JP5995587B2

JP5995587B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5995587B2
Application number: JP2012168664A
Authority: JP
Inventors: 光猫塚
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: JP2014027609A

Description

本発明は、電子機器に関する。

電子機器の無線機能の多様化に伴い、多数のアンテナを電子機器の筐体内に配置する必要があり、年々必要なアンテナ数も増えてきている。

特開２０１２−１０５１２４号公報

よって、筐体内にアンテナをより効率的に配置する方法が求められている。
本発明は、筐体内のアンテナの占有面積を低減し、電子機器を小型化・薄型化することができる電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る電子機器は、上記課題を解決するために、給電部と、回路基板と、内部導体及び当該内部導体を外側から被覆する外部導体により構成され、前記内部導体が前記給電部と前記回路基板とに接続されることにより、前記給電部と前記回路基板とを電気的に接続する同軸ケーブルと、切替部と、を備え、前記切替部により前記内部導体と前記給電部との接続を解除し、前記外部導体と前記給電部とを接続することにより、前記外部導体が、電波を放射又は吸収する。

また、前記切替部は、前記内部導体と前記給電部との接続状態を解除し、前記内部導体をフローティング状態又は接地状態に切り替えることが好ましい。

本発明によれば、筐体内のアンテナの占有面積を低減し、電子機器を小型化・薄型化することができる。

本実施形態に係る携帯電話機の内部構造を示す図である。本実施形態に係る携帯電話機のメイン基板及びサブ基板の構成について示す図である。本実施形態に係る同軸ケーブル及びスイッチの構成を示す概略図である。他の実施形態に係る同軸ケーブル及びスイッチの構成を示す概略図である。他の実施形態に係る同軸ケーブル及びスイッチの構成を示す概略図である。

以下、本発明の好適な実施形態の一例について説明する。なお、本実施形態では、電子機器の具体例として携帯電話機を想定して説明するが、これに限られず、例えば、携帯電話機とは使用周波数帯や変調方式等が異なるＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）端末や、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）等の様々な無線通信端末に適用可能である。

まず、本発明の電子機器の一実施形態に係る携帯電話機１の内部構造について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る携帯電話機１の内部構造の分解斜視図である。

図１に示すように、携帯電話機１は、筐体２と、メイン基板３と、サブ基板４と、同軸ケーブル５及び６とを備える。筐体２は、メイン基板３、サブ基板４、同軸ケーブル５及び６、バッテリ等を収容する。携帯電話機１は、上記以外にタッチパネルディスプレイ等を備え、図示しないフロントケース及び筐体２により上記の構成部材を収容する。

メイン基板３は、ＣＰＵ、メモリ、無線回路、アンテナ、スイッチ等の多数の電子部品７が実装されたリジッド基板である。回路基板４０に実装された電子部品７は、導電性の回路パターンを通じて互いに電気的に接続されている。実装された電子部品７は、回路パターンを通じて、互いに信号の授受を行っている。

メイン基板３は、サブ基板４の一端側に接続されると共に、サブ基板４の他端側と同軸ケーブル５に接続される。サブ基板４は、キースイッチ、切り替え用スイッチ等の電子部品が実装される。同軸ケーブル５及び６は、後述するアンテナ３３とメイン基板３とを電気的に接続する。

図２は、本実施形態に係る携帯電話機１のメイン基板３及びサブ基板４の構成について示す図である。図２に示すように、メイン基板３は、制御部３０と、通信部３１と、スイッチ３４及び３５と、給電部３６及び３７と、を備える。サブ基板４は、アンテナ３３と、スイッチ４２及び４３と、を備える。

制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。制御部３０は、通信部３１等の他の構成要素が統合されたＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）等の集積回路であってもよい。制御部３０は、携帯電話機１の動作を統括的に制御して各種の機能を実現する。

通信部３１は、ＲＦ回路３２等を備える。
ＲＦ回路３２は、アンテナ３３によって受信した信号を復調処理し、処理後の信号を制御部３０に供給する。また、ＲＦ回路３２は、制御部３０から供給された信号を変調処理し、アンテナ３３を介して外部装置に送信する。

アンテナ３３は、高周波信号に共振するアンテナエレメントである。アンテナ３３は、サブ基板４に設けられる。本実施形態においては、アンテナ３３は、例えば、電話機能やメール機能を実行するための８００ＭＨｚ帯や２ＧＨｚ帯の高周波信号に共振するように構成される。なお、サブ基板４には、アンテナ３３に給電するための給電部が設けられてもよい。

スイッチ３４及び３５は、メイン基板３に設けられる。スイッチ４２及び４３は、サブ基板４に設けられる。スイッチ３４、３５、４２及び４３は、それぞれ、同軸ケーブル５及び６それぞれの内部導体及び外部導体との接続を切り替える。スイッチ３４、３５、４２及び４３は、例えば、制御部３０の制御により切り替えられる。
また、給電部３６及び３７は、メイン基板３に設けられる。給電部３６は、通信部３１及びスイッチ３４と接続している。給電部３７は、通信部３１及びスイッチ３５と接続している。

