携帯無線機
【課題】回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯無線機において、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できるとともに、機器本体の薄型化及び小型化が図れる携帯無線機を提供する。
【解決手段】第３筐体１２の液晶表示器１５がある側の第１の面が第１筐体１０と向かい合う通常閉じ状態において、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１地導体である第１回路基板１３との間に第２地導体１６を配置し、第３筐体１２の第１の面と反対の第２の面が第１筐体１０と向かい合う反転閉じ状態において、第１地導体である第１回路基板１３と第２地導体１６との間に給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部を配置する。
【解決手段】第３筐体１２の液晶表示器１５がある側の第１の面が第１筐体１０と向かい合う通常閉じ状態において、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１地導体である第１回路基板１３との間に第２地導体１６を配置し、第３筐体１２の第１の面と反対の第２の面が第１筐体１０と向かい合う反転閉じ状態において、第１地導体である第１回路基板１３と第２地導体１６との間に給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の携帯無線機に関し、特に回転２軸構造を持つ折畳み式の携帯無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話には、セルラ通信用の無線システムの他に、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＷＬＡＮ（Wireless LAN）、Bluetooth（登録商標）などの比帯域の比較的狭い無線システムが搭載されるようになってきている。また、複数の無線システムを搭載することで、アンテナ素子も複数個搭載されるようになってきている。
【０００３】
また、近年の携帯電話には、待ち受け時では“通常閉じ状態”、通話時では“開き状態”、ワンセグ視聴やタッチパネル操作等の液晶画面が見える状態で閉じる“ビューワ閉じ状態”の３つの状態をとる回転２軸構造（“スィーベル構造”とも呼ばれる）を有したものもある。なお、本明細書では、“ビューワ閉じ状態”のことを“反転閉じ状態”と呼ぶこととする。すなわち、２つの閉じ状態のうち一方を、“通常閉じ状態”と呼び、他方を“反転閉じ状態”と呼ぶ。
【０００４】
図１２は、回転２軸構造を採用した従来の折畳み式の携帯無線機１００の外観を示す斜視図である。同図の（ａ）は通常閉じ状態、（ｂ）は開き状態、（ｃ）は反転閉じ状態をそれぞれ示す。図１２の（ｂ）に示すように、回転２軸構造を採用した携帯無線機１００は、３つの筐体（第１筐体１０１、第２筐体１０２、第３筐体１０３）からなる。第１筐体１０１と第２筐体１０２の連結部には第１ヒンジ（図示略）が設けられており、この第１ヒンジによって第１筐体１０１と第２筐体１０２が開閉自在に連結される。第２筐体１０２と第３筐体１０３の連結部には第２ヒンジ（図示略）が設けられており、この第２ヒンジによって第２筐体１０２と第３筐体１０３が回動自在に連結される。第３筐体１０３には液晶表示器１０５が設けられている。なお、液晶表示器１０５の大画面化に伴い、第３筐体１０３内には強度を確保するための補強用金属板金（図示略）が設けられる場合がある。
【０００５】
上述した回転２軸構造を採用した携帯電話では、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で均一なアンテナ性能を確保できることが望まれている。この要望を実現したものとして、例えば特許文献１、２に記載された携帯無線装置がある。特許文献１に記載された携帯無線装置は、回動する第３筐体内の液晶表示器側と該液晶表示器に対向する内壁面側のそれぞれにアンテナ素子を配置している。このようにすることで、２つの閉じ状態のそれぞれにおいて、一方のアンテナ素子が第１筐体側に接近しても、他方のアンテナ素子が第１筐体から離れるので、アンテナ性能の劣化を低く抑えることができる。
【０００６】
他方、特許文献２に記載された携帯無線装置は、第１筐体にアンテナ素子を設けるとともに、該アンテナ素子の両端それぞれに給電回路を設ける一方、第２筐体（上述した第３筐体に相当）に導電性部品を設け、２つの閉じ状態のそれぞれにおいて、アンテナ素子と導電性部品が接近する状態で、導電性部品がアンテナ素子の給電回路側となるように、給電回路の切り替えを行う。このようにすることで、２つの閉じ状態でアンテナ性能の均一化が図れる。
【０００７】
なお、携帯電話の小型化、薄型化及び大画面化は継続して行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０１９８０８号公報
【特許文献２】特開２００７−０４９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、回転２軸構造を採用した従来の折畳み式の携帯無線機では、装置の薄型化に伴い、通常閉じ状態と反転閉じ状態で、アンテナ素子から周辺構造物までの必要距離の確保が困難である。また、液晶表示器の大画面化に伴う補強用金属板金の拡大により、アンテナ素子と補強用金属板金との間で必要とする距離の確保と、装置の薄型化に伴う補強用金属板金とアンテナ給電部との間の距離の確保が困難である。
【００１０】
また、特許文献１に記載された携帯無線装置においては、装置本体の薄型化を図ると、２つのアンテナ素子のうち一方のアンテナ素子と第１筐体との距離と、他方のアンテナ素子と第１筐体との距離との差分が小さくなり、アンテナ性能劣化を低減することが困難になる。また、２つのアンテナ素子を必要とするので、そのための空間を確保しなればならず、小型化に限界がある。
【００１１】
また、特許文献２に記載された携帯無線機においては、上記同様に装置本体の薄型化を図るとアンテナ素子が導電性部品に接近するため、アンテナ性能が劣化してしまう。また、切替回路を設けるため、その分、回路基板の面積が大きくなり、小型化に限界がある。
【００１２】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯無線機において、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できるとともに、機器本体の薄型化及び小型化が図れる携帯無線機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の携帯無線機は、第１筐体と、第２筐体と、前記第１筐体と前記第２筐体とを開閉自在に連結する第１ヒンジと、第３筐体と、前記第２筐体と前記第３筐体とを回動自在に連結する第２ヒンジと、前記第１筐体に設けられ、第１地導体として機能する第１回路基板と、前記第３筐体に設けられた第２回路基板と、前記第２回路基板の一方の面に給電部が接続されたアンテナ素子と、前記第２回路基板の他方の面に構成された第２地導体と、前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続する信号ケーブルと、を備え、前記第３筐体の第１の面が前記第１筐体と向かい合う通常閉じ状態において、前記給電部及び前記アンテナ素子の一部と前記第１地導体との間に前記第２地導体が配置され、前記第３筐体の前記第１の面と反対の第２の面が前記第１筐体と向かい合う反転閉じ状態において、前記第１地導体と前記第２地導体との間に前記給電部及び前記アンテナ素子の一部が配置される。
【００１４】
