JP2010109703A - 携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の筐体に内蔵された接地導体層のアンテナ利得が両筐体を折り畳んだ状態でも不所望に低下する虞のない携帯機器を提供する。
【解決手段】第１の接地導体層４を内蔵した下部筐体と、第２の接地導体層７を内蔵した上部筐体とが、ヒンジ連結部３を介して折り畳み可能に連結されていると共に、モノポール型の受信アンテナ５を備えた携帯機器であって、接地導体層４，７どうしはヒンジ連結部３で導通されている。また、接地導体層４，７の少なくとも一方には、ヒンジ連結部３の近傍で該ヒンジ連結部３の軸線方向に沿って延在するスリット６が設けられており、スリット６は一端が開口端６ａで他端が閉端６ｂとなっている。この携帯機器は、受信アンテナ５と接地導体層４，７とが協働して地デジ用アンテナとして動作するように構成されており、接地導体層４，７を流れる高周波電流はヒンジ連結部３付近で電流振幅が最大となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一対の筐体が折り畳み可能に連結されている携帯電話機等の携帯機器に係り、特に、モノポール型の受信アンテナを備えた携帯機器に関するものである。

近年、地上デジタルテレビジョン放送（以下、地デジ放送と略称）を視聴するための受信アンテナを備えた携帯電話機が広く普及している。この種の携帯電話機では比較的大きな表示画面が要求されるため、収納時にはコンパクトに折り畳めるタイプのものが主流となっている。このタイプのものは、一対の筐体がヒンジ連結部で連結されて折り畳み可能となっており、操作キー群を有する一方の筐体に対して、液晶表示画面を有する他方の筐体が開閉方向に回動できるようになっている。そして、これらの筐体に通信用の送受信アンテナと地デジ放送用の受信アンテナとが内蔵または外付けされている。

このような携帯電話機において、地デジ放送用の受信アンテナとしてモノポール型のアンテナ素子を採用すると、このアンテナ素子の共振時に筐体に内蔵されている接地導体層を同相で共振させることができるため、アンテナ利得が高めやすくなる。すなわち、一方の筐体に内蔵された回路基板と他方の筐体に内蔵された別の回路基板にそれぞれ導体箔や導体板からなる接地導体層を設け、両接地導体層どうしをヒンジ連結部で導通させておけば、モノポール型の受信アンテナと協働して共振する長尺な接地導体層が得られる。この場合、受信アンテナの電気長はλ／４（ただしλは同調信号の波長）に設定され、長尺な接地導体層は電気長がλ／２のダイポール型アンテナとして動作させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−８６７１５号公報

ところで、上述したような携帯機器において地デジ放送を視聴する際には、一対の筐体を開いた状態（オープン状態）に保持しておくことが多いが、機種によっては一対の筐体を折り畳んだ状態（クローズ状態）のまま地デジ放送を視聴できるものもある。また、地デジ放送を録画する際には通常、一対の筐体はクローズ状態に保持される。しかしながら、一対の筐体をクローズ状態に保持したまま各筐体に内蔵されている接地導体層を同調信号に共振させると、一方の接地導体層と他方の接地導体層の対向部分に逆向きの高周波電流が流れやすくなってキャンセルされる成分が増えてしまい、かつ両接地導体層の間に電界が閉じ込められやすくなるため、接地導体層の共振によって得られるアンテナ利得がオープン状態のときに比べて著しく低下してしまうという問題があった。また、一対の筐体が折り畳まれたクローズ状態のときには、接地導体層の実効面積の減少によってアンテナ抵抗が小さくなるため、インピーダンスの不整合に起因するアンテナ利得の低下も大きかった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一対の筐体に内蔵された接地導体層のアンテナ利得が両筐体を折り畳んだ状態でも不所望に低下する虞のない携帯機器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、第１の接地導体層を内蔵した第１の筐体と、第２の接地導体層を内蔵した第２の筐体とがヒンジ連結部を介して折り畳み可能に連結されており、前記第１および第２の接地導体層どうしが導通されていると共に、前記第１の筐体または前記第２の筐体にモノポール型の受信アンテナが保持されている携帯機器において、前記第１および第２の接地導体層の少なくとも一方に、前記ヒンジ連結部の近傍に存して一端が開口端で他端が閉端となっているスリットを設け、このスリットを前記ヒンジ連結部の軸線方向に沿って延在させるという構成にした。

