JP4853368B2 - 無線通信機 - Google Patents

Description

この発明は、１対の筐体に回路基板が収納された折り畳み式の無線通信機に関するものである。

従来、この種の無線通信機では、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、１対の筐体を開いた状態において、良好なアンテナ利得を保持することができるような構造を採用している。
図１５は、第１の従来例に係る無線通信機を示す概略断面図であり、図１６は、第２の従来例に係る無線通信機の要部を透視して示す斜視図である。
特許文献１に開示の無線通信機１００では、図１５に示すように、アンテナ給電部１０１を第１の筐体１０２に固定して、ヘリカルコイル１０４をアンテナ給電部１０１に導通させ、また、エレメント１０５を第２の筐体１０３に内蔵している。
これにより、折り畳まれている状態では、第１の筐体１０２に内蔵されているヘリカルコイル１０４がアンテナ給電部１０１から給電され、アンテナとして動作する。そして、開いている状態では、第２の筐体１０３に内蔵されたエレメント１０５が、第１の筐体１０２で給電されたヘリカルコイル１０４と容量結合されることによって、アンテナとして動作するようになっている。

一方、特許文献２に開示の無線通信機では、図１６に示すように、上ケース２０１及び下ケース２０２を、ヒンジ部２０３において回動可能に接続し、板状導体２０４及び板状導体２０５を、上ケース２０１の内部においてケースの表面に沿って配設している。そして、グランド板２０６を下ケース２０２の内部に配設されている回路基板のグランドパターンで構成し、板状導体２０４及び板状導体２０５のいずれかを高周波スイッチ２１４によって選択し、給電部２１５の一端に接続すると共に、給電部２１５の他端をグランド板２０６に接続して、ダイポールアンテナを構成するようにしている。

特開２００１−２８４９３３号公報 特開２００４−０５６４２６号公報

しかし、上記した従来の無線通信機では、次のような問題がある。
まず、図１５に示した無線通信機では、エレメント１０５をヘリカルコイル１０４と容量結合させて、アンテナとして動作させるため、ヘリカルコイル１０４に加え、エレメント１０５がさらに必要である。このため、その分部品点数が多くなり、製品のコストアップに繋がる。さらに、エレメント１０５をヘリカルコイル１０４と容量結合させる構成になっているが、端末デザインによっては、所望の容量が得られず、期待するアンテナ利得を得ることができない。