上記構成によれば、通常閉じ状態においては、第２地導体が給電部及びアンテナ素子の一部と第１地導体との間に配置され、反転閉じ状態においては、給電部及びアンテナ素子の一部が第１地導体と第２地導体との間に配置される。したがって、給電部とアンテナ素子の一部と第２地導体の間隔は、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの状態で一定となり、給電部とアンテナ素子の一部に電流が集中し、２つの閉じ状態におけるアンテナ素子から第１筺体と第１回路基板との間隔変化によるインピーダンス変化を抑えることができ、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。また、給電部及びアンテナ素子の一部と第２回路基板との間隔を縮小することにより、アンテナ性能は改善することから、第２回路基板の薄型化が可能となり、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【００１５】
上記構成において、前記アンテナ素子は、平板状であることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、給電部とアンテナ素子の一部と第２地導体との重なる面積が増え、給電部とアンテナ素子の一部に電流が更に集中するため、インピーダンスの変化を更に抑制し、２つの閉じ状態で更に安定したアンテナ性能を確保できる。
【００１７】
上記構成において、前記アンテナ素子のうち、通常閉じ状態において前記第１地導体と前記第２地導体との間に配置されていない前記アンテナ素子の一部が、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態において、前記第１回路基板と正面視で重なるように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、アンテナ素子と前記第１回路基板が併走し、正面視で重なる箇所のアンテナ素子の電流が減少しても、第２地導体及び第１地導体の電流が増加するため、アンテナ性能の劣化を抑制することが可能である。
【００１９】
上記構成において、前記アンテナ素子は、前記第２回路基板と直交する平板状の直交部を有し、前記直交部前記第１回路基板との間隔が通常閉じ状態及び反転閉じ状態で略同一であることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、アンテナ素子の一部分を第２回路基板と直交する平板状の直交部とし、アンテナ素子と第１回路基板との重なり面積を極小とすることにより、アンテナ素子に及ぼす第１回路基板の影響を低減することが可能となる。また、該直交部と第１回路基板との間隔が通常閉じ状態及び反転閉じ状態で略同一となるようにしたので、２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保することが可能となる。
【００２１】
上記構成において、前記第２回路基板は、通常閉じ状態及び反転閉じ状態で前記第１回路基板との間隔が略同一になるように配置されたことを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、第１回路基板と第２回路基板の電流は通常閉じ状態と反転閉じ状態で略同一となるため、２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保することが可能となる。
【００２３】
上記構成において、前記第２回路基板と電気的に接続され、前記第２回路基板とは別の導電性部材を第２地導体として設けたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、専用の第２地導体を設けたので、例えば液晶表示装置の破壊防止の補強板を拡大することが可能となり、強度確保を容易に行うことが可能となる。また、第２地導体の大きさに依存して、第２回路基板と第２地導体に流れる電流を変化させ、アンテナ性能の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯無線機において、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できるとともに、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る携帯無線機の外観を示す斜視図
【図２】図１の携帯無線機を通常閉じ状態としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図
【図３】図１の携帯無線機を反転閉じ状態としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図
【図４】図１の携帯無線機のアンテナ素子の外観を示す斜視図
【図５】図１の携帯無線機を通常閉じ状態にしたときのアンテナ素子の配設部分を拡大した図
【図６】図１の携帯無線機を反転閉じ状態にしたときのアンテナ素子の配設部分を拡大した図
【図７】図１の携帯無線機におけるアンテナ素子の給電部と第２地導体との間隔を変更したときのアンテナ効率の測定結果を示すグラフ
【図８】図１の携帯無線機におけるアンテナ素子の給電部と第２地導体との間隔を変更したときのインピーダンス特性を示す図
【図９】シミュレーション解析によるアンテナ素子の給電部と第２地導体との間隔を変更したときの効率計算結果を示すグラフ
【図１０】シミュレーション解析による通常閉じ状態の電流分布密度を示す図
【図１１】シミュレーション解析による反転閉じ状態の電流分布密度を示す図
【図１２】回転２軸構造を採用した従来の折畳み式の携帯無線機の外観を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機の外観を示す斜視図である。同図において、本実施の形態の携帯無線機１は、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯電話機であり、第１筐体１０、第２筐体１１及び第３筐体１２の３つの筐体からなり、“通常閉じ状態”、“開き状態”、“反転閉じ状態”の３つの状態をとることができるものである。
【００２９】
第１筐体１０と第２筐体１１が第１ヒンジ２０によって開閉自在に連結され、第２筐体１１と第３筐体１２が第２ヒンジ（回転２軸ヒンジ）２１によって回動自在に連結されている。第１ヒンジ２０は第１筐体１０と第２筐体１１との間に設けられており、第２ヒンジ２１は第２筐体１１と第３筐体１２との間に設けられている。第３筐体１２には液晶表示器１５が設けられており、第３筐体１０には図示せぬアンテナ素子が設けられている。
【００３０】
また、第１筐体１０には第１回路基板１３が設けられており、第３筐体１２には第２回路基板１４が設けられている。本実施の形態では、第１回路基板１３を第１地導体として利用するようにしている。第１地導体の詳細は後述する。第１回路基板１３と第２回路基板１４は信号ケーブル３０で接続されている。信号ケーブル３０には主に細線同軸ケーブル群が用いられる。なお、細線同軸ケーブル群は複数の細い直径の同軸ケーブルを円柱状に配置し、それをテープなどで束ねたものである。
【００３１】
図２は、本実施の形態の携帯無線機１を“通常閉じ状態”としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図である。特に（ｂ）の場合は（ａ）の図面に向かって右側から見た内部構造を示す図である。
【００３２】
図３は、本実施の形態の携帯無線機１を“反転閉じ状態”としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図である。特に（ｂ）の場合は（ａ）の図面に向かって右側から見た内部構造を示す図である。
【００３３】
図２及び図３において、第３筐体１２には、前述した第２回路基板１４及び液晶表示器１５の他に、第２回路基板１４よりも大きな平板状の第２地導体１６と、アンテナ素子１７とが設けられている。第２地導体１６には導電性の良い平板状の金属板が用いられる。第２地導体１６は、短手方向の長さが第３筐体１２の短手方向の長さよりも短く、かつ第２回路基板１４の短手方向の長さより長くなっており、また長手方向の長さが第３筐体１２の長手方向の長さよりも短く、かつ第２回路基板１４の長手方向の長さより長くなっている。第２地導体１６は、第２回路基板１４上に積層配置され、第２回路基板１４のグランドと電気的に接続される。なお、第２地導体１６は、必ずしも第２回路基板１４上に積層する必要はなく、第２回路基板１４に隣接配置でもよい。また、第２地導体１６を液晶表示器１５に配置する補強板で構成し、この補強板をアンテナ素子１７とアンテナ素子１７の給電部１７ａの裏面に配置することも可能である。このようにすることで、アンテナ性能と液晶表示器の破壊防止という機構強度の両立が可能である。詳細は後述する。
