JP4400427B2 - 携帯無線機 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナを有する携帯無線機に係り、特に金属板上に寝かせて置いた状態でも良好なアンテナ特性を確保することができる携帯無線機に関する。

通常、携帯電話などの携帯無線機はアンテナを有しており、金属板上に寝かせて置くとアンテナが金属板に近接した状態になるため、携帯無線機と鉄板が相互に結合してアンテナを流れる電流と逆位相の電流が金属板の表面に流れ、アンテナの放射指向性が変化すると共にインピーダンス特性が変化してしまう。このため金属板上に携帯無線機を寝かせて置くと、携帯無線機のアンテナ特性が劣化してしまうという課題があった。

この課題を解決するため、ホイップアンテナが小型無線機本体の背面上部に設けられている場合、小型無線機本体を寝かせて置いた時に当該小型無線機本体の上部側が接地面に対して、浮くようバランスされた位置に、ホイップアンテナのアンテナ性能を調整するためのリブを設置することで小型無線機を金属板上に置いてもアンテナ性能の劣化を改善するものがある（例えば、特許文献１）。

また、通信端末において、筐体の底面と背面に露出する導体、もしくは底面と背面に沿うような導体を挿入させ、アンテナが接続されている基板と電気的につなげることで、当該通信端末を金属板上に寝かせて置いた時、筐体底面方向の導体による金属板と垂直に流れる電流によりダイポールアンテナを構成し、通信端末本体を金属板上に寝かせて置いてもアンテナ性能の劣化を改善することができるものがある。
特開平１０−１２６３０４号公報

しかしながら、このような小型無線機の背面にリブを設ける手法にあっては、リブの分だけ筐体の厚さが増してしまうため小型無線機本体の薄型化ができず、かつリブが美観を損ねてしまうという問題があった。

また、上記説明した通信端末の筐体底面と背面に露出する導体、もしくは底面と背面に沿うように導体を挿入し、アンテナが接続されている基板と電気的につなげる手法にあっては、近年の携帯無線機が小型化、薄型化が望まれている中で、金属板上でのアンテナ性能を改善するためだけに導体の実効面積を確保することは難しく、金属板上にて垂直な電流を流す役割を果たす筐体の底面部に露出または沿う導体自体も小型化する必要があり、アンテナとしての性能が下がる傾向にある。

また、アンテナを有する基板との接続部に受動素子を挿入し、所望の帯域に制御する手法においても導体が小さくなることで受動素子のみで制御できる帯域も狭く、受動素子の性能によるところが大きいため微細な調整が困難であった。また、携帯無線機が近年から一層の小型化、薄型化が望まれているためにアンテナの実効面積の確保がさらに困難となってきている。

本発明は、上記課題を解決するものであり、携帯無線機の外観を変更する必要がなく、携帯無線機を金属板上に寝かせて置いた状態であっても、従来よりもアンテナの微細な調整を広帯域にて可能とすることでアンテナ利得の劣化を改善でき、かつ薄型化、小型化にも対応できる携帯無線機を提供することを目的としている。

本発明は、本体筐体と、本体筐体内に配置されるグランドパターンを有する基板と、基板に設けられる無線回路部と、無線回路部と給電線を介し接続されるアンテナと、基板と容量結合が可能な近接した位置に設けた電池部と、電池部と容量結合が可能な近接した位置に設けた板状金属と、電池部の電流分布を制御するための板状金属に設けたスリットを備えることを特徴とする。

上記構成により、アンテナを有する基板と電池とが容量結合が可能な近接した位置で配置されることで、互いが容量結合し携帯無線機本体を金属板に寝かせて置いた時に金属板に対し垂直な電流成分を生成する。

さらに電池から容量結合が可能な近接した位置で板状金属を配置することで板状金属の形状により金属板に対し垂直な電流分布を制御することが可能である。板状金属の形状は自由度が高く、受動素子のように容量が定められていないため、微細な調整を可能とする。

また、基板と電池と板状金属との容量結合で金属板と垂直な電流成分を生成するため、携帯無線機の薄型化にも対応することができる。

以上のように、本発明に係る携帯無線機によれば、携帯無線機の外観を変更する必要がなく、本体を金属板上に寝かせて置いた状態であっても、従来よりも微細な調整を広帯域にて可能とすることでアンテナ利得の劣化を改善でき、かつ携帯無線機本体の薄型化、小型化にも対応できる。