このように構成された携帯機器では、第１の接地導体層と第２の接地導体層とを流れる高周波電流がヒンジ連結部付近で最大となるが、第１および第２の接地導体層の少なくとも一方にヒンジ連結部の軸線方向に沿って延在するスリットが設けてあるため、両筐体を折り畳んだクローズ状態のときにも、電流振幅が大きい領域で第１の接地導体層と第２の接地導体層の対向部分に逆向きの高周波電流が流れにくくなってキャンセルされる成分が大幅に低減する。その結果、第１および第２の接地導体層のアンテナ特性がクローズ状態でも不所望に劣化しなくなるため、クローズ状態におけるアンテナ利得を高めることができる。また、高周波電流がスリットに沿って流れると経路長が増大するため、接地導体層の実効面積が小さいクローズ状態のときにもアンテナ抵抗が不所望に小さくならず、それゆえインピーダンスの不整合が抑制でき、この点からもクローズ状態におけるアンテナ利得の向上が期待できる。

上記の構成において、スリットが、その開口端からヒンジ連結部の軸線方向に沿って延びる直線状溝部と、この直線状溝部に連続して閉端へと至るクランク状溝部とを有していれば、高周波電流の経路長が効率良く稼げるため好ましい。

なお、上記の構成において、受信アンテナとして外付けのロッドアンテナやヘリカルアンテナ等を用いることも可能であるが、受信アンテナが第１の筐体または第２の筐体に内蔵されていると、携帯機器のコンパクト化や意匠性向上が図りやすくなる。

また、上記の構成において、受信アンテナが地上デジタルテレビジョン信号を受信するためのチューナブルアンテナであれば、第１および第２の筐体がオープン状態でもクローズ状態でも地デジ放送の受信感度が良好な携帯機器（例えば携帯電話機）が得られる。

本発明の携帯機器は、第１および第２の接地導体層の少なくとも一方にヒンジ連結部の軸線方向に沿って延在するスリットが設けてあり、このスリットがヒンジ連結部の近傍に位置するため、両筐体を折り畳んだクローズ状態のときにも、電流振幅が大きい領域で第１の接地導体層と第２の接地導体層の対向部分に逆向きの高周波電流が流れにくくなってキャンセルされる成分が大幅に低減する。また、高周波電流がスリットに沿って流れると経路長が増大するため、接地導体層の実効面積が小さいクローズ状態のときにもアンテナ抵抗が不所望に小さくならず、インピーダンスの不整合が抑制できる。すなわち、この携帯機器は、第１および第２の接地導体層の共振によって得られるアンテナ利得がクローズ状態でも不所望に劣化しないため、常に良好な受信感度が期待できる。

発明の実施の携帯を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る携帯電話機のクローズ状態における側面図、図２は該携帯電話機のクローズ状態における接地導体層および受信アンテナを示す斜視図、図３は該携帯電話機のオープン状態における側面図、図４は該携帯電話機のオープン状態とクローズ状態における接地導体層のアンテナ利得を比較例と共に示す特性図である。

図１〜図３に示す携帯電話機は、図示せぬ操作キー群や回路基板等が設けられた下部筐体１と、図示せぬ液晶表示画面や回路基板等が設けられた上部筐体２とを、ヒンジ連結部３を介して折り畳み可能に連結したものである。すなわち、下部筐体１と上部筐体２は図１に示すように折り畳んでクローズ状態となすことができると共に、両筐体１，２を開いて図３に示すようにオープン状態となすこともできる。下部筐体１に内蔵された回路基板には導体箔や導体板からなる第１の接地導体層４と地デジ放送用の受信アンテナ５とが設けられており、第１の接地導体層４にはヒンジ連結部３の近傍にスリット６が形成されている。受信アンテナ５はモノポール型のチューナブルアンテナであり、その給電点Ｐに図示せぬアンテナ回路から給電信号が供給されるようになっている。また、上部筐体２に内蔵された回路基板には導体箔や導体板からなる第２の接地導体層７が設けられている。このほか、図示はしていないが通信用の送受信アンテナが下部筐体１または上部筐体２の適宜位置に保持されている。