【００３４】
アンテナ素子１７は、第２回路基板１４の第２地導体１６が接続された面と反対側面の上端左隅部分（図２では、図面に向かって下端左隅部分）に配置されている。アンテナ素子１７は、給電部１７ａ、併走部１７ｂ、非併走部１７ｃ及び直交部１７ｄの連続する４つの部分から構成されている。給電部１７ａは、第２回路基板１４に実装された無線回路（図示略）に接続される。
【００３５】
アンテナ素子１７の給電部１７ａと併走部１７ｂは、図２（ｂ）及び図３（ｂ）のｙ方向で、第２地導体１６と併行になる部分であり、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すとおり、正面から投影すると、第２地導体と第１地導体に重なるように配置する。また、アンテナ素子１７の非併走部１７ｃは、図２（ｂ）及び図３（ｂ）のｙ方向で、第２地導体１６と非併行になる部分であり、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すとおり、正面から投影すると、第２地導体とは重ならず、第１地導体とは重なるように配置する。ここで、第２地導体１６の先端が、併走部１７ｂから非併走部１７ｃに変る境目に位置するので、この境目の位置より先には第２地導体１６が無いため、当該位置から直交部１７ｄまでの間が非併走部１７ｃとなる。
【００３６】
アンテナ素子１７の直交部１７ｄは、給電部１７ａ、併走部１７ｂ及び非併走部１７ｃまでの部分に対して直角に折れ曲がった部分であり、第２回路基板１４の先端中央部に向かう方向に湾曲する形状となっている。アンテナ素子１７は、携帯無線機１の通常閉じ状態では、図２の（ａ）に示すように、同図に向かって左側に位置し、携帯無線機１の反転閉じ状態では、第３筐体１２が１８０度回転することになるので、図３の（ａ）に示すように、同図に向かって右側に位置する。
【００３７】
図４は、アンテナ素子１７の外観を示す斜視図である。同図（ａ）と（ｂ）はアンテナ素子１７の見方を１８０度違えたものである。同図に示すように、アンテナ素子１７は、給電部１７ａと併走部１７ｂが段差を経て繋がっており、併走部１７ｂと非併走部１７ｃが同一面で構成される。また、非併走部１７ｃと直交部１７ｄが９０度の角度で繋がっている。直交部１７ｄは３箇所で段階的に折れ曲がっている。
【００３８】
図２、図３、図４より、給電部１７ａ、併走部１７ｂ、非併走部１７ｃは、第２回路基板１４、第２地導体１６、第１回路基板１３の平面部と平行になるよう配置し、直交部１７ｄは直交するように配置している。
【００３９】
図５は、通常閉じ状態にある携帯無線機１のアンテナ素子１７の配設部分を拡大した図である。図５における各寸法を以下に列記する。なお、“λ”は、設計周波数における波長を示し、本実施の形態ではＧＰＳ（Global Positioning System）で使用される１．５ＧＨｚ帯としている。
【００４０】
Ｄａ：給電部１７ａと第２地導体１６との間隔 ０．００２λ
Ｄｂ１：併走部１７ｂと第２地導体１６との間隔 ０．００６λ
Ｄｃ：非併走部１７ｃと第１回路基板１３との間隔 ０．０３７λ
Ｄｄ：直交部１７ｄと第１回路基板１３との間隔 ０．０２２λ
Ｄｇ：第２地導体１６と第１回路基板１３との間隔 ０．０２９λ
Ｌａ：給電部１７ａの長さ ０．０１５λ
Ｌｂ：併走部１７ｂの長さ ０．０２０λ
Ｌｃ：非併走部１７ｃの長さ ０．００７λ
Ｗａ：給電部１７ａの幅 ０．０１５λ
Ｗｂ：併走部１７ｂの幅 ０．０１０λ
Ｗｃ：非併走部１７ｃの幅 ０．０１０λ
Ｗｄ：直交部１７ｄの幅 ０．０１５λ
【００４１】
アンテナ素子１７の給電部１７ａは、幅Ｗａ＝０．０１５λ、長さＬａ＝０．０１５λである。給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａは、第２回路基板１４の厚みに相当する。
【００４２】
図６は、反転閉じ状態にある携帯無線機１のアンテナ素子１７の配設部分を拡大した図である。図６における各寸法を以下に列記する。
【００４３】
Ｄａ：給電部１７ａと第２地導体１６との間隔 ０．００２λ
Ｄｂ１：併走部１７ｂと第２地導体１６との間隔 ０．００６λ
Ｄｃ：非併走部１７ｃと第１回路基板１３との間隔 ０．０１８λ
Ｄｄ：直交部１７ｄと第１回路基板１３との間隔 ０．０１８λ
Ｄｇ：第２地導体１６と第１回路基板１３との間隔 ０．０３１λ
Ｌａ：給電部１７ａの長さ ０．０１５λ
Ｌｂ：併走部１７ｂの長さ ０．０２０λ
Ｌｃ：非併走部１７ｃの長さ ０．００７λ
Ｗａ：給電部１７ａの幅 ０．０１５λ
Ｗｂ：併走部１７ｂの幅 ０．０１０λ
Ｗｃ：非併走部１７ｃの幅 ０．０１０λ
Ｗｄ：直交部１７ｄの幅 ０．０１５λ
【００４４】
図７は、給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａすなわち第２回路基板１４の厚みを変更したときのアンテナ効率の測定結果を示すグラフである。このとき、携帯無線機１の通常閉じ状態における前記各寸法は次のようになる。
Ｄｂ１：０．００６λ
Ｄｃ： ０．０３７λ
Ｄｄ： ０．０２２λ
Ｄｇ： ０．０２９λ
Ｌａ： ０．０１５λ
Ｌｂ： ０．０２０λ
Ｌｃ： ０．００７λ
Ｗａ： ０．０１５λ
Ｗｂ： ０．０１０λ
Ｗｃ： ０．０１０λ
Ｗｄ： ０．０１５λ
【００４５】
また、携帯無線機１の反転閉じ状態における前記各寸法は次のようになる。
Ｄｂ１：０．００６λ
Ｄｃ： ０．０１８λ
Ｄｄ： ０．０１８λ
Ｄｇ： ０．０３１λ
Ｌａ： ０．０１５λ
Ｌｂ： ０．０２０λ
Ｌｃ： ０．００７λ
Ｗａ： ０．０１５λ
Ｗｂ： ０．０１０λ
Ｗｃ： ０．０１０λ
Ｗｄ： ０．０１５λ
【００４６】
携帯無線機１の通常閉じ状態において、非併走部１７ｃと第１回路基板１３との間隔Ｄｃは、０．０３７λであり、このとき間隔Ｄａを０．００２λから０．００１λに小さくすると、効率は０．６ｄＢの改善が見られる。一方、反転閉じ状態において、間隔Ｄｃは、０．００１８λであり、通常閉じ状態に比べ小さくなっているが、このとき、間隔Ｄａを０．００２λから０．００１λに小さくすると、効率は約１．５ｄＢの改善が得られる。間隔Ｄｃが小さく、間隔Ｄａが小さいほど効率の改善が得られる。
【００４７】
図８に上記測定時のインピーダンス特性を示す。図８の上段が、給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａを０．００２５λとした場合、下段が、間隔Ｄａを０．００１０λに縮小した場合であり、左側から順に、通常閉じ状態、反転閉じ状態、開き状態におけるインピーダンスを示している。▼マークは１．５８ＧＨｚにおけるインピーダンスである。
【００４８】
図８において、通常閉じ状態と反転閉じ状態のインピーダンス波形の軌跡を比較すると、間隔Ｄａが０．００２５λにおいては、波形は異なるが、間隔Ｄａを０．００１０λに縮小すると、略同一のインピーダンス波形が得られている。このことから、間隔Ｄａを縮小すると、通常閉じ状態と反転閉じ状態のインピーダンス変動が少ないことは明らかである。
【００４９】
図９に４つのモデルをシミュレーション解析したときの、効率計算結果を示す。
また、給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａを０．００２λとした場合の、４つの解析モデルと電流分布密度を図１０、図１１に示す。なお、特に記載のない箇所における解析モデルは前述の寸法と略同じであるが、周波数は２．５ＧＨｚ帯としている。
図１０は通常閉じ状態であり、図１１は反転閉じ状態である。４つの解析モデルについて、図１０と図１１を用いて説明する。
【００５０】
図１０及び図１１に記載する（１）、（２）、（３）、（４）はそれぞれの解析モデルを示している。なお、図１０と図１１は通常閉じ状態と反転閉じ状態の違いのみである。
解析モデル（１）はアンテナ素子１７と第２回路基板１４のみで構成されており、アンテナ素子を阻害する障害物がない理想状態である。