以下、本発明に係る折畳式携帯無線機の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施例1）
図１は本発明に係る本実施例の折畳式携帯無線機の閉じ状態を示す側面図であり、図に示すように本実施例の折畳式携帯無線機は、上部筐体１０１と、下部筐体１０２とアンテナ部１０３で構成され、上部筐体１０１と下部筐体１０２はヒンジ部１０４にて連結されている。

上部筐体１０１と下部筐体１０２の内部にはそれぞれ上部基板１０５と下部基板１０６とを有する。上部筐体１０１と下部筐体１０２は絶縁物である樹脂により構成され、長さは７０ｍｍ、幅は４５ｍｍ程度の大きさである。

また、上部基板１０５と下部基板１０６は、例えば厚さ１ｍｍのプリント基板で構成され、その寸法は縦６５ｍｍ、幅４０ｍｍ程度である。上部基板１０５と下部基板１０６はフレキシブルな接続線１０７により電気的に接続されている。下部基板１０６には無線回路を有し無線回路の一部に給電点１０８を配置させる。アンテナ部１０３は下部筐体１０２の上面部に位置し、下部基板１０６の接地電位を有する導体パターンであるグランドパターン（以下、ＧＮＤと呼ぶ。）をアンテナの接地導体とし、給電点１０８より給電する。アンテナ部１０３は、導電率が高くかつある程度の強度を持つ螺旋状の銅線で構成され、例えば８００ＭＨｚ帯においては全長を５０ｍｍ、幅３ｍｍ程度である。なお、アンテナ部１０３は特に限定されるものではなく、図１に示す例では螺旋状の銅線で構成されるヘリカルアンテナが示されている。

本実施例の折畳式携帯無線機はアンテナ部１０３とは逆の下部筐体１０２内部の底面側に電池１０９を配置させ、電池１０９の寸法は３５ｍｍ×２５ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度である。

また、電池１０９を下部基板１０６と近接した位置、例えば１ｍｍ程度の位置で配置することで電池１０９と下部基板１０６は容量結合し、高周波電流は短絡した状態に等しくなる。

また、本実施例の折畳式携帯無線機を金属板２０１上に寝かせて置いた状態にて、下部基板１０６と電池１０９とは金属板２０１と垂直な成分となり、図２に示すような鏡像効果により垂直成分と金属板２０１上における鏡像とでダイポールアンテナを構成することが可能である。

さらに、電池１０９と金属板２０１の間には樹脂製の電池蓋１１０が配置されており、寸法は４５ｍｍ×３５ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度である。電池１０９と電池蓋１１０との距離は０．２ｍｍ程度の隙間があり、板状金属である板金１１１を挿入することで電池１０９と電池蓋１１０の距離が近接しているため容量結合する。ただし、板金１１１の寸法は電池１０９と同等の大きさでは金属板２０１からの距離が電池１０９とほぼ等しいためにほとんど効果は得られない。

以下に板金１１１の形状について詳細を説明する。図３は本実施例の折畳式携帯無線機の電池１０９と電池蓋１１０の隙間に位置する板金１１１の形状を示した図である。
電池蓋１１０上の点線は電池１０９と重なる箇所を示しており、本実施例の携帯無線機本体の縦方向をＸ-Ｘ’、横方向をＹ-Ｙ’としている。まず本実施例の携帯無線機における板金１１１の寸法は、美観を損なわない為に電池蓋１１０の寸法にて制限され、最大で４５ｍｍ×３５ｍｍ程度である。また、金属板２０１と電池１０９との容量結合は間に存在する板金１１１の寸法により制御が可能であり、主に板金１１１の周囲長で制御される。

電池１０９と板金１１１との容量結合を弱めないよう電池１０９と重なる箇所の面積を確保し、かつ板金１１１の周囲長を長く採るため、幅２ｍｍ程のスリットで周囲長を制御し、板金１１１と電池１０９とが重ならない箇所を長くすることで効果が大きくなる。

図４にはスリットの周囲長によるアンテナ性能を示す。グラフは横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸に電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）としており、板金１１１の周囲長を長くするほど低周波側に共振周波数は動き、短くすることにより高周波側に動く。

