形で配置されたり、導体素子を配置するためのスペースを確保するために筐体が大型化する場合がある。そこで、図１に示した実施形態のように、ヒンジ部がある中間部筐体１３に設けられている導電性の第１ヒンジ部材３１を利用して、地線として機能させる構成としている。この場合、リアクタンス素子３５を含む第１ヒンジ部材３１及び接続導体２６で構成される導体素子が無線回路２３の動作周波数帯域で共振し、これが地線として機能するため、図６に示した例と同様に筐体ダイポールアンテナのアンテナ電流の分布状態が変化する。すなわち、第１ヒンジ部材３１に向かって流れるアンテナ電流が増大し、上部筐体１１と下部筐体１２とが近接している長辺１１ａ，１２ａ近傍における互いに逆方向のアンテナ電流が減少する。

また、接続ケーブル３６は、中間部筐体１３の内部を挿通されており、第１ヒンジ部材３１と近い位置に配置されている。実験によれば、第１回路基板２１と第２回路基板２２とを接続する接続ケーブル３６には、比較的大きなアンテナ電流が流れることが分かっている。したがって、接続ケーブル３６を第１ヒンジ部材３１に近い位置に配置することで、地線として機能する第１ヒンジ部材３１が筐体ダイポールアンテナ上のアンテナ電流の分布状態に及ぼす影響が大きくなり、逆相電流の打ち消しによるアンテナ電流の減少を効果的に抑制できる。これにより、アンテナ特性を改善でき、広帯域の筐体ダイポールアンテナを実現可能となる。図１の構成例では、コンピュータを用いたシミュレーションによれば、図５の構成例と同様に地線の共振によって低い周波数領域でのＶＳＷＲ特性が改善され、動作周波数帯域におけるアンテナ利得を約３ｄＢ程度改善することが可能となる。

このように、本実施形態によれば、第１ヒンジ部材３１を地線として機能させることにより、地線のために新たな構成部材を追加して設ける必要なく、地線の機能を持たせることができ、近接して対向する筐体端部の辺同士を流れる筐体ダイポールアンテナの逆相電流を低減させることが可能となる。これによって、アンテナの放射面積の減少を抑制でき、ＶＳＷＲ等の特性劣化を抑制してアンテナ特性を改善することができる。この場合、地線の導体素子が筐体から突出したりすることも無く、追加の配置スペースも不要であるので、筐体のデザイン性の向上を図ることができ、小型化、薄型化にも容易に対応可能になる。

（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施形態に係る携帯無線機の主要部の構成を表す平面図である。第２の実施形態は第１の実施形態の変形例であり、地線となる第１ヒンジ部材３１の接続を開閉状態によって切り替える構成を設けたものである。ここでは、上述した第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態の携帯無線機は、下部筐体１２の第２回路基板２２上に、無線回路２３、整合回路２４に加えて、第１の切り替え回路としての第１切り替え回路４１、第２の切り替え回路としての第２切り替え回路４２、制御回路４３、整合回路２７を備えている。その他は第１の実施形態と同様である。

第１切り替え回路４１は無線回路２３とアンテナとの接続経路を切り替えるためのスイッチ回路であり、第２切り替え回路４２は第１ヒンジ部材３１及び接続導体２６の接続経路を切り替えるためのスイッチ回路である。これらの第１切り替え回路４１及び第２切り替え回路４２は、制御回路４３から出力される制御信号によって接続状態が切り替え可能となっている。

第１切り替え回路４１の一方の接続端子４１ａは整合回路２４を介して接続線路２５、アンテナ素子１５と接続されており、第１切り替え回路４１の他方の接続端子４１ｂは整合回路２７を介して第２切り替え回路４２と接続されている。また、第１切り替え回路４１の共通端子４１ｃは無線回路２３の入力端子と接続されている。

第２切り替え回路４２の一方の接続端子４２ａはリアクタンス素子３５を介して接地されており、第２切り替え回路４２の他方の接続端子４２ｂは整合回路２７を介して第１切り替え回路４１の他方の接続端子４１ｂと接続されている。また、第２切り替え回路４２の共通端子４２ｃは接続導体２６と接続され、接続導体２６を介して第１ヒンジ部材３１に導通している。

制御回路４３は、第１切り替え回路４１、第２切り替え回路４２に対して同じ制御信号を出力し、これらの第１切り替え回路４１及び第２切り替え回路４２の接続状態の切り替え制御を行う。この際、制御回路４３は、携帯無線機の筐体の横開き状態の有無を図示しないセンサ（例えばスイッチ、磁石とホール素子等）によって検知し、筐体の横開き状態に応じて、第１切り替え回路４１及び第２切り替え回路４２の接続状態をそれぞれ自動的に切り替える。