解析モデル（２）は上記解析モデル（１）に、第１回路基板１３と信号ケーブル３０を追加しており、給電部１７ａと併走部１７ｂは正面視の投影で第２回路基板１４及び第２地導体とは重なっていない。
解析モデル（３）は上記解析モデル（２）に対して、給電部１７ａと併走部１７ｂと正面視の投影でグランドが重なるように第２回路基板１４のグランド部分を拡張しており、拡張部分の幅はアンテナ素子幅と同じである。
解析モデル（４）は上記解析モデル（１）に対して、第２回路基板とは別の金属版を第２地導体として追加したものであり、実測モデルと同じである。
【００５１】
図９において、通常閉じ状態の効率計算結果を実線で示し、反転閉じ状態の効率計算結果を破線で示す。解析モデル（１）、（２）、（３）、（４）をそれぞれ□マーク、×マーク、△マーク、○マークで示す。
【００５２】
図９から、解析モデル（１）は障害物の影響を受けないことから、間隔Ｄａによる効率変化はわずかである。解析モデル（２）は、第１回路基板の影響により、解析モデル（１）から０．４ｄＢの劣化が発生するが、間隔Ｄａによる効率変化は０．１ｄＢ程度であり、わずかである。解析モデル（３）は、本発明の構成であり、解析モデル（２）に対して、間隔Ｄａを０．００７λ以下にすると、０．５ｄＢ以上の改善効果が得られている。解析モデル（４）は、本発明の実施の形態であり、間隔Ｄａを約０．００３λとすると、４つの解析モデルの中で最良の効率が得られることがわかる。また、前述の実測データと同じ構成であり、解析結果と実測データは間隔Ｄａを縮小するほど効率は改善しており、実測データを裏付ける結果が得られている。
【００５３】
次に図１０について説明する。なお、間隔Ｄａは０．００３λである。
解析モデル（１）、（２）では、アンテナ素子に電流が集中するが、解析モデル（３）、（４）では、給電部１７ａと併走部１７ｂに正面視の投影で重なっている第２地導体周辺のグランド電流が増加する。また、第２地導体及び信号ケーブル３０の電流が増加し、第２地導体及び信号ケーブルのグランドからの放射の増加により、効率が改善する。
【００５４】
図１１は反転閉じ状態の電流分布である。間隔Ｄａは同じく０．００３λである。
図１０の通常閉じ状態とほぼ同じ傾向がみられ、第２地導体からの放射の増加により、効率が改善する。
【００５５】
本実施の形態の携帯無線機１では、アンテナ素子１７の給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａを縮めることで、通常閉じ状態の性能劣化を起こさずに反転閉じ状態の性能を改善することが可能である。これにより、第２回路基板１４の薄型化が可能となる。
【００５６】
また、本実施の形態の携帯無線機１は、通常閉じ状態においては、第２地導体１６が給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１地導体である第１回路基板１３との間に配置され、反転閉じ状態においては、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部が第１地導体である第１回路基板１３と第２地導体１６との間に配置される。したがって、給電部１７ａとアンテナ素子１７の一部と第２地導体１６の間隔は、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの状態で一定となり、給電部１７ａとアンテナ素子１７の一部に電流が集中し、２つの閉じ状態におけるアンテナ素子１７から第１筺体１０と第１回路基板１３との間隔変化によるインピーダンス変化を抑えることができ、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。また、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第２回路基板１４との間隔を縮小することにより、アンテナ性能は改善することから、第２回路基板１４の薄型化が可能となり、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【００５７】
このように本実施の形態に係る携帯無線機１によれば、第３筐体１２に設けられた第２回路基板１４と、第２回路基板１４の一方の面に給電部１７ａが接続されたアンテナ素子１７と、第２回路基板１４の他方の面に接続された第２地導体１６と、第１回路基板１３と第２回路基板１４とを電気的に接続する信号ケーブル３０と、を備え、通常閉じ状態において、第２地導体１６を給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１地導体である第１回路基板１３との間に配置し、反転閉じ状態において、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部が第１地導体である第１回路基板１３と第２地導体１６との間に配置するので、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。また、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１回路基板１３との間隔が、通常閉じ状態及び反転閉じ状態の２つの閉じ状態で略同一になるので、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【００５８】
なお、上記実施の形態では、第１回路基板１３そのものを第１地導体としたが、第１回路基板１３とは別の導電性部材を第１地導体として設けて、第１回路基板１３と電気的に接続するようにしてもよい。このようにしても、第１回路基板１３そのものを第１地導体とした場合と同様に、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できるとともに、機器本体の薄型化及び小型化が図れるといった効果を有し、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯電話等の携帯無線機への適用が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 携帯無線機
１０ 第１筐体
１１ 第２筐体
１２ 第３筐体
１３ 第１回路基板
１４ 第２回路基板
１５ 液晶表示器
１６ 第２地導体
１７ アンテナ素子
１７ａ 給電部
１７ｂ 併走部
１７ｃ 非併走部
１７ｄ 直交部
２０ 第１ヒンジ
２１ 第２ヒンジ
３０ 信号ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の携帯無線機に関し、特に回転２軸構造を持つ折畳み式の携帯無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話には、セルラ通信用の無線システムの他に、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＷＬＡＮ（Wireless LAN）、Bluetooth（登録商標）などの比帯域の比較的狭い無線システムが搭載されるようになってきている。また、複数の無線システムを搭載することで、アンテナ素子も複数個搭載されるようになってきている。
【０００３】
また、近年の携帯電話には、待ち受け時では“通常閉じ状態”、通話時では“開き状態”、ワンセグ視聴やタッチパネル操作等の液晶画面が見える状態で閉じる“ビューワ閉じ状態”の３つの状態をとる回転２軸構造（“スィーベル構造”とも呼ばれる）を有したものもある。なお、本明細書では、“ビューワ閉じ状態”のことを“反転閉じ状態”と呼ぶこととする。すなわち、２つの閉じ状態のうち一方を、“通常閉じ状態”と呼び、他方を“反転閉じ状態”と呼ぶ。
【０００４】
図１２は、回転２軸構造を採用した従来の折畳み式の携帯無線機１００の外観を示す斜視図である。同図の（ａ）は通常閉じ状態、（ｂ）は開き状態、（ｃ）は反転閉じ状態をそれぞれ示す。図１２の（ｂ）に示すように、回転２軸構造を採用した携帯無線機１００は、３つの筐体（第１筐体１０１、第２筐体１０２、第３筐体１０３）からなる。第１筐体１０１と第２筐体１０２の連結部には第１ヒンジ（図示略）が設けられており、この第１ヒンジによって第１筐体１０１と第２筐体１０２が開閉自在に連結される。第２筐体１０２と第３筐体１０３の連結部には第２ヒンジ（図示略）が設けられており、この第２ヒンジによって第２筐体１０２と第３筐体１０３が回動自在に連結される。第３筐体１０３には液晶表示器１０５が設けられている。なお、液晶表示器１０５の大画面化に伴い、第３筐体１０３内には強度を確保するための補強用金属板金（図示略）が設けられる場合がある。
