折り畳み式携帯無線端末

【課題】ヒンジ部を導電体で構成しても良好な放射特性を得る。
【解決手段】上側筐体１０と下側筐体２０とを折り畳み可能に接続するヒンジ部１５の近傍にアンテナ１５５が配置されている。ヒンジ部１５は、上側筐体および下側筐体のＧＮＤ地板１０２，２０２同士を電気的に接続する導電体で構成される。上側筐体のＧＮＤ地板１０２に対して、そのヒンジ部１５から離れた端部側に接続されヒンジ部１５側に伸びる、所望周波数で約λ／４の電気長を有する導体板１０５を設けた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機をはじめとする携帯無線端末、特に折り畳み式の携帯無線端末に関するものである。（本明細書では端末装置を単に端末という。）
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話機は広く普及し、多くの人々にとって必要不可欠なツールとなっている。携帯電話機は種々の機種が販売されているが、その中でも、比較的大サイズの表示画面を採用でき、かつ収納時のサイズを小さくできることから、折り畳み式の携帯電話機の普及度が高い。このような折り畳み式携帯無線端末は、その物理的な構成要素として、大別して、上側筐体と、下側筐体と、両筐体を折り畳み可能に接続するヒンジ部で構成される。
【０００３】
図１（ａ）（ｂ）に、従来の折りたたみ式携帯電話機のアンテナの特性に関連したハードウェア構成を示す。図示のように、折り畳み式携帯無線端末は、上側筐体と下側筐体と、両筐体を機械的に折り畳み可能に接続するヒンジ部と、このヒンジ部近傍に配置されたアンテナとにより構成されている。上側筐体の上側ＧＮＤ地板と下側筐体の下側ＧＮＤ地板とは、図１（ａ）に示すようにヒンジ導電体で電気的に導通させて接続する場合と、図１（ｂ）に示すようにヒンジ絶縁体で電気的に絶縁して接続する場合とがある。
【０００４】
従来、ヒンジ部は図１（ｂ）に示すように、樹脂など電気的絶縁体で構成するのが一般的であった（特許文献１）。その理由は同文献に示されるように、上下筐体が電気的に接続されている場合、上下筐体間で流れる電流が互いに逆向きとなり、放射を打ち消すためである。その結果、後に詳述する図４（ａ）（ｂ）および図６に示すように、インピーダンス特性が狭帯域化し、放射効率が劣化する。特許文献１に開示の方法に従って、ヒンジ部を絶縁体で構成した場合は、図５、図６に示すように帯域が広帯域化し、良好な放射特性を得ることができる。
【特許文献１】特許第３４７６１３８号公報
【特許文献２】特開２００２−９４３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ヒンジ部は上下筐体を機械的に接続する支点であり、機械的強度が強く要求される。また、端末の小型化、外観に与える影響の観点から、ヒンジ部を極力小型に構成することが望まれる。一般に、絶縁体と比べ、導電体で構成する場合には強度の強い金属を利用できるので、導電体で構成する方が小型化できる。そのため、導電体でヒンジ部を構成したいという要求が強い。
【０００６】
また、携帯無線端末は人体近傍で使用されることが多いため、人体近傍で良好なアンテナ特性を実現できることが望ましい。このための手法として例えば、特許文献２に開示される手法があるが、これは折り畳み式の端末に関するものではない。
【０００７】
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、ヒンジ部を導電体で構成しても良好な放射特性を得ることができる新規な構造を有する折り畳み式の携帯無線端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による折り畳み式携帯無線端末は、第１の筐体および第２の筐体と、前記第１の筐体および第２の筐体を機械的に折り畳み可能に接続するとともに、前記第１の筐体および第２の筐体のＧＮＤ地板同士を電気的に接続するヒンジ部と、このヒンジ部の近傍に配置され、前記第２の筐体に設けられた給電部から給電されるアンテナと、前記第１の筐体のＧＮＤ地板の前記ヒンジ部から離れた端部側に接続され前記ヒンジ部側に伸びる、所望周波数で約λ／４の電気長を有する導体板とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
ヒンジ部により第１の筐体および第２の筐体のＧＮＤ地板同士を電気的に接続することにより、一方の筐体から他方の筐体へ高周波電流が漏洩しても、新たに追加した導体板によりその影響が相殺される。