図９は第２の実施形態の携帯無線機の横開き状態における電気回路の接続状態を表すブロック図である。図１０は第２の実施形態の携帯無線機の縦開き状態における電気回路の接続状態を表すブロック図である。

筐体が横開き状態の場合には、制御回路４３は、第１の接続状態として、図９に示すように、第１切り替え回路４１の接続端子４１ａと共通端子４１ｃとが接続され、第２切り替え回路４２の接続端子４２ａと共通端子４２ｃとが接続されるように接続状態を制御する。また、筐体が縦開き状態（横開きではない状態）の時には、制御回路４３は、第２の接続状態として、図１０に示すように、第１切り替え回路４１の接続端子４１ｂと共通端子４１ｃとが接続され、第２切り替え回路４２の接続端子４２ｂと共通端子４２ｂとが接続されるように接続状態を制御する。

これにより、横開き状態の時には、図１に示した第１の実施形態と同様に、アンテナ素子１５が接続線路２５、整合回路２４、第１切り替え回路４１を経由して無線回路２３の入力端子と接続され、同時に、第１ヒンジ部材３１が接続導体２６、第２切り替え回路４２及びリアクタンス素子３５を介して接地される。

一方、縦開き状態の時には、無線回路２３の入力端子は接続線路２５及び整合回路２４から電気的に切り離され、代わりに第１切り替え回路４１、整合回路２７、第２切り替え回路４２を介して接続導体２６及び第１ヒンジ部材３１と電気的に接続される。また、リアクタンス素子３５は接続導体２６及び第１ヒンジ部材３１から切り離される。

このように、横開き状態では、第１ヒンジ部材３１及び接続導体２６がリアクタンス素子３５を介して接地され、第１ヒンジ部材３１が地線として機能する。これに対し、縦開き状態では、第１ヒンジ部材３１及び接続導体２６がリアクタンス素子３５から切り離され、無線回路２３に接続されるアンテナの一部として、アンテナ素子１５への接続経路として機能する。この場合、上部筐体１１のアンテナ素子１５と第１ヒンジ部材３１とは直接接続されていないが、近接して配置されているため、無線周波数では電磁的に結合して上部筐体１１及び下部筐体１２が筐体ダイポールアンテナとして動作する。なお、縦開き状態の時には、第１ヒンジ部材３１と上部筐体１１のアンテナ素子１５とを電気的に接続するような構成としても良い。

この第２の実施形態では、上部筐体１１の長辺１１ａと下部筐体１２の長辺１２ａとが互いに近接する横開き状態のように、逆相のアンテナ電流が打ち消し合う影響が大きい状態においては、第１ヒンジ部材３１を地線として機能させることにより、筐体に流れる逆相電流を低減し、筐体ダイポールアンテナの特性を改善して広帯域化することができる。また、上部筐体１１の短辺１１ｂと下部筐体１２の短辺１２ｂとが互いに近接する縦開き状態においては、逆相のアンテナ電流の影響が小さくなるので、特に地線を設けず、第１ヒンジ部材３１をアンテナもしくはアンテナの接続経路として利用することにより、第１ヒンジ部材３１を有効に活用でき、筐体の小型化等に役立てることができる。

上述したように、本実施形態では、複数に分離した筐体を筐体ダイポールアンテナとして使用する場合に、導電性のヒンジ部材をリアクタンス素子を介してグランドに接地し、地線として利用することで、近接して対向する両筐体に流れる逆相電流を低減し、アンテナ電流が打ち消し合う影響を抑制でき、広帯域に渡って十分なアンテナ利得を得ることができる。しかも、地線を設けるために、他の導電部材を追加したり、筐体の外側に突出する導体素子を設ける必要がないため、筐体のデザイン性を阻害することがなく、筐体の小型化や薄型化を妨げる要因を回避できる。

なお、上述した実施形態においては、セルラー通信機能とデジタル放送受信機能とを搭載した携帯電話端末に本発明を適用する場合を示したが、他の種々の無線通信機能や放送受信機能を備える携帯電話端末や携帯型情報端末（ＰＤＡ）、その他の電子機器などの小型の携帯無線機にも同様に適用可能である。

なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、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。

本発明は、筐体のデザイン性を損なうことなく、小型化や薄型化に対応可能としながら、筐体に流れる逆方向のアンテナ電流を低減し、アンテナ特性を向上させることが可能となる効果を有し、例えば折り畳み型の筐体などの筐体内にアンテナを搭載した携帯無線機等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る携帯無線機の主要部の構成を表す平面図 第１の実施形態の携帯無線機の横開き状態での外観を示す正面図 第１の実施形態の携帯無線機の縦開き状態での外観を示す正面図 地線を設けない場合の筐体上のアンテナ電流の分布状態を例示する模式図 携帯無線機において地線を設けた他の構成例を示す平面図 地線を設けた場合の筐体上のアンテナ電流の分布状態を例示する模式図 筐体ダイポールアンテナのアンテナ特性を示した特性図 本発明の第２の実施形態に係る携帯無線機の主要部の構成を表す平面図 第２の実施形態の携帯無線機の横開き状態における電気回路の接続状態を表すブロック図 第２の実施形態の携帯無線機の縦開き状態における電気回路の接続状態を表すブロック図