【０００５】
上述した回転２軸構造を採用した携帯電話では、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で均一なアンテナ性能を確保できることが望まれている。この要望を実現したものとして、例えば特許文献１、２に記載された携帯無線装置がある。特許文献１に記載された携帯無線装置は、回動する第３筐体内の液晶表示器側と該液晶表示器に対向する内壁面側のそれぞれにアンテナ素子を配置している。このようにすることで、２つの閉じ状態のそれぞれにおいて、一方のアンテナ素子が第１筐体側に接近しても、他方のアンテナ素子が第１筐体から離れるので、アンテナ性能の劣化を低く抑えることができる。
【０００６】
他方、特許文献２に記載された携帯無線装置は、第１筐体にアンテナ素子を設けるとともに、該アンテナ素子の両端それぞれに給電回路を設ける一方、第２筐体（上述した第３筐体に相当）に導電性部品を設け、２つの閉じ状態のそれぞれにおいて、アンテナ素子と導電性部品が接近する状態で、導電性部品がアンテナ素子の給電回路側となるように、給電回路の切り替えを行う。このようにすることで、２つの閉じ状態でアンテナ性能の均一化が図れる。
【０００７】
なお、携帯電話の小型化、薄型化及び大画面化は継続して行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０１９８０８号公報
【特許文献２】特開２００７−０４９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、回転２軸構造を採用した従来の折畳み式の携帯無線機では、装置の薄型化に伴い、通常閉じ状態と反転閉じ状態で、アンテナ素子から周辺構造物までの必要距離の確保が困難である。また、液晶表示器の大画面化に伴う補強用金属板金の拡大により、アンテナ素子と補強用金属板金との間で必要とする距離の確保と、装置の薄型化に伴う補強用金属板金とアンテナ給電部との間の距離の確保が困難である。
【００１０】
また、特許文献１に記載された携帯無線装置においては、装置本体の薄型化を図ると、２つのアンテナ素子のうち一方のアンテナ素子と第１筐体との距離と、他方のアンテナ素子と第１筐体との距離との差分が小さくなり、アンテナ性能劣化を低減することが困難になる。また、２つのアンテナ素子を必要とするので、そのための空間を確保しなればならず、小型化に限界がある。
【００１１】
また、特許文献２に記載された携帯無線機においては、上記同様に装置本体の薄型化を図るとアンテナ素子が導電性部品に接近するため、アンテナ性能が劣化してしまう。また、切替回路を設けるため、その分、回路基板の面積が大きくなり、小型化に限界がある。
【００１２】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯無線機において、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できるとともに、機器本体の薄型化及び小型化が図れる携帯無線機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の携帯無線機は、第１筐体と、第２筐体と、前記第１筐体と前記第２筐体とを開閉自在に連結する第１ヒンジと、第３筐体と、前記第２筐体と前記第３筐体とを回動自在に連結する第２ヒンジと、前記第１筐体に設けられ、第１地導体として機能する第１回路基板と、前記第３筐体に設けられた第２回路基板と、前記第２回路基板の一方の面に給電部が接続されたアンテナ素子と、前記第２回路基板の他方の面に構成された第２地導体と、前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続する信号ケーブルと、を備え、前記第３筐体の第１の面が前記第１筐体と向かい合う通常閉じ状態において、前記給電部及び前記アンテナ素子の一部と前記第１地導体との間に前記第２地導体が配置され、前記第３筐体の前記第１の面と反対の第２の面が前記第１筐体と向かい合う反転閉じ状態において、前記第１地導体と前記第２地導体との間に前記給電部及び前記アンテナ素子の一部が配置される。
【００１４】
上記構成によれば、通常閉じ状態においては、第２地導体が給電部及びアンテナ素子の一部と第１地導体との間に配置され、反転閉じ状態においては、給電部及びアンテナ素子の一部が第１地導体と第２地導体との間に配置される。したがって、給電部とアンテナ素子の一部と第２地導体の間隔は、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの状態で一定となり、給電部とアンテナ素子の一部に電流が集中し、２つの閉じ状態におけるアンテナ素子から第１筺体と第１回路基板との間隔変化によるインピーダンス変化を抑えることができ、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。また、給電部及びアンテナ素子の一部と第２回路基板との間隔を縮小することにより、アンテナ性能は改善することから、第２回路基板の薄型化が可能となり、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【００１５】
上記構成において、前記アンテナ素子は、平板状であることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、給電部とアンテナ素子の一部と第２地導体との重なる面積が増え、給電部とアンテナ素子の一部に電流が更に集中するため、インピーダンスの変化を更に抑制し、２つの閉じ状態で更に安定したアンテナ性能を確保できる。
【００１７】
上記構成において、前記アンテナ素子のうち、通常閉じ状態において前記第１地導体と前記第２地導体との間に配置されていない前記アンテナ素子の一部が、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態において、前記第１回路基板と正面視で重なるように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、アンテナ素子と前記第１回路基板が併走し、正面視で重なる箇所のアンテナ素子の電流が減少しても、第２地導体及び第１地導体の電流が増加するため、アンテナ性能の劣化を抑制することが可能である。
【００１９】
上記構成において、前記アンテナ素子は、前記第２回路基板と直交する平板状の直交部を有し、前記直交部前記第１回路基板との間隔が通常閉じ状態及び反転閉じ状態で略同一であることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、アンテナ素子の一部分を第２回路基板と直交する平板状の直交部とし、アンテナ素子と第１回路基板との重なり面積を極小とすることにより、アンテナ素子に及ぼす第１回路基板の影響を低減することが可能となる。また、該直交部と第１回路基板との間隔が通常閉じ状態及び反転閉じ状態で略同一となるようにしたので、２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保することが可能となる。
【００２１】
上記構成において、前記第２回路基板は、通常閉じ状態及び反転閉じ状態で前記第１回路基板との間隔が略同一になるように配置されたことを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、第１回路基板と第２回路基板の電流は通常閉じ状態と反転閉じ状態で略同一となるため、２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保することが可能となる。
【００２３】
