JP4388435B2 - 携帯無線端末 - Google Patents

Description

本発明は携帯電話機、移動無線機等に使用する携帯無線端末に係り、特に通話時に於ける利得を改善した携帯無線端末に関する。

従来の携帯無線端末の一例について説明するに、現在広く普及されている折り畳み式の携帯電話は、折り畳み式の上下筐体（ケース）にわたって、第一のエレメントと第二のエレメントを金属性あるいは導電性のヒンジ等を用いて接続しているものがある。例えば、特許文献１では、第一エレメントとヒンジ部を導通させ、ヒンジ部と第二エレメント間にギャップを設け、このギャップ間で給電を行い、携帯電話全体でダイポールアンテナを構成して動作させており、９００MHz帯の携帯電話での使用状態において良好なアンテナ特性を得ている。

図２４は、従来の折り畳み式の携帯無線電話を示す。図中、１は第一エレメント、２は第二エレメント、３は給電点、４は給電ライン、５は無線部、６はヒンジ部、７は下ケース、８は上ケースである。現行の携帯電話に用いられているサイズとして、長さにあっては、上ケース８は７０〜９０ｍｍ、下ケースは８０ｍｍ〜１００ｍｍ程度であり、幅は４０〜５０ｍｍ程度である。今、第一エレメントの長さが９０ｍｍ、第二エレメントの長さが９５ｍｍの携帯電話を想定すると、その運用周波数帯域が８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの携帯電話システムでは、図２５の実線のような垂直偏波が得られ、１／２波長ダイポールアンテナ（破線）に近い放射特性が得られる。ところで、このような折り畳み式筐体を用いた幅広のダイポールアンテナ構成では、運用周波数が１９００ＭＨｚ等の高い周波数帯域では、エレメントの幅が１／４波長程度となり図２６のように垂直（破線）、水平（実線）の両偏波成分が放射される。
特開２００４−０５６４２６号公報

しかしながら、このようなダイポールアンテナ構成では、携帯無線端末を折り畳んだ際、上下のエレメント上に流れる電流が互いに逆相となり放射しないという課題を有し、運用周波数帯域の波長に対して幅広のダイポールアンテナ構成では、電流分布が上下エレメントのギャップ間に集中し、人体からの影響が大きく通話時利得が劣化するという課題を有している。

本発明は、上記課題を解決し、人体による影響が少なく、かつ折り畳み時においても高利得となるアンテナ特性を得る携帯無線端末を提供することを目的とする。

本発明の折り畳み式携帯無線端末は、第一筐体と、第二筐体と、地板又は導電性の筐体から構成され、前記第一筐体に設けられる第一エレメントと、地板又は導電性の筐体から構成され、前記第二筐体に設けられる第二エレメントと、前記第一エレメントと前記第二エレメントとの間であって前記地板又は前記筐体の中央以外の位置に設けられた給電点とによりダイポールアンテナを構成する折りたたみ式携帯無線端末であって、前記第一エレメント又は前記第二エレメント上に前記給電点を基点とするスロットを形成し、前記第一エレメントと前記第二エレメントとの間に給電する構成を採る。

上記構成によれば、ダイポールアンテナ構成から放射される放射成分と直行する偏波成分を前記スロットから放射させることができるので、通話状態における利得を向上させることができる。

この発明によれば、ダイポールアンテナ構成の第一又は第二エレメント上に給電点を基点とするスロットを配置したことで、スロットの長さを第一の運用周波数帯域に対して、略１／４波長以上とすることができ、ダイポールアンテナ構成から放射される放射成分と直行する偏波成分が前記スロットから放射させ、通話状態における利得を向上させることができる。

本発明の骨子は、第一又は第二エレメントの少なくとも一方に上下方向にわたってスロットを形成することである。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態の詳細を説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１の携帯無線端末の構成図（正面図）である。図１において、１は面状の第一エレメント、２は面状の第二エレメント、３は給電点、４は給電線、５は無線部、６はヒンジ、７は上ケース（第一筐体）、８は下ケース（第二筐体）を示す。携帯無線端末は、地板又は導電性の筐体から構成される第一エレメント１及び第二エレメント２を有する。携帯無線端末には、第一エレメント１及び第二エレメント２との間に給電点３が設けられ、給電点３は地板又は筐体の中央部以外の位置に配置される。この結果、第一エレメント１、第二エレメント２及び給電点３はダイポールアンテナを構成する。この第一エレメント１又は／及び第二エレメント２上には、給電点３を基点とするスロット９が形成される。このスロット９の長さは第一の運用周波数帯域に対して、略１／４波長以上とする。