符号の説明

１１ 上部筐体
１２ 下部筐体
１３ 中間部筐体
１５ アンテナ素子
２１ 第１回路基板
２２ 第２回路基板
２３ 無線回路
２４，２７ 整合回路
２５ 接続線路
２６ 接続導体
３１ 第１ヒンジ部材
３２ 第２ヒンジ部材
３５ リアクタンス素子
３６ 接続ケーブル
４１ 第１切り替え回路
４２ 第２切り替え回路
４３ 制御回路
５１ 表示部
５２ 操作部

Claims (7)

1. 第１の筐体と、
   第２の筐体と、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体とを相対的に回動もしくは移動可能な状態で連結するヒンジ部と、
   前記第１の筐体内に設けられる導電性部材を有してなるアンテナ素子と、
   前記第２の筐体内に設けられる回路基板と、
   前記回路基板に設けられ前記アンテナ素子と接続される無線回路と、
   前記ヒンジ部に配置され、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを回動させる互いに異なる回動軸を持つ導電性の第１のヒンジ部材及び第２のヒンジ部材と、
   前記回路基板に設けられ一端が接地されたリアクタンス素子と、
   前記第２のヒンジ部材の回動により前記第１の筐体と前記第２の筐体とが開いた状態で、前記第１のヒンジ部材と前記リアクタンス素子とを電気的に接続する接続体と、
   を備える携帯無線機。
2. 請求項１に記載の携帯無線機であって、
   前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、長辺と短辺とを有する形状に構成され、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体の長辺同士が近接して筐体が開いた状態で、前記第１のヒンジ部材が前記リアクタンス素子を介して前記回路基板に接地される携帯無線機。
3. 請求項２に記載の携帯無線機であって、
   前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、前記第２のヒンジ部材の回動により前記長辺同士が近接して筐体が開いた横開き状態と、前記第１のヒンジ部材の回動により前記短辺同士が近接して筐体が開いた縦開き状態とに開閉可能であり、
   前記横開き状態で前記第１のヒンジ部材が前記リアクタンス素子を介して前記回路基板に接地される携帯無線機。
4. 請求項１に記載の携帯無線機であって、
   前記無線回路の接続経路を切り替える第１の切り替え回路と、
   前記第１のヒンジ部材の接続経路を切り替える第２の切り替え回路と、
   前記第１の切り替え回路及び前記第２の切り替え回路の接続状態を制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、
   前記第２のヒンジ部材の回動により前記第１の筐体と前記第２の筐体とが開いた状態では、前記第１の切り替え回路によって前記無線回路と前記アンテナ素子とを接続するとともに、前記第２の切り替え回路によって第１のヒンジ部材及び前記接続体と前記リアクタンス素子とを接続する第１の接続状態とし、
   前記第２のヒンジ部材の回動により前記第１の筐体と前記第２の筐体とが閉じた状態では、前記第１の切り替え回路によって前記無線回路と前記第２の切り替え回路とを接続するとともに、前記第２の切り替え回路によって前記第１のヒンジ部材及び前記接続体と前記第１の切り替え回路とを接続して、前記第１のヒンジ部材を前記無線回路と接続する第２の接続状態とする携帯無線機。
5. 請求項４に記載の携帯無線機であって、
   前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、長辺と短辺とを有する形状に構成され、前記第２のヒンジ部材の回動により前記長辺同士が近接して筐体が開いた横開き状態と、前記第１のヒンジ部材の回動により前記短辺同士が近接して筐体が開いた縦開き状態とに開閉可能であり、
   前記制御回路は、前記横開き状態で前記第１の接続状態とし、前記縦開き状態で前記第２の接続状態とする携帯無線機。
6. 請求項１に記載の携帯無線機であって、
   前記ヒンジ部を経由して配置され前記アンテナ素子と前記回路基板とを電気的に接続するケーブルと、前記アンテナ素子と前記無線回路とを電気的に接続する接続線路とを備える携帯無線機。
7. 請求項２、３、５のいずれか一項に記載の携帯無線機であって、
   前記第１の筐体及び前記第２の筐体の短辺方向の電気長が、前記無線回路の動作周波数の波長の１／４より短く構成されている携帯無線機。

Images