上記構成において、前記第２回路基板と電気的に接続され、前記第２回路基板とは別の導電性部材を第２地導体として設けたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、専用の第２地導体を設けたので、例えば液晶表示装置の破壊防止の補強板を拡大することが可能となり、強度確保を容易に行うことが可能となる。また、第２地導体の大きさに依存して、第２回路基板と第２地導体に流れる電流を変化させ、アンテナ性能の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯無線機において、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できるとともに、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る携帯無線機の外観を示す斜視図
【図２】図１の携帯無線機を通常閉じ状態としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図
【図３】図１の携帯無線機を反転閉じ状態としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図
【図４】図１の携帯無線機のアンテナ素子の外観を示す斜視図
【図５】図１の携帯無線機を通常閉じ状態にしたときのアンテナ素子の配設部分を拡大した図
【図６】図１の携帯無線機を反転閉じ状態にしたときのアンテナ素子の配設部分を拡大した図
【図７】図１の携帯無線機におけるアンテナ素子の給電部と第２地導体との間隔を変更したときのアンテナ効率の測定結果を示すグラフ
【図８】図１の携帯無線機におけるアンテナ素子の給電部と第２地導体との間隔を変更したときのインピーダンス特性を示す図
【図９】シミュレーション解析によるアンテナ素子の給電部と第２地導体との間隔を変更したときの効率計算結果を示すグラフ
【図１０】シミュレーション解析による通常閉じ状態の電流分布密度を示す図
【図１１】シミュレーション解析による反転閉じ状態の電流分布密度を示す図
【図１２】回転２軸構造を採用した従来の折畳み式の携帯無線機の外観を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機の外観を示す斜視図である。同図において、本実施の形態の携帯無線機１は、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯電話機であり、第１筐体１０、第２筐体１１及び第３筐体１２の３つの筐体からなり、“通常閉じ状態”、“開き状態”、“反転閉じ状態”の３つの状態をとることができるものである。
【００２９】
第１筐体１０と第２筐体１１が第１ヒンジ２０によって開閉自在に連結され、第２筐体１１と第３筐体１２が第２ヒンジ（回転２軸ヒンジ）２１によって回動自在に連結されている。第１ヒンジ２０は第１筐体１０と第２筐体１１との間に設けられており、第２ヒンジ２１は第２筐体１１と第３筐体１２との間に設けられている。第３筐体１２には液晶表示器１５が設けられており、第３筐体１０には図示せぬアンテナ素子が設けられている。
【００３０】
また、第１筐体１０には第１回路基板１３が設けられており、第３筐体１２には第２回路基板１４が設けられている。本実施の形態では、第１回路基板１３を第１地導体として利用するようにしている。第１地導体の詳細は後述する。第１回路基板１３と第２回路基板１４は信号ケーブル３０で接続されている。信号ケーブル３０には主に細線同軸ケーブル群が用いられる。なお、細線同軸ケーブル群は複数の細い直径の同軸ケーブルを円柱状に配置し、それをテープなどで束ねたものである。
【００３１】
図２は、本実施の形態の携帯無線機１を“通常閉じ状態”としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図である。特に（ｂ）の場合は（ａ）の図面に向かって右側から見た内部構造を示す図である。
【００３２】
図３は、本実施の形態の携帯無線機１を“反転閉じ状態”としたときの内部構造を示す図であり、（ａ）は正面視した場合の内部構造を示す正面透視図、（ｂ）は側面視した場合の内部構造を示す図である。特に（ｂ）の場合は（ａ）の図面に向かって右側から見た内部構造を示す図である。
【００３３】
図２及び図３において、第３筐体１２には、前述した第２回路基板１４及び液晶表示器１５の他に、第２回路基板１４よりも大きな平板状の第２地導体１６と、アンテナ素子１７とが設けられている。第２地導体１６には導電性の良い平板状の金属板が用いられる。第２地導体１６は、短手方向の長さが第３筐体１２の短手方向の長さよりも短く、かつ第２回路基板１４の短手方向の長さより長くなっており、また長手方向の長さが第３筐体１２の長手方向の長さよりも短く、かつ第２回路基板１４の長手方向の長さより長くなっている。第２地導体１６は、第２回路基板１４上に積層配置され、第２回路基板１４のグランドと電気的に接続される。なお、第２地導体１６は、必ずしも第２回路基板１４上に積層する必要はなく、第２回路基板１４に隣接配置でもよい。また、第２地導体１６を液晶表示器１５に配置する補強板で構成し、この補強板をアンテナ素子１７とアンテナ素子１７の給電部１７ａの裏面に配置することも可能である。このようにすることで、アンテナ性能と液晶表示器の破壊防止という機構強度の両立が可能である。詳細は後述する。
【００３４】
アンテナ素子１７は、第２回路基板１４の第２地導体１６が接続された面と反対側面の上端左隅部分（図２では、図面に向かって下端左隅部分）に配置されている。アンテナ素子１７は、給電部１７ａ、併走部１７ｂ、非併走部１７ｃ及び直交部１７ｄの連続する４つの部分から構成されている。給電部１７ａは、第２回路基板１４に実装された無線回路（図示略）に接続される。
【００３５】
アンテナ素子１７の給電部１７ａと併走部１７ｂは、図２（ｂ）及び図３（ｂ）のｙ方向で、第２地導体１６と併行になる部分であり、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すとおり、正面から投影すると、第２地導体と第１地導体に重なるように配置する。また、アンテナ素子１７の非併走部１７ｃは、図２（ｂ）及び図３（ｂ）のｙ方向で、第２地導体１６と非併行になる部分であり、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すとおり、正面から投影すると、第２地導体とは重ならず、第１地導体とは重なるように配置する。ここで、第２地導体１６の先端が、併走部１７ｂから非併走部１７ｃに変る境目に位置するので、この境目の位置より先には第２地導体１６が無いため、当該位置から直交部１７ｄまでの間が非併走部１７ｃとなる。
【００３６】
アンテナ素子１７の直交部１７ｄは、給電部１７ａ、併走部１７ｂ及び非併走部１７ｃまでの部分に対して直角に折れ曲がった部分であり、第２回路基板１４の先端中央部に向かう方向に湾曲する形状となっている。アンテナ素子１７は、携帯無線機１の通常閉じ状態では、図２の（ａ）に示すように、同図に向かって左側に位置し、携帯無線機１の反転閉じ状態では、第３筐体１２が１８０度回転することになるので、図３の（ａ）に示すように、同図に向かって右側に位置する。
【００３７】
図４は、アンテナ素子１７の外観を示す斜視図である。同図（ａ）と（ｂ）はアンテナ素子１７の見方を１８０度違えたものである。同図に示すように、アンテナ素子１７は、給電部１７ａと併走部１７ｂが段差を経て繋がっており、併走部１７ｂと非併走部１７ｃが同一面で構成される。また、非併走部１７ｃと直交部１７ｄが９０度の角度で繋がっている。直交部１７ｄは３箇所で段階的に折れ曲がっている。
【００３８】
図２、図３、図４より、給電部１７ａ、併走部１７ｂ、非併走部１７ｃは、第２回路基板１４、第２地導体１６、第１回路基板１３の平面部と平行になるよう配置し、直交部１７ｄは直交するように配置している。
【００３９】
図５は、通常閉じ状態にある携帯無線機１のアンテナ素子１７の配設部分を拡大した図である。図５における各寸法を以下に列記する。なお、“λ”は、設計周波数における波長を示し、本実施の形態ではＧＰＳ（Global Positioning System）で使用される１．５ＧＨｚ帯としている。
【００４０】
Ｄａ：給電部１７ａと第２地導体１６との間隔 ０．００２λ
Ｄｂ１：併走部１７ｂと第２地導体１６との間隔 ０．００６λ