図２に示すように、第１の接地導体層４に形成されているスリット６の一端は該接地導体層４の一側縁を分断する開口端６ａとなっており、スリット６の他端は該接地導体層４の他側縁の近傍で閉端６ｂとなっている。このスリット６は、開口端６ａからヒンジ連結部３の軸線方向に沿って一直線状に延びる直線状溝部６１と、直線状溝部６１に連続して屈曲しながら閉端６ｂへと至るクランク状溝部６２とからなる。

受信アンテナ５はモノポール型であり、その電気長はほぼλ／４（ただしλは同調信号の波長）に設定されている。この受信アンテナ５は内蔵アンテナであるが、受信アンテナ５として外付けのロッドアンテナやヘリカルアンテナ等を使用することも可能である。ただし、受信アンテナ５が下部筐体１（または上部筐体２）に内蔵されていると、携帯電話機のコンパクト化や意匠性向上が図りやすくなる。

受信アンテナ５が共振すると第１および第２の接地導体層４，７にも高周波電流が流れるが、ヒンジ連結部３で導通されている両接地導体層４，７は全体の電気長がλ／２に設定可能なため、両接地導体層４，７を受信アンテナ５と同相で共振するダイポール型アンテナとして動作させることができる。そして、第１および第２の接地導体層４，７を流れる高周波電流は、両接地導体層４，７の中間に位置するヒンジ連結部３付近で電流振幅が最大となる。なお、本実施形態例では、受信アンテナ５がヒンジ連結部３付近に設けてあるが、受信アンテナ５をヒンジ連結部３から大きく離れた位置に設けた場合にも、両接地導体層４，７を流れる高周波電流はヒンジ連結部３付近で電流振幅が最大となる。

このように受信アンテナ５と第１および第２の接地導体層４，７とが協働して地デジ用アンテナとして動作するように構成されていると、アンテナ利得が高めやすくなる。特に、下部筐体１と上部筐体２とを開いて図３に示すようにオープン状態にしているときには、同調信号に共振する第１の接地導体層４と第２の接地導体層７に逆向きの高周波電流が流れる可能性は低く、かつ両接地導体層４，７間に電界が閉じ込められることもないため、両接地導体層４，７のアンテナ特性は良好となる。それゆえ、図４の２点鎖線Ａで示すように、オープン状態のときに両接地導体層４，７によって得られるアンテナ利得は使用周波数帯域の全域に亘って高い。また、下部筐体１と上部筐体２とを折り畳んで図１に示すようにクローズ状態にしているときに両接地導体層４，７が同調信号に共振すると、オープン状態のときとは異なり、各接地導体層４，７の対向部分に逆向きの高周波電流が流れやすくなるが、本実施形態例では第１の接地導体層４にヒンジ連結部３の軸線方向に沿って延在するスリット６が設けてあるため、各接地導体層４，７の対向部分で逆向きに流れる高周波電流の量はスリット６の影響で少なくなっている。しかも、両接地導体層４，７が同調信号に共振しているときにはヒンジ連結部３付近で電流振幅が最大となるため、高周波電流が多く流れる領域にスリット６を設けることによって、各接地導体層４，７を流れる高周波電流がさほどキャンセルされなくなっている。すなわち、この携帯電話機はクローズ状態で懸念される両接地導体層４，７のアンテナ利得の低下が大幅に改善している。

例えば図４の破線Ｃで示すように、スリット６が設けられていない比較例の場合、クローズ状態におけるアンテナ利得はオープン状態のときに比べて不所望に低下してしまうが、図４の実線Ｂで示すように、本実施形態例ではクローズ状態におけるアンテナ利得が使用周波数帯域の全域に亘って良好である。その理由は、一つには上述したように各接地導体層４，７の対向部分で逆向きに流れる高周波電流の量がスリット６によって抑制されているという点が挙げられる。また、他の理由として、高周波電流がスリット６に沿って流れると経路長が増大するため、両接地導体層４，７の実効面積が小さいクローズ状態のときにもアンテナ抵抗が不所望に小さくならず、それゆえインピーダンスの不整合が抑制できるという点が挙げられる。なお、本実施形態例のようにスリット６がクランク状溝部６２を有していると、高周波電流の経路長を効率良く増大させることができる。