【００１０】
前記導体板と前記第１の筐体のＧＮＤ地板との接続は、周波数調整用部品を介して行うようにしてもよい。これにより、接続と周波数調整とを同時に実施することができる。このように周波数調整用部品を挿入することで、導体板の物理形状の自由度が上がる。
【００１１】
前記導体板は、第１の所望周波数で約λ／４の電気長を有する第１の導電体部分と、第２の所望周波数で約λ／４の電気長を有する第２の導電体部分とを有する構成とすれば、複数の周波数帯を利用する携帯無線端末に適用して好適である。
【００１２】
前記導体板には周波数調整用のスリットを設けてもよい。これにより、部品を追加することなく周波数の調整が行える。
【００１３】
前記第１の筐体に搭載されたサブ表示部を備える場合には、前記導体板は前記サブ表示部を覆う位置に設置しても、その表示画面を外部に露出するための開口部を形成してサブ表示部を露出させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所望周波数で約λ／４の電気長を有する導体板を追加することにより、第１の筐体および第２の筐体のＧＮＤ地板同士を電気的に接続する導電体でヒンジ部を構成しても良好なアンテナ特性を維持することができる。その結果、ヒンジ部を金属等の強度の強い材料で構成することができ、従来の絶縁体で構成したヒンジ部よりも機械的強度を上げることができる。また、同じ機械的強度でもヒンジ部を小型化することができる。さらに、副次的な効果として、人体近傍の実使用状態での特性も適正化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図２（ａ）（ｂ）に本実施の形態に関する折り畳み式携帯無線端末の主要部の前面および背面の実装例を示す。この端末は、大別して、上側筐体１０と、下側筐体２０と、両筐体を折り畳み可能（開閉可能）に接続するヒンジ部１５により構成される。
【００１７】
上側筐体１０は、上側基板１０１の前面側に表示部としての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１０４を有する。その他、図示しないが、イヤレシーバが配置される。カメラを搭載する場合もある。上側基板１０１の背面側には板状または箔状の導電体である導体板１０５が配置され、その上方の一辺が上側筐体のＧＮＤ地板に接地され、上側基板１０１とほぼ平行にヒンジ部１５側へ伸びている。その長さは所望周波数で約λ／４の電気長を有する。導体板１０５の下方の一辺はアンテナ１５５の近傍で開放端を構成している。上側筐体１０の背面側は通常、背面ＬＣＤやカメラ（図示せず）が実装される程度で、比較的スペースに余裕があり、本発明における一構成部品である導体板１０５を配置するには都合が良い。
【００１８】
下側筐体２０は、下側基板２０１の前面側に各種の操作キー等を含むキー操作部１０４が配置されている。下側基板２０１の背面側には、スピーカ２０３、バッテリ２０５が配置され、また、ヒンジ部１５の近傍にはアンテナ（この例では内蔵型）１５５が配置されている。
【００１９】
図３によく現れるように、上側基板１０１の上側ＧＮＤ地板１０２と下側基板２０１の下側ＧＮＤ地板２０２とはヒンジ部１５のヒンジ導体１５１により相互に電気的に接続されている。ヒンジ導体１５１はヒンジ部１５の構成部材自体であっても、あるいは、ヒンジ部１５に付加された部材であってもよい。なお、図のヒンジ部１５は模式的に示したものであり、実際には回転軸を中心に両筐体を回転可能に支持する構成を有する。導体板１０５の上辺は上側ＧＮＤ地板１０２の上辺で接続部１０３を介して電気的に接続されている。
【００２０】
アンテナ１５５には下側基板２０１のＲＦ回路（図示せず）に接続された給電部１５６から高周波信号が給電される。
【００２１】
図４、図５に、従来の２種類の端末と、本実施の形態による携帯無線端末に搭載されたアンテナのインピーダンス特性を表すスミスチャートを示す。図中のマーカ１〜４が使用帯域における測定点を示している。ヒンジ部を導電体で構成した従来例（図４（ａ））ではマーカ１〜４がスミスチャートの中心から大きく外れ、特性が劣化していることがわかる。これに対して、ヒンジ部を絶縁体で構成した従来例（図４（ｂ））と、本実施の形態ではスミスチャートの中心付近にすべてのマーカが集まり、良好な特性を示していることがわかる。また、図６の放射特性を見ても同様に、ヒンジ部を絶縁体で構成した従来例と、本発明の実施の形態では使用帯域内でどちらも同程度の良好な特性を示しているが、ヒンジ部を導電体で構成した従来の実施の形態では大幅な特性劣化があることが分かる。