このように、本実施の形態によれば、第一エレメント１のみにスロット９が形成された場合（図１（ａ））でも、従来のダイポールアンテナ構成の電流分布（図２（ｂ））と比較して、図２（ａ）に示すように上ケース７に設けたスロット９により電流分布を第一エレメント１の上方まであげることができる。なお、第二エレメント２のみにスロット９が形成された場合（図１（ｂ））であっても同様の電流分布を得る。また、このスロット９により、図３（ａ）に示す放射特性のように実線にて示す水平偏波成分が、スロットがない従来の放射特性である図３（ｂ）と比較してＸ軸方向において変化し、スロットがある場合、第一エレメント１及び第二エレメント２からなるダイポールアンテナ構成から放射される放射成分と直行する水平偏波成分を前記スロットからも放射させ、通話状態において携帯無線端末を傾けた際に基地局からの到来偏波と一致するため、利得を向上させることができる。

（実施の形態２）
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図４において、図１と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図４（ａ）に示すように、実施の形態２の携帯無線端末は、第一エレメント１上に構成されたスロット９の給電点３側を切欠いて開口とし、更にこの開口部にアンテナ切り替え用短絡スイッチ１０、１１を配置したものである。すなわち、給電点３につながるスロット９の図中右側の第一エレメント１をスロット９の図中左側の第一エレメント１に接続するアンテナ切り替え用短絡スイッチ１０と、第一エレメント１と第二エレメント２を接続するアンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を配置している。

このように、本実施の形態によれば、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を短絡し、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を開放することにより、実施の形態１に示したアンテナ構成（図１（ａ））と同等となり、更に、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を開放とし、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を短絡することにより、短絡スイッチの切り替えによりアンテナ構成及びその指向性を切り替え、かつ、図５に示すような電流分布として、図６に示すように水平偏波成分を前記スロットからも放射させることにより、通話状態における利得を更に向上させることができる。

なお、図４（ｂ）にも示すように、第二エレメント２上にスロット９、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０、１１を配置しても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図７において、図１及び図４と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図７（ａ）に示すように、実施の形態３の携帯無線端末は第一エレメント１上に構成されたスロット９に給電点３側を始点とし、第一の運用周波数以上の第二の運用周波数に対して１／４波長以上の位置に周波数切り替え用短絡スイッチ１２を配置したものである。すなわち、スロット９の図中右側の第一エレメント１をスロット９の図中左側の第一エレメント１に接続する周波数切り替え用短絡スイッチ１２を上述の１／４波長以上の位置に配置したものである。

このように、本実施の形態によれば、第一の運用周波数を１５００ＭＨｚとすると、図７（ａ）に示すようにスロット９は第一の運用周波数の1／４波長以上（λ₀／４以上）の長さのスロット９が動作し、その電流分布は図８のようになり、図９に示す放射特性となり、水平偏波成分を前記スロット９からも放射させ、通話状態における利得を更に向上させることができる。また、第二の運用周波数帯を１９００ＭＨｚとすると、周波数切り替え用短絡スイッチ１２にて、スロット９を短絡することにより、この第二の運用周波数ではスロット９の長さが短くなる。

例えば、周波数切り替え用短絡スイッチ１２を開口端から実施の形態１で示したスロット９の長さと同等とすると、図２（ａ）に示す電流分布と同等となり、放射特性も図３（ａ）と同等となる。更に、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０及び１１を切り替えることにより、複数の周波数で、かつ、アンテナの切り替えも可能とし、指向性特性を変化させ、通話状態、待受け状態における利得を向上させることができる。

なお、図７（ｂ）にも示すように、第二エレメント２上にスロット９、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０、１１及び周波数切り換え用短絡スイッチ１２を配置しても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態４の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図１０において、図１及び図４と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１０（ａ）に示すように、実施の形態４の携帯無線端末は第一エレメント１上に構成されたスロット９に給電点３側を始点とし、第一の運用周波数以上の第二の運用周波数に対して１／４波長以上の位置にスロット長切り替え用短絡回路１３を配置したものである。すなわち、Ｚｎのスロット長切り替え用短絡回路１３をスロット９の図中右側の第一エレメント１をスロット９の図中左側の第一エレメント１に橋架したものである。