上記の様に、本実施例の折畳式携帯無線機では、携帯無線機の外観を変更する必要がなく、本体を金属板２０１上に寝かせて置いた状態であっても、従来よりも細かな制御を広帯域にて可能とすることでアンテナ利得の劣化を改善でき、かつ携帯無線機本体の薄型化、小型化にも対応できる。

（実施例２）
図５は本発明に係る実施例２の携帯無線機を示す測面図であり、図１より下部筐体１０２内部の電池付近を詳細に示している。図５において図１に示す符号と同一符号を付すものは同一構成要素を示しており、その詳細な説明は省略する。
電池１０９の表面にはグランド端子１１２を備え、電池端子１１３を介して基板のGNDに接続される。電池端子１１３の形状は二股に分かれており、一方を電池端子１１３Aとし、電池端子１１３Aは基板のGNDに接続し、他方を電池端子１１３Bとし、電池端子１１３Bは下部筐体１０２の表面まで伸ばし、電池蓋１１０と近接した位置に配置している。

また、図６は本発明に係る実施例２の電池蓋１１０と板金１１１の図である。板金１１１にバネ１１４を実装することで、下部筐体１０２の表面に位置する電池端子１１３Bとバネ１１４が接触し、電気的に接続することが可能となる。電気的に直接繋ぐことにより、電池１０９と板金１１１の距離が極度に近接しない状態においても板金１１１の周囲長を変更することで、本実施例の携帯無線機を金属板上に寝かせて置いた状態にて、金属板２０１との容量結合を制御することが可能となり、金属板上２０１にて従来よりも広帯域でかつ微細な調整が可能でありアンテナ利得の劣化を改善できる。

（実施例３）
図７は本発明に係る実施例３の電池蓋１１０と板金１１１の図である。前記第２の実施例と同等の構造にて電池１０９と電池端子１１３Bとバネ１１４を電気的に直接繋ぎ、板金１１１とバネ１１４の間に受動素子１１５を挿入することで、金属板２０１上に寝かせて置いた状態にて、金属板２０１との容量結合を制御することが可能となり、金属板２０１上にて前記実施例よりさらに広帯域でかつ微細な調整が可能となり、アンテナ利得の劣化を改善できる。

本発明に係る携帯無線機は、携帯無線機の外観を変更することなく、本体を金属板上に寝かせて置いた状態であっても、従来よりも広帯域でかつ微細な制御を可能とすることでアンテナ利得の劣化を改善でき、かつ携帯無線機本体の薄型化、小型化にも対応できる。

本発明の実施例における折畳式携帯無線機の断面図 本発明の実施例における折畳式携帯無線機の金属板上での鏡像効果の説明図 本発明の実施例における電池と板金と電池蓋の斜視図 本発明の実施例におけるアンテナの電圧定在波比(VSWR)の周波数特性図 本発明の実施例２における電池付近の断面図 本発明の実施例２における板金と電池蓋の正面図 本発明の実施例３における板金と電池蓋の正面図

符号の説明

１０１ 上部筐体
１０２ 下部筐体
１０３ アンテナ部
１０４ ヒンジ部
１０５ 上部基板
１０６ 下部基板
１０７ フレキシブルな接続線
１０８ 給電点
１０９ 電池
１１０ 電池蓋
１１１ 板金
１１２ グランド端子
１１３Ａ 電池端子
１１３Ｂ 電池端子
１１４ バネ
１１５ 受動素子
２０１ 金属板

Claims (3)

1. 本体導体と、
   前記本体導体内に配置されるグランドパターンを有する基板と、
   前記基板に設けられる無線回路部と、
   前記無線回路部と給電線を介し接続されるアンテナと、
   前記アンテナに対して接地電位を有する導体パターンである前記基板のグランドパターンと容量結合が可能な近接した位置に設けた電池部と、
   前記電池部の前記グランドパターンに対向する面と反対側の面に近接した位置であり、かつ、前記電池部と当該携帯無線機の筐体との間に設けられ、前記電池部と容量結合が可能な板状金属と、
   前記板状金属に設けたスリットとを備えたことを特徴とする携帯無線機。
2. 前記電池部の接地端子と前記板状金属とを導体にて電気的に接続したことを特徴とする請求項１記載の携帯無線機。
3. 前記電池部の接地端子と前記板状金属とを受動素子を介して、前記導体にて電気的に接続したことを特徴とする請求項１記載の携帯無線機。

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