【００２２】
以上の結果から、本発明によればヒンジ部を導電体で構成しても、ヒンジ部を絶縁体で構成した場合と同等の良好なアンテナ特性が得られることが示された。
【００２３】
さらに、本発明による副次的な効果として、人体近傍で使用される通話特性が改善されることが分かった。図７に示すように、人の頭部に対して図示のような座標系を取ったときのＸＹ面（頭部を横断する面）内の放射パターンを、ヒンジ部を絶縁体とした場合の従来例と本発明の実施の形態についてそれぞれ図８、図９に示す。図のグラフの横軸はＸ軸からの角度φ、縦軸はアンテナ利得（ゲイン）を示している。従来例（図８）ではＸＹ面内での方向によるゲイン差は０．７ｄＢ程度であるが、本実施の形態（図９）では３．５ｄＢ程度となる。図９から、人体側である−Ｘ方向ではゲインが低く、人体と逆側の＋Ｘ側ではゲインが高くなっている。これより、人体の影響の少ないアンテナであることがわかる。また、人体側への放射が少ないため、人体による電力吸収も軽減される。つまり、図９は、このアンテナがＳＡＲ（Specific Absorption Rate）の低いアンテナであることも示している。
【００２４】
図１０（ａ）（ｂ）に一般的な折りたたみ式携帯無線端末への本発明を適用した際の他の実装例を示す。図２に示した構成要素と同様の構成要素には同じ参照符号を付してある。前述したように、上側筐体１０の背面側にはサブ表示部としての背面ＬＣＤ１０６が搭載される場合がある。特に表示部の場合にはその表示画面を外部へ露出する必要がある。そこで、導体板１０５の、背面ＬＣＤ１０６に該当する部分に開口１０７を設けている。このように導体板１０５は一部がくりぬかれてもアンテナ特性としては特に差し支えない。
【００２５】
図１１に本実施の形態における導体板の変形例を示す。図１１（ａ）に示した導体板１０５ｂは、そのほぼ全面に亘る切り欠き１０８を施してほぼＵ字状に形成したものであり、その上部の両端が上側ＧＮＤ地板に接続されている。図１１（ｂ）に示した導体板１０５ｃは、周波数調整用のスリット１１１を形成したものである。図の例では、導体板１０５ｃの接地された上辺の近傍で上辺にほぼ平行のスリットを形成している。図１１（ｃ）に示した導体板１０５ｄでは、スリット１１１に加えて、開口１０９を形成している。これらの切り欠き、スリット、開口等は任意に設けて、周波数調整に利用することができる。
【００２６】
図１２（ａ）（ｂ）に他の変形例を示す。導体板はその一辺の全範囲で上側ＧＮＤ地板に短絡する例を示したが、より小さい範囲で短絡してもよい。図の例は、導体板１０５ｄに対して、上側ＧＮＤ地板に対する接地を、１カ所または２カ所で行うものである。ここでは、インダクタやキャパシタのような周波数調整用部品１２１を介して接地を行うことにより、接地とともに周波数調整の機能も兼ねている。図１２（ａ）は２個の周波数調整用部品１２１を用いるのに対し、図１２（ｂ）は１個の周波数調整用部品１２１を用いている。使用する周波数調整用部品１２１の個数はこれらに限るものではなく、３個以上であってもよい。また、周波数調整用部品１２１は基板側に設けて基板と導体板１０５ｄの間は導電性部材で接続してもよい。図１２では導体板１０５ｄを例として示したが、この構成は他の導体板についても同様に適用することが可能である。このような周波数調整用部品を挿入することで、導体板の物理形状の自由度が上がる。
【００２７】
図１３は、本発明のさらに他の変形例を示している。この図に示すように、導体板１０５ｅは上側基板１０１に対してその物理的長さを短くした構成例である。このように導体板は必ずしも上側筐体の最上端部でＧＮＤ地板に接続される必要はなく、所望周波数で約λ／４の電気的長さ（電気長）を有することが重要である。
【００２８】
図１４は、本発明の他の実施の形態として、本発明の効果を複数の周波数帯で得るための例を示す。ここでは導体板を複数の周波数帯で約λ／４となるように構成している。すなわち、この導体板１０５ｆは、第１の所望周波数で約λ／４の電気長を有する第１の導電体部分Ｌと、第２の所望周波数で約λ／４の電気長を有する第２の導電体部分Ｒとを有する。複数の周波数で動作する導体板の構成法は、マルチバンドアンテナなどで開示されている手法を応用することが可能である。