Ｄｃ：非併走部１７ｃと第１回路基板１３との間隔 ０．０３７λ
Ｄｄ：直交部１７ｄと第１回路基板１３との間隔 ０．０２２λ
Ｄｇ：第２地導体１６と第１回路基板１３との間隔 ０．０２９λ
Ｌａ：給電部１７ａの長さ ０．０１５λ
Ｌｂ：併走部１７ｂの長さ ０．０２０λ
Ｌｃ：非併走部１７ｃの長さ ０．００７λ
Ｗａ：給電部１７ａの幅 ０．０１５λ
Ｗｂ：併走部１７ｂの幅 ０．０１０λ
Ｗｃ：非併走部１７ｃの幅 ０．０１０λ
Ｗｄ：直交部１７ｄの幅 ０．０１５λ
【００４１】
アンテナ素子１７の給電部１７ａは、幅Ｗａ＝０．０１５λ、長さＬａ＝０．０１５λである。給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａは、第２回路基板１４の厚みに相当する。
【００４２】
図６は、反転閉じ状態にある携帯無線機１のアンテナ素子１７の配設部分を拡大した図である。図６における各寸法を以下に列記する。
【００４３】
Ｄａ：給電部１７ａと第２地導体１６との間隔 ０．００２λ
Ｄｂ１：併走部１７ｂと第２地導体１６との間隔 ０．００６λ
Ｄｃ：非併走部１７ｃと第１回路基板１３との間隔 ０．０１８λ
Ｄｄ：直交部１７ｄと第１回路基板１３との間隔 ０．０１８λ
Ｄｇ：第２地導体１６と第１回路基板１３との間隔 ０．０３１λ
Ｌａ：給電部１７ａの長さ ０．０１５λ
Ｌｂ：併走部１７ｂの長さ ０．０２０λ
Ｌｃ：非併走部１７ｃの長さ ０．００７λ
Ｗａ：給電部１７ａの幅 ０．０１５λ
Ｗｂ：併走部１７ｂの幅 ０．０１０λ
Ｗｃ：非併走部１７ｃの幅 ０．０１０λ
Ｗｄ：直交部１７ｄの幅 ０．０１５λ
【００４４】
図７は、給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａすなわち第２回路基板１４の厚みを変更したときのアンテナ効率の測定結果を示すグラフである。このとき、携帯無線機１の通常閉じ状態における前記各寸法は次のようになる。
Ｄｂ１：０．００６λ
Ｄｃ： ０．０３７λ
Ｄｄ： ０．０２２λ
Ｄｇ： ０．０２９λ
Ｌａ： ０．０１５λ
Ｌｂ： ０．０２０λ
Ｌｃ： ０．００７λ
Ｗａ： ０．０１５λ
Ｗｂ： ０．０１０λ
Ｗｃ： ０．０１０λ
Ｗｄ： ０．０１５λ
【００４５】
また、携帯無線機１の反転閉じ状態における前記各寸法は次のようになる。
Ｄｂ１：０．００６λ
Ｄｃ： ０．０１８λ
Ｄｄ： ０．０１８λ
Ｄｇ： ０．０３１λ
Ｌａ： ０．０１５λ
Ｌｂ： ０．０２０λ
Ｌｃ： ０．００７λ
Ｗａ： ０．０１５λ
Ｗｂ： ０．０１０λ
Ｗｃ： ０．０１０λ
Ｗｄ： ０．０１５λ
【００４６】
携帯無線機１の通常閉じ状態において、非併走部１７ｃと第１回路基板１３との間隔Ｄｃは、０．０３７λであり、このとき間隔Ｄａを０．００２λから０．００１λに小さくすると、効率は０．６ｄＢの改善が見られる。一方、反転閉じ状態において、間隔Ｄｃは、０．００１８λであり、通常閉じ状態に比べ小さくなっているが、このとき、間隔Ｄａを０．００２λから０．００１λに小さくすると、効率は約１．５ｄＢの改善が得られる。間隔Ｄｃが小さく、間隔Ｄａが小さいほど効率の改善が得られる。
【００４７】
図８に上記測定時のインピーダンス特性を示す。図８の上段が、給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａを０．００２５λとした場合、下段が、間隔Ｄａを０．００１０λに縮小した場合であり、左側から順に、通常閉じ状態、反転閉じ状態、開き状態におけるインピーダンスを示している。▼マークは１．５８ＧＨｚにおけるインピーダンスである。
【００４８】
図８において、通常閉じ状態と反転閉じ状態のインピーダンス波形の軌跡を比較すると、間隔Ｄａが０．００２５λにおいては、波形は異なるが、間隔Ｄａを０．００１０λに縮小すると、略同一のインピーダンス波形が得られている。このことから、間隔Ｄａを縮小すると、通常閉じ状態と反転閉じ状態のインピーダンス変動が少ないことは明らかである。
【００４９】
図９に４つのモデルをシミュレーション解析したときの、効率計算結果を示す。
また、給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａを０．００２λとした場合の、４つの解析モデルと電流分布密度を図１０、図１１に示す。なお、特に記載のない箇所における解析モデルは前述の寸法と略同じであるが、周波数は２．５ＧＨｚ帯としている。
図１０は通常閉じ状態であり、図１１は反転閉じ状態である。４つの解析モデルについて、図１０と図１１を用いて説明する。
【００５０】
図１０及び図１１に記載する（１）、（２）、（３）、（４）はそれぞれの解析モデルを示している。なお、図１０と図１１は通常閉じ状態と反転閉じ状態の違いのみである。
解析モデル（１）はアンテナ素子１７と第２回路基板１４のみで構成されており、アンテナ素子を阻害する障害物がない理想状態である。
解析モデル（２）は上記解析モデル（１）に、第１回路基板１３と信号ケーブル３０を追加しており、給電部１７ａと併走部１７ｂは正面視の投影で第２回路基板１４及び第２地導体とは重なっていない。
解析モデル（３）は上記解析モデル（２）に対して、給電部１７ａと併走部１７ｂと正面視の投影でグランドが重なるように第２回路基板１４のグランド部分を拡張しており、拡張部分の幅はアンテナ素子幅と同じである。
解析モデル（４）は上記解析モデル（１）に対して、第２回路基板とは別の金属版を第２地導体として追加したものであり、実測モデルと同じである。
【００５１】
図９において、通常閉じ状態の効率計算結果を実線で示し、反転閉じ状態の効率計算結果を破線で示す。解析モデル（１）、（２）、（３）、（４）をそれぞれ□マーク、×マーク、△マーク、○マークで示す。
【００５２】
図９から、解析モデル（１）は障害物の影響を受けないことから、間隔Ｄａによる効率変化はわずかである。解析モデル（２）は、第１回路基板の影響により、解析モデル（１）から０．４ｄＢの劣化が発生するが、間隔Ｄａによる効率変化は０．１ｄＢ程度であり、わずかである。解析モデル（３）は、本発明の構成であり、解析モデル（２）に対して、間隔Ｄａを０．００７λ以下にすると、０．５ｄＢ以上の改善効果が得られている。解析モデル（４）は、本発明の実施の形態であり、間隔Ｄａを約０．００３λとすると、４つの解析モデルの中で最良の効率が得られることがわかる。また、前述の実測データと同じ構成であり、解析結果と実測データは間隔Ｄａを縮小するほど効率は改善しており、実測データを裏付ける結果が得られている。
【００５３】
次に図１０について説明する。なお、間隔Ｄａは０．００３λである。
解析モデル（１）、（２）では、アンテナ素子に電流が集中するが、解析モデル（３）、（４）では、給電部１７ａと併走部１７ｂに正面視の投影で重なっている第２地導体周辺のグランド電流が増加する。また、第２地導体及び信号ケーブル３０の電流が増加し、第２地導体及び信号ケーブルのグランドからの放射の増加により、効率が改善する。
【００５４】
図１１は反転閉じ状態の電流分布である。間隔Ｄａは同じく０．００３λである。
図１０の通常閉じ状態とほぼ同じ傾向がみられ、第２地導体からの放射の増加により、効率が改善する。
【００５５】
本実施の形態の携帯無線機１では、アンテナ素子１７の給電部１７ａと第２地導体１６との間隔Ｄａを縮めることで、通常閉じ状態の性能劣化を起こさずに反転閉じ状態の性能を改善することが可能である。これにより、第２回路基板１４の薄型化が可能となる。
【００５６】
また、本実施の形態の携帯無線機１は、通常閉じ状態においては、第２地導体１６が給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１地導体である第１回路基板１３との間に配置され、反転閉じ状態においては、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部が第１地導体である第１回路基板１３と第２地導体１６との間に配置される。したがって、給電部１７ａとアンテナ素子１７の一部と第２地導体１６の間隔は、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの状態で一定となり、給電部１７ａとアンテナ素子１７の一部に電流が集中し、２つの閉じ状態におけるアンテナ素子１７から第１筺体１０と第１回路基板１３との間隔変化によるインピーダンス変化を抑えることができ、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。また、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第２回路基板１４との間隔を縮小することにより、アンテナ性能は改善することから、第２回路基板１４の薄型化が可能となり、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【００５７】