図３は、本実施形態に係る同軸ケーブル５、スイッチ３４及び４２の構成を示す概略図である。図３に示すように、同軸ケーブル５は、内部導体５ａと、外部導体５ｂと、絶縁体５ｃと、を備える。スイッチ３４は、スイッチ３４ａと、スイッチ３４ｂと、を備える。スイッチ４２は、スイッチ４２ａと、スイッチ４２ｂと、を備える。

内部導体５ａは、同軸ケーブル５の中心部に位置する。内部導体５ａは、通常、アンテナ３３に係る信号の伝送に使用される。
外部導体５ｂは、絶縁体５ｃを介して、内部導体５ａを外側から被覆する。外部導体５ｂは、通常、ノイズ等から内部導体５ａをシールドする。
内部導体５ａが給電部３６ａ及びサブ基板４のアンテナ３３に接続されることにより、同軸ケーブル５は、給電部３６ａ及びサブ基板４のアンテナ３３を電気的に接続する。

スイッチ４２ａは、内部導体５ａをアンテナ３３に接続する状態と、内部導体５ａとアンテナ３３との接続を解除する状態とを切り替える。
スイッチ４２ｂは、外部導体５ｂをサブ基板４に接続する状態と、外部導体５ｂをグランドに接続する状態とを切り替える。

スイッチ３４ａは、内部導体５ａを給電部３６ａに接続する状態と、内部導体５ａと給電部３６ａとの接続を解除する状態とを切り替える。
スイッチ３４ｂは、外部導体５ｂを給電部３６ｂに接続する状態と、外部導体５ｂをグランドに接続する状態とを切り替える。

内部導体５ａをアンテナ３３に接続する場合には、スイッチ４２ａにより内部導体５ａをアンテナ３３に接続し、かつスイッチ３４ａにより内部導体５ａを給電部３６ａに接続することにより、内部導体５ａがアンテナ３３及び給電部３６ａに接続する。
また、スイッチ４２ｂにより外部導体５ｂをグランドに接続し、かつスイッチ３４ｂにより外部導体５ｂをグランドに接続することにより、外部導体５ｂがグランドに接続する。このように、内部導体５ａは、アンテナ３３に係る信号を伝送し、外部導体５ｂは、グランドとして機能する。

一方、外部導体５ｂを給電部３６ｂに接続する場合には、スイッチ４２ａにより内部導体５ａとアンテナ３３との接続を解除し、かつスイッチ３４ａにより内部導体５ａと給電部３６ａとの接続を解除することにより、内部導体５ａとアンテナ３３及び給電部３６ａとの接続を解除する。この場合、内部導体５ａは、フローティング（非接地）状態となる。
また、スイッチ４２ｂにより外部導体５ｂをサブ基板４に接続し、かつスイッチ３４ｂにより外部導体５ｂを給電部３６ｂに接続することにより、外部導体５ｂがアンテナ３３及び給電部３６ｂに接続する。これにより、外部導体５ｂ及び外部導体５ｂと接続する導体（例えば、スイッチ３４ｂ、スイッチ４２ｂ、信号線）は、電波を放射又は吸収することができる。

このように、本実施形態によれば、携帯電話機１は、スイッチ３４ａ、３４ｂ、４２ａ及び４２ｂにより内部導体５ａと給電部３６ａとの接続を解除し、外部導体５ｂと給電部３６ｂとを接続することにより、外部導体５ｂ及び外部導体５ｂと接続する導体が電波を放射又は吸収する。これにより、外部導体５ｂ及び外部導体５ｂと接続する導体は、電波を放射又は吸収することができる、すなわち、アンテナエレメントとして機能することが可能になる。よって、携帯電話機１は、外部導体５ｂをアンテナエレメントとして機能させることにより、筐体内のアンテナの占有面積を低減し、携帯電話機１を小型化・薄型化を可能にする。また、携帯電話機１は、同軸ケーブル５をアンテナエレメントと共用するため、部品点数を削減し、コストダウンを図ることができる。

また、本実施形態によれば、スイッチ３４ａ、３４ｂ、４２ａ及び４２ｂは、内部導体５ａと給電部３６ａとの接続状態を解除し、内部導体５ａをフローティング状態に切り替える。そのため、携帯電話機１は、内部導体５ａを無給電素子として機能させることにより、アンテナの利得を向上させることができる。

なお、本実施形態では、同軸ケーブル５に関連する構成について説明したが、同軸ケーブル６も同軸ケーブル５と同様に構成される。又は、同軸ケーブル５及び６の一方のみを上述したように構成し、同軸ケーブル５及び６の他方は、上述した構成とは異なる構成としてもよい。

本発明に係る携帯電話機１は、上述した実施形態に代えて以下の図４及び図５のように構成してもよい。図４は、他の実施形態に係る同軸ケーブル５、スイッチ３４及び４２の構成を示す概略図である。図４に示す実施形態では、スイッチ３４ａ及び４２ａにより内部導体５ａをグランドに接続する点が図３に示す実施形態とは異なる。