次に、図１６に示した無線通信機では、板状導体２０４，２０５のいずれかを選択的に給電部２１５の一端に接続させるための高周波スイッチ２１４が特別に必要であるので、その分部品点数が多くなり、製品のコストアップに繋がる。また、２枚の板状導体２０４，２０５同士が干渉して、互いに逆位相の電流が板状導体２０４，２０５に誘起され、、アンテナ性能が劣化する可能性がある。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、製品コストの低減化を図ることができ、しかも１対の筐体にそれぞれ収納された２枚の回路基板をダイポールアンテナの放射素子として用いることができる無線通信機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、給電部を有する第１の回路基板を収納した第１の筐体と、第２の回路基板を収納した第２の筐体と、第１の筐体と第２の筐体とを開閉自在に連結するヒンジ部とを備える無線通信機であって、給電部からの不平衡電流を１対の平衡電流に変換して出力するバラントランスを設け、当該バラントランスの１対の出力端を、第１の回路基板の第１のグランド電極と第２の回路基板の第２のグランド電極とにそれぞれ接続し、第１のグランド電極と離した状態で、第１の回路基板上に第３のグランド電極を設けて、給電部を当該第３のグランド電極上に配設し、当該給電部の入出力部と第２の回路基板の第２のグランド電極とを接続して第１のインダクタとして機能する給電部入出力線と、第３のグランド電極と第２のグランド電極との間の第１の容量と、当該給電部の入出力部と第１のグランド電極との間の第２の容量と、第３のグランド電極と第１のグランド電極との間に設けた第２のインダクタとによって、バラントランスを構成した。
かかる構成により、第１の筐体と第２の筐体とを開き、給電部を動作させると、給電部からの不平衡電流がバラントランスによって１対の平衡電流に変換されて出力される。そして、バラントランスの１対の出力端が、第１の回路基板の第１のグランド電極と第２の回路基板の第２のグランド電極とにそれぞれ接続されているので、バラントランスから出力された平衡電流は、第１のグランド電極と第２のグランド電極とにそれぞれ入力される。この結果、第１及び第２のグランド電極が、所定周波数の平衡電流によって励振し、ダイポールアンテナの放射素子として機能する。
具体的には、第１のインダクタとして機能する給電部入出力線と第１の容量と第２の容量と第２のインダクタとによって、ブリッジ型のバラントランスが構成され、一方の平衡電流が給電部の入出力部から第１のインダクタを通じて第２のグランド電極に出力され、他方の平衡電流、即ち上記一方の平衡電流と大きさが同じで逆向きに流れる平衡電流が給電部の入出力部か第２の容量を通じて第１のグランド電極に出力される。この結果、平衡電流が第１のグランド電極から第２のグランド電極に向かって流れ、これら第１及び第２のグランド電極がダイポールアンテナの放射素子として機能する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の無線通信機において、給電部と第１ないし第３のグランド電極とで構成されるダイポールアンテナの電気長を、周波数４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚに対する波長の２分の１に設定した構成とする。
かかる構成により、Ｄ−ＴＶ（Digital - Television）等の波長が長い周波数帯域であっても、受信することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の無線通信機において、給電部と第３のグランド電極とを、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fire Ceramic）基板上に設けた構成とする。
かかる構成により、給電部のコンパクト化が可能となる。ここで、給電部とは、例えばＤ−ＴＶモジュール等の入力部である。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線通信機において、第３のグランド電極を、第１の回路基板の一方の端部上に配設し、第１及び第２の筐体の開状態時に、第１の回路基板上の第３のグランド電極の端部が第２の回路基板上の第２のグランド電極の端部に投影図的に重なって、第１の容量が第２のグランド電極と第３のグランド電極との間に生じるように、ヒンジ部により第１及び第２の筐体を連結し、第１の容量を調整するための高誘電体を、第３のグランド電極と第２のグランド電極との重なり部分の間に配設した構成とする。
かかる構成により、第１及び第２の筐体の開状態時に、高誘電体が第３のグランド電極と第２のグランド電極との重なり部分の間に位置しているので、第３のグランド電極と第２のグランド電極との間の第１の容量の大きさを高誘電体によって容易に調整することができる。

請求項５の発明は、請求項４に記載の無線通信機において、金属部材を、高誘電体の内部に設けた構成とする。
かかる構成により、金属部材を内部に有する高誘電体が、第３のグランド電極と第２のグランド電極との重なり部分の間に位置するので、第３のグランド電極と第２のグランド電極との間の第１の容量の大きさをさらに大きくすることができる。

以上詳しく説明したように、この発明の無線通信機によれば、給電部と第１及び第２のグランド電極との間に介在するバラントランスによって、第１及び第２のグランド電極を、ダイポールアンテナの放射素子として機能させることができるので、上記した従来の無線通信機と異なり、特別なアンテナエレメントを必要とせずに、第１及び第２のグランド電極に、平衡電流を確実に流すことができ、この結果、良好なアンテナ利得を得ることができるという優れた効果がある。
特に、給電部入出力線と第１の容量と第２の容量と第２のインダクタとによってバラントランスを構成するので、従来の無線通信機が必要とした高周波スイッチ等の負荷素子を必要せず、この結果、部品点数の増加を抑えることができると共に無線通信機の小型化を図ることができる。

また、請求項２の発明によれば、最大限のアンテナサイズを持つダイポールアンテナを構成することができるため、Ｄ−ＴＶ等の波長が長い周波数帯であっても、高い感度で受信できる。この結果、第１及び第２の回路基板の長さに余裕を持たせることができ、様々な端末デザインに対応させることができるようになる。

また、請求項４の発明によれば、第３のグランド電極と第２のグランド電極との間の第１の容量の大きさを高誘電体によって容易に調整することができるので、第３及び第２のグランド電極間の結合容量の制御を容易に行うことができる。
さらに、請求項５の発明によれば、第３のグランド電極と第２のグランド電極との間の第１の容量の大きさをさらに大きくすることができるので、第３及び第２のグランド電極間の結合容量をより大きくすることができる。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る無線通信機を示す斜視図であり、図２は、図１の無線通信機を裏面側から回路基板を透視して示す斜視図であり、図３は、折り畳んだ状態を示す無線通信機の断面図であり、図４は、開いた状態を示す無線通信機の断面図である。