このように、本実施の形態によれば、第一の運用周波数を１５００ＭＨｚとすると、図１０（ａ）に示すようにスロット９は第一の運用周波数の1／４波長以上（λ₀／４以上）の長さのスロットが動作し、その電流分布は図８のようになり、図９に示す放射特性となり、水平偏波成分を前記スロットからも放射させ、通話状態における利得を更に向上させることができる。また、第二の運用周波数帯を１９００ＭＨｚとすると、スロット長切り替え用短絡回路１３にて、スロット９を短絡することにより、第二の運用周波数ではスロット９の長さが短くなる。

例えば、スロット長切り替え用短絡回路１３を開口端から実施の形態１で示したスロット９の長さと同等とすると、図２（ａ）に示す電流分布同等となり、放射特性も図３（ａ）と同等となる。更に、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０及び１１を切り替えることにより、実施の形態３と同様、複数周波数で、かつ、アンテナの切り替えも可能とし、指向性特性を変化させ、通話状態、待受け状態における利得を向上させることができる。しかも、実施の形態３と比較して、より簡易な構成とすることができる。

なお、図１０（ｂ）にも示すように、第二エレメント２上にスロット９、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０、１１及びスロット長切り替え用短絡スイッチ１３を配置しても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図１１において、図１及び図４と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１１に示すように、この実施の形態５の携帯無線端末は第一エレメント１上に構成されたスロット９に給電点３側を始点とし、第一の運用周波数に対して１／４波長以上のスロット９を配置したものであり、かつスロット９の形状を少なくとも１回以上屈曲させたものである。

図１１のようにスロット９を逆Ｕ字型の形状とすることにより、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を短絡し、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を開放する。これにより、図１２（ａ）のような電流分布となり、スロット９上に流れる電流成分はスロット９の短絡端ａと短絡端ｂは共に同相となり、スロット９から放射される放射成分の位相は一致する。このことより、図１３（ａ）に示す放射特性が得られ、この放射特性と実施の形態１に記載の携帯無線端末と比較すると、省スペースでダイポールアンテナ構成から放射される放射成分と直行する偏波成分が同等以上放射しており、かつ図１４に示す通話状態におけるダイポールアンテナ構成と実施の形態５の移動無線端末の人体からの影響により、実施の形態５の移動無線端末の方が人体からの劣化量が少なく、スロット９を小型化させ、かつ人体からの影響を少なくすることが可能となっている。

更に、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を開放とし、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を短絡することにより、短絡スイッチの切り替えによりアンテナ及び指向性を切り替え、かつ、図１２（ｂ）に示すような電流分布となり、図１３（ｂ）に示すように水平偏波成分を前記スロットからも放射させ、通話状態における利得を更に向上させることができる。

（実施の形態６）
図１５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態６の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図１５（ａ）において、図１、図４、図１１と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態６の携帯無線端末は第一エレメント１上に構成されたスロット９に給電点３側を始点とし、第一の運用周波数に対して１／４波長以上のスロット９を配置したものであり、かつスロット９の形状を少なくとも１回以上屈曲させたものである。

図１５に示すように、スロット９上の任意の位置に指向性切り替え短絡スイッチ１４を設ける。すなわち、指向性切り替え短絡スイッチ１４は、第１エレメント１のスロット９にて区画された部分を短絡するものである。

上記構成により、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を短絡し、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を開放することにより、指向性切り替え短絡スイッチ１４をＯＮ／ＯＦＦさせることで図１６（ａ）の電流分布に示すように、任意にスロット長を変化させることが可能となり、図１７（ａ）に示す放射パターンを得る。

また、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を開放とし、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を短絡することにより、短絡スイッチ１４の切り替えによりアンテナ及び指向性を切り替え、図１６（ｂ）に示すような電流分布となり、図１７（ｂ）に示すように水平偏波成分を前記スロット９からも放射させ、通話状態における利得を更に向上させることができる。

更に、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を短絡させることにより、スロット９の長さが運用周波数に対して１／４波長以上となる周波数帯域での動作を可能することもできる。

なお、図１５（ｂ）にも示しているが、第二エレメント２上にスロット９、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０、１１及び指向性切り替え短絡スイッチ１４を配置しても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態７）
図１８は、本発明の実施の形態７の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図１８において、これまでの実施の形態で説明した図と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態７の携帯無線端末は、第一エレメント１及び第二エレメント２の両方に対して、第一の周波数に対して１／４波長以上のスロット９が配置されている。

上記構成により、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を短絡し、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１１を開放することにより、図１９に示すように、二つのスロット９から放射されるダイポールアンテナ構成から放射される放射成分と直行する偏波成分を更に多く放射させ、通話状態における利得を更に向上させることができる。