以上説明したように、本実施形態例に係る携帯電話機では、下部筐体１に内蔵されている第１の接地導体層４と上部筐体２に内蔵されている第２の接地導体層７とを流れる高周波電流がヒンジ連結部３付近で最大となるが、ヒンジ連結部３の近傍に該ヒンジ連結部３の軸線方向に沿って延在するスリット６が設けてあるため、両筐体１，２を折り畳んだクローズ状態のときにも、電流振幅が大きい領域で第１の接地導体層４と第２の接地導体層７の対向部分に逆向きの高周波電流が流れにくくなってキャンセルされる成分が大幅に低減する。また、第１の接地導体層４ではスリット６に沿って多くの高周波電流が流れるため経路長が増大し、実効面積が小さいクローズ状態のときにもアンテナ抵抗が不所望に小さくならない。その結果、クローズ状態のときに懸念されるインピーダンスの不整合が抑制できる。すなわち、この携帯電話機は、第１および第２の接地導体層４，７の共振によって得られるアンテナ利得がクローズ状態でも不所望に劣化しないため、地デジ放送を常に良好な受信感度が視聴することが可能となる。

なお、上記の実施形態例では、直線状溝部６１とクランク状溝部６２とからなるスリット６を第１の接地導体層４に設けているが、スリット形状は適宜選択可能であり、第２の接地導体層７あるいは両接地導体層４，７にスリットを設けても良い。例えば図５に示すように、ヒンジ連結部３の軸線方向に沿って一直線状に延びるスリット８を、第２の接地導体層７のヒンジ連結部３寄りの適宜位置に設けても良い。ただし、本発明者によるシミュレーション結果によると、スリットを設ける位置はヒンジ連結部３からλ／１６以下（ただしλは同調信号の波長）であることが好ましく、スリットの溝幅は１ｍｍ以上であることが好ましい。

また、本発明が携帯電話機以外の携帯機器にも適用可能であることは言うまでもなく、受信対象も地デジ放送に限定されるものではない。

本発明の実施形態例に係る携帯電話機のクローズ状態における側面図である。 該携帯電話機のクローズ状態における接地導体層および受信アンテナを示す斜視図である。 該携帯電話機のオープン状態における側面図である。 該携帯電話機のオープン状態とクローズ状態における接地導体層のアンテナ利得を比較例と共に示す特性図である。 本発明の他の実施形態例に係る携帯電話機のクローズ状態における接地導体層および受信アンテナを示す斜視図である。

符号の説明

１ 下部筐体（第１の筐体）
２ 上部筐体（第２の筐体）
３ ヒンジ連結部
４ 第１の接地導体層
５ 受信アンテナ（チューナブルアンテナ）
６，８ スリット
６ａ 開口端
６ｂ 閉端
７ 第２の接地導体層
６１ 直線状溝部
６２ クランク状溝部

Claims (4)

1. 第１の接地導体層を内蔵した第１の筐体と、第２の接地導体層を内蔵した第２の筐体とがヒンジ連結部を介して折り畳み可能に連結されており、前記第１および第２の接地導体層どうしが導通されていると共に、前記第１の筐体または前記第２の筐体にモノポール型の受信アンテナが保持されている携帯機器であって、
   前記第１および第２の接地導体層の少なくとも一方に、前記ヒンジ連結部の近傍に存して一端が開口端で他端が閉端となっているスリットを設け、このスリットを前記ヒンジ連結部の軸線方向に沿って延在させたことを特徴とする携帯機器。
2. 請求項１の記載において、前記スリットが、前記開口端から前記ヒンジ連結部の軸線方向に沿って延びる直線状溝部と、この直線状溝部に連続して前記閉端へと至るクランク状溝部とを有することを特徴とする携帯機器。
3. 請求項１または２の記載において、前記受信アンテナが前記第１の筐体または前記第２の筐体に内蔵されていることを特徴とする携帯機器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記受信アンテナが地上デジタルテレビジョン信号を受信するためのチューナブルアンテナであることを特徴とする携帯機器。

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