このように本実施の形態に係る携帯無線機１によれば、第３筐体１２に設けられた第２回路基板１４と、第２回路基板１４の一方の面に給電部１７ａが接続されたアンテナ素子１７と、第２回路基板１４の他方の面に接続された第２地導体１６と、第１回路基板１３と第２回路基板１４とを電気的に接続する信号ケーブル３０と、を備え、通常閉じ状態において、第２地導体１６を給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１地導体である第１回路基板１３との間に配置し、反転閉じ状態において、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部が第１地導体である第１回路基板１３と第２地導体１６との間に配置するので、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。また、給電部１７ａ及びアンテナ素子１７の一部と第１回路基板１３との間隔が、通常閉じ状態及び反転閉じ状態の２つの閉じ状態で略同一になるので、機器本体の薄型化及び小型化が図れる。
【００５８】
なお、上記実施の形態では、第１回路基板１３そのものを第１地導体としたが、第１回路基板１３とは別の導電性部材を第１地導体として設けて、第１回路基板１３と電気的に接続するようにしてもよい。このようにしても、第１回路基板１３そのものを第１地導体とした場合と同様に、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態で安定したアンテナ性能を確保できるとともに、機器本体の薄型化及び小型化が図れるといった効果を有し、回転２軸構造を採用した折畳み式の携帯電話等の携帯無線機への適用が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 携帯無線機
１０ 第１筐体
１１ 第２筐体
１２ 第３筐体
１３ 第１回路基板
１４ 第２回路基板
１５ 液晶表示器
１６ 第２地導体
１７ アンテナ素子
１７ａ 給電部
１７ｂ 併走部
１７ｃ 非併走部
１７ｄ 直交部
２０ 第１ヒンジ
２１ 第２ヒンジ
３０ 信号ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１筐体と、
第２筐体と、
前記第１筐体と前記第２筐体とを開閉自在に連結する第１ヒンジと、
第３筐体と、
前記第２筐体と前記第３筐体とを回動自在に連結する第２ヒンジと、
前記第１筐体に設けられ、第１地導体として機能する第１回路基板と、
前記第３筐体に設けられた第２回路基板と、
前記第２回路基板の一方の面に給電部が接続されたアンテナ素子と、
前記第２回路基板の他方の面に構成された第２地導体と、
前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続する信号ケーブルと、を備え、
前記第３筐体の第１の面が前記第１筐体と向かい合う通常閉じ状態において、前記給電部及び前記アンテナ素子の一部と前記第１地導体との間に前記第２地導体が配置され、
前記第３筐体の前記第１の面と反対の第２の面が前記第１筐体と向かい合う反転閉じ状態において、前記第１地導体と前記第２地導体との間に前記給電部及び前記アンテナ素子の一部が配置される携帯無線機。
【請求項２】
前記アンテナ素子は、平板状である請求項１に記載の携帯無線機。
【請求項３】
前記アンテナ素子のうち、通常閉じ状態において前記第１地導体と前記第２地導体との間に配置されていない前記アンテナ素子の一部が、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態において、前記第１回路基板と正面視で重なるように配置されている請求項１又は請求項２に記載の携帯無線機。
【請求項４】
前記アンテナ素子は、前記第２回路基板と直交する平板状の直交部を有し、前記直交部と前記第１回路基板との間隔が通常閉じ状態及び反転閉じ状態で略同一である請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の携帯無線機。
【請求項５】
前記第２回路基板は、通常閉じ状態及び反転閉じ状態で前記第１回路基板との間隔が略同一になるように配置された請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の携帯無線機。
【請求項６】
前記第２回路基板と電気的に接続され、前記第２回路基板とは別の導電性部材を第２地導体として設けた請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の携帯無線機。
【請求項１】
第１筐体と、
第２筐体と、
前記第１筐体と前記第２筐体とを開閉自在に連結する第１ヒンジと、
第３筐体と、
前記第２筐体と前記第３筐体とを回動自在に連結する第２ヒンジと、
前記第１筐体に設けられ、第１地導体として機能する第１回路基板と、
前記第３筐体に設けられた第２回路基板と、
前記第２回路基板の一方の面に給電部が接続されたアンテナ素子と、
前記第２回路基板の他方の面に構成された第２地導体と、
前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続する信号ケーブルと、を備え、
前記第３筐体の第１の面が前記第１筐体と向かい合う通常閉じ状態において、前記給電部及び前記アンテナ素子の一部と前記第１地導体との間に前記第２地導体が配置され、
前記第３筐体の前記第１の面と反対の第２の面が前記第１筐体と向かい合う反転閉じ状態において、前記第１地導体と前記第２地導体との間に前記給電部及び前記アンテナ素子の一部が配置される携帯無線機。
【請求項２】
前記アンテナ素子は、平板状である請求項１に記載の携帯無線機。
【請求項３】
前記アンテナ素子のうち、通常閉じ状態において前記第１地導体と前記第２地導体との間に配置されていない前記アンテナ素子の一部が、通常閉じ状態と反転閉じ状態の２つの閉じ状態において、前記第１回路基板と正面視で重なるように配置されている請求項１又は請求項２に記載の携帯無線機。
【請求項４】
前記アンテナ素子は、前記第２回路基板と直交する平板状の直交部を有し、前記直交部と前記第１回路基板との間隔が通常閉じ状態及び反転閉じ状態で略同一である請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の携帯無線機。
【請求項５】
前記第２回路基板は、通常閉じ状態及び反転閉じ状態で前記第１回路基板との間隔が略同一になるように配置された請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の携帯無線機。
【請求項６】
前記第２回路基板と電気的に接続され、前記第２回路基板とは別の導電性部材を第２地導体として設けた請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の携帯無線機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１９２９７（Ｐ２０１２−１９２９７Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４３４３（Ｐ２０１０−１５４３４３）
【出願日】平成２２年７月６日（２０１０．７．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月６日（２０１０．７．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]