図４に示すように、内部導体５ａをアンテナ３３に接続する場合には、スイッチ４２ａにより内部導体５ａをアンテナ３３に接続し、かつスイッチ３４ａにより内部導体５ａを給電部３６ａに接続することにより、内部導体５ａがアンテナ３３及び給電部３６ａに接続する。また、スイッチ４２ｂにより外部導体５ｂをグランドに接続し、かつスイッチ３４ｂにより外部導体５ｂをグランドに接続することにより、外部導体５ｂがグランドに接続する。

一方、外部導体５ｂを給電部３６ｂに接続する場合には、スイッチ４２ａにより内部導体５ａをグランドに接続し、かつスイッチ３４ａにより内部導体５ａをグランドに接続することにより、内部導体５ａを地線とする。また、スイッチ４２ｂにより外部導体５ｂをサブ基板４に接続し、かつスイッチ３４ｂにより外部導体５ｂを給電部３６ｂに接続することにより、外部導体５ｂが給電部３６ｂに接続する。これにより、外部導体５ｂ及び外部導体５ｂと接続する導体は、電波を放射又は吸収することができる。

このように、携帯電話機１は、スイッチ３４ａ、３４ｂ、４２ａ及び４２ｂにより内部導体５ａを地線とし、外部導体５ｂを給電部３６ｂに接続する。これにより、外部導体５ｂ及び外部導体５ｂと接続する導体は、電波を放射又は吸収し、内部導体５ａは、無給電素子として機能する。したがって、携帯電話機１は、内部導体５ａを無給電素子として機能させることにより、広帯域化及びマルチバンド化が可能になる。

また、本実施形態によれば、スイッチ３４ａ、３４ｂ、４２ａ及び４２ｂは、内部導体５ａと給電部３６ａとの接続状態を解除し、内部導体５ａを接地状態に切り替える。そのため、携帯電話機１は、内部導体５ａを無給電素子として機能させることにより、アンテナの利得を向上させることができる。

図５は、他の実施形態に係る同軸ケーブル５、スイッチ３４及び４２の構成を示す概略図である。図５に示す実施形態では、給電部が一箇所である点が図４に示す実施形態とは異なる。

図５に示すように、内部導体５ａをアンテナ３３に接続する場合には、スイッチ４２ａにより内部導体５ａをアンテナ３３に接続し、かつスイッチ３４ａ及び３４ｃにより内部導体５ａを給電部３６ｃに接続することにより、内部導体５ａがアンテナ３３及び給電部３６ｃに接続する。また、スイッチ４２ｂにより外部導体５ｂをグランドに接続し、かつスイッチ３４ｂにより外部導体５ｂをグランドに接続することにより、外部導体５ｂがグランドに接続する。

一方、外部導体５ｂを給電部３６ｃに接続する場合には、スイッチ４２ａにより内部導体５ａをグランドに接続し、かつスイッチ３４ａにより内部導体５ａをグランドに接続することにより、内部導体５ａを地線とする。また、スイッチ４２ｂにより外部導体５ｂをサブ基板４に接続し、かつスイッチ３４ｂ及び３４ｃにより外部導体５ｂを給電部３６ｃに接続することにより、外部導体５ｂがアンテナ３３及び給電部３６ｃに接続する。これにより、外部導体５ｂ及び外部導体５ｂと接続する導体は、電波を放射又は吸収することができる。

このように、携帯電話機１は、一箇所の給電部３６ｃのみの場合で合っても、給電部３６ｃと内部導体５ａ及び外部導体５ｂとの接続を切り替えることが可能になる。

また、上述した図４及び５に示す実施形態では、スイッチ３４ａ及び４２ａとグランドとの間にキャパシタ又はコイルを接続することにより、周波数の調整を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

１携帯電話機
２筐体
３メイン基板
４サブ基板
５，６同軸ケーブル

Claims

給電部と、
アンテナを含む回路基板と、
内部導体及び当該内部導体を外側から被覆する外部導体により構成され、前記内部導体が前記給電部と前記回路基板とに接続されることにより、前記給電部と前記回路基板とを電気的に接続する同軸ケーブルと、
切替部と、を備え、
前記切替部により前記内部導体と前記給電部との接続を解除し、かつ、前記内部導体と前記アンテナとの接続を解除することで、前記内部導体をフローティング状態にするとともに、前記外部導体と前記給電部とを接続することにより、前記外部導体および前記外部導体に接続される導体が、電波を放射又は吸収する、電子機器。
前記切替部は、前記内部導体と前記給電部との接続状態を解除し、かつ、前記内部導体と前記アンテナとの接続を解除し、前記内部導体を接地状態に切り替える請求項１に記載の電子機器。
前記切替部は、前記内部導体と前記給電部との接続状態を解除し、かつ、前記内部導体と前記アンテナとの接続を解除し、前記内部導体とグランドとの間にキャパシタまたはコイルが接続された状態に切り替える請求項１に記載の電子機器。