（実施の形態８）
図２０は、本発明の実施の形態８の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図２０において、これまでの実施の形態で説明した図と重複する部分には同一の符号を付して説明は省略する。

実施の形態８の携帯無線端末は、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０、指向性切り替え短絡スイッチ１４（又は周波数切り替え用短絡スイッチ１２）をそれぞれ切り替える切替制御部１５を備える。

上記構成とすることにより、無線部５で受信した受信電界強度により、切替制御部１５から指向性切り替え短絡スイッチ１４を切り替え、スロット９のスロット長を切り替えることにより、携帯無線端末の使用形態に応じた指向性特性に切り替えることが可能となり、通話時、待受け時共に最適な指向性特性を得ることができる。

（実施の形態９）
図２１は、本発明の実施の形態９の携帯無線端末を示す構成図（正面図）である。尚、図２１において、これまでの実施の形態で説明した図と重複する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態９の携帯無線端末は、携帯無線端末が折り畳み式の端末であり、前記携帯無線端末が折り畳まれたことを検出する検出判定する機能を備える。

上記構成を折り畳み式の形態無線機に適用すると、開閉検出部１６により、筐体の開閉状態を把握し、筐体が開いていた場合、無線部５で受信した受信電界強度により、切替制御部１５から指向性切り替え短絡スイッチ１４（又は周波数切り替え用短絡スイッチ１２）を切り替え、スロット９のスロット長を切り替えることにより、携帯無線端末の使用形態に応じた指向性特性に切り替えることを可能とする。

一方、図２２に示すように、筐体が閉じていた場合、アンテナ切り替え用短絡スイッチ１０を開放させ、スロット９から放射させることにより、図２３に示すような放射特性となり、携帯無線端末の使用形態に応じた指向性特性に切り替えることが可能となり、通話時、待受け時共に最適な指向性特性を得ることができる。

本発明は、利得を向上させて放射特性を向上させることが要望される携帯無線端末に用いるに適している。

本発明の実施の形態１の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態１の電流分布図 本発明の実施の形態１の放射特性図 本発明の実施の形態２の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態２の電流分布図 本発明の実施の形態２の放射特性図 本発明の実施の形態３の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態３の電流分布図 本発明の実施の形態３の放射特性図 本発明の実施の形態４の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態５の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態５の電流分布図 本発明の実施の形態５の放射特性図 本発明の実施の形態５の通話時利得特性の説明図 本発明の実施の形態６の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態６の電流分布図 本発明の実施の形態６の放射特性図 本発明の実施の形態７の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態７の放射特性図 本発明の実施の形態８の携帯無線端末の構成図 本発明の実施の形態９の携帯無線端末を開いた時の構成図 本発明の実施の形態９の携帯無線端末を閉じた時の構成図 本発明の実施の形態９の携帯無線端末を閉じた時の放射特性図 従来の折り畳み式の携帯無線電話のアンテナ構成図 従来の折り畳み式の携帯無線電話のアンテナ９００ＭＨｚ帯での放射特性図 従来の折り畳み式の携帯無線電話のアンテナ１９００ＭＨｚ帯での放射特性図

符号の説明

１ 第一エレメント
２ 第二エレメント
３ 給電点
４ 給電線
５ 無線部
７ 第一筐体
８ 第二筐体
９ スロット
１０、１１ アンテナ切り替え用短絡スイッチ
１２ 周波数切り替え用短絡スイッチ
１３ スロット長切り替え用短絡回路
１４ 指向性切り換え短絡スイッチ
１５ 切替制御部
１６ 開閉検出部

Claims (3)

1. 第一筐体と、第二筐体と、地板又は導電性の筐体から構成され、前記第一筐体に設けられる第一エレメントと、地板又は導電性の筐体から構成され、前記第二筐体に設けられる第二エレメントと、前記第一エレメントと前記第二エレメントとの間であって前記地板又は前記筐体の中央以外の位置に設けられた給電点とによりダイポールアンテナを構成する折りたたみ式携帯無線端末であって、前記第一エレメント又は前記第二エレメント上に前記給電点を基点とするスロットを形成し、前記第一エレメントと前記第二エレメントとの間に給電することを特徴とする折り畳み式携帯無線端末。
2. 前記スロットは、前記給電点を基点として、前記折り畳み式携帯無線端末の長手方向に延伸していることを特徴とする請求項１に記載の折り畳み式携帯無線端末。
3. 前記スロットの形状を少なくとも１回以上屈曲させることを特徴とする請求項２に記載の折り畳み式携帯無線端末。

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