【００２９】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、導電板は上側筐体に実装したが、必ずしもこれに限るものではなく、物理的な制約が許せば下側筐体に配置してもよい。また、導電板は非導電性の筐体ケースの裏側面などへの金属メッキで構成してもよい。あるいは、筐体ケースが導電性の場合には筐体ケース自体を利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の折りたたみ式携帯電話機のアンテナの特性に関連したハードウェア構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に関する折り畳み式携帯無線端末の主要部の前面および背面の実装例を示す図である。
【図３】図２の上側ＧＮＤ地板と下側ＧＮＤ地板の電気的な接続状態を示す図である。
【図４】従来の２種類の端末に搭載されたアンテナのインピーダンス特性を表すスミスチャートである。
【図５】本発明の実施の形態による携帯無線端末に搭載されたアンテナのインピーダンス特性を表すスミスチャートである。
【図６】従来の２種類の端末と本発明の実施の形態による携帯無線端末に搭載されたアンテナの放射特性を示すグラフである。
【図７】本発明による副次的な効果の説明図である。
【図８】ヒンジ部を絶縁体とした場合の従来例のアンテナ利得を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態についてのアンテナ利得を示すグラフである。
【図１０】一般的な折りたたみ式携帯無線端末への本発明を適用した際の他の実装例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における導体板の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態における導体板の他の変形例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態における導体板のさらも他の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の効果を複数の周波数帯で得るための例を示す他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…上側筐体、１５…ヒンジ部、２０…下側筐体、１０１…上側基板、１０２…上側ＧＮＤ地板、１０３…接続部、１０４…キー操作部、１０５…導体板、１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆ…導電板、１０６…ＬＣＤ、１０７，１０９…開口、１１１…スリット、１２１…周波数調整用部品、１５１…ヒンジ導体、１５５…アンテナ、１５６…給電部、２０１…下側基板、２０２…下側ＧＮＤ地板、２０３…スピーカ、２０５…バッテリ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筐体および第２の筐体と、
前記第１の筐体および第２の筐体を機械的に折り畳み可能に接続するとともに、前記第１の筐体および第２の筐体のＧＮＤ地板同士を電気的に接続するヒンジ部と、
このヒンジ部の近傍に配置され、前記第２の筐体に設けられた給電部から給電されるアンテナと、
前記第１の筐体のＧＮＤ地板の前記ヒンジ部から離れた端部側に接続され前記ヒンジ部側に伸びる、所望周波数で約λ／４の電気長を有する導体板と
を備えたことを特徴とする折り畳み式携帯無線端末。
【請求項２】
前記導体板と前記第１の筐体のＧＮＤ地板との接続は、周波数調整用部品を介して行われることを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯無線端末。
【請求項３】
前記導体板は、第１の所望周波数で約λ／４の電気長を有する第１の導電体部分と、第２の所望周波数で約λ／４の電気長を有する第２の導電体部分とを有することを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯無線端末。
【請求項４】
前記導体板は周波数調整用スリットを有することを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯無線端末。
【請求項５】
前記第１の筐体に搭載されたサブ表示部を備え、
前記導体板は前記サブ表示部を覆うとともに、その表示画面を外部に露出するための開口部を有することを特徴とする請求項１記載の折り畳み式携帯無線端末。

【図６】