図１に示すように、この実施例の無線通信機は、折り畳み式の携帯電話であり、第１の筐体としての筐体１と第２の筐体としての筐体２とが、ヒンジ部３を介して開閉自在に連結されている。

筐体１は、無線通信機の操作部として用いるためのケースであり、プラスチック等の合成樹脂で形成されている。
この筐体１には、キーボード１１やマイク１２等が取り付けられており、その内部には、破線で示すように、第１の回路基板としての回路基板４が収納されている。
図２に示すように、この回路基板４は、通常の誘電体基板であり、その裏面（図２の表面側の面）に、給電部としてのモジュール６を有している。具体的には、回路基板４，５には、第１のグランド電極としてのグランド電極４１と、非グランド領域４２と、グランド電極４１から離れた状態で設けられた第３のグランド電極としてのグランド電極６１とが形成されている。そして、メインアンテナ部４０が非グランド領域４２上に表面実装され、モジュール６がグランド電極６１上に実装されている。
モジュール６は、送受信部等を含み、グランド電極６１に接地されている。

一方筐体２は、無線通信機の表示部として用いるためのケースであり、筐体１と同様にプラスチック等の合成樹脂で形成されているが、筐体１よりも短く設定されている。なお、この実施例では、筐体１，２をプラスチック等の合成樹脂で形成したが、これらをマグネシウム合金等の金属で形成することもできる。
図１に示すように、筐体２には、液晶パネル２１やスピーカ２２等が取り付けられており、その内部には、破線で示すように、第２の回路基板としての回路基板５が収納されている。
図２に示すように、この回路基板５も、通常の誘電体基板であり、その両面に、第２のグランド電極としてのグランド電極５１，５１を有している。そして、表面側のグランド電極５１上には、液晶パネル２１やスピーカ２２等を動作させるための各種回路が設けられているが、理解を容易にするため、図３に示すように、これらの回路を１つの回路５２として示した。

図２に示すように、回路基板４のグランド電極６１上に設けられたモジュール６と回路基板５のグランド電極５１とは、給電部入出力線としてのモジュール入出力線７によって電気的に接続されている。
具体的には、モジュール６の入出力部（図示せず）から引き出されたモジュール入出力線７が、図３に示すように、ヒンジ部３内を通って、モジュール６と回路基板５のグランド電極５１とを電気的に接続している。したがって、等価的に、モジュール入出力線７による第１のインダクタとしてのインダクタＬ１が、モジュール６の入出力部から延出して回路基板５のグランド電極５１に接続した状態になる。
なお、回路基板４，５のグランド電極４１，５１同士や回路基板５の回路５２と回路基板４とは、信号線及び制御線等によって接続されているが、図示していない。

ヒンジ部３は、筐体１と筐体２とを開閉自在に連結する部分であり、筐体１の内側の部位と筐体２の端部とを連結している。
図５は、ヒンジ部３の形成位置を説明するための部分拡大断面図であり、図６は、筐体１，２の重なり部分を説明するための部分拡大断面図である。
図５に示すように、ヒンジ部３は、一方において筐体２の端部２ａに連結し、他方において、筐体１の端部１ａよりも内側（図５の右側）に寄った部位１ｂに連結している。
これにより、筐体２を筐体１に対してヒンジ部３を中心に回動させて、図４に示すように、筐体１，２を開いた状態にすることができる。
このように、筐体１，２を開いた状態にすると、ヒンジ部３が筐体１の上記部位１ｂに連結していることから、図６に示すように、筐体２の端部２ａ側の部分Ｄ２が、筐体１の部位１ｂから端部１ａに至る部分Ｄ１に投影図的に重なる。この結果、回路基板５のグランド電極５１の端部が回路基板４のグランド電極６１の端部に投影図的に重なり、破線で示すように、第１の容量としての容量Ｃ１がこの重なり部分に発生する。

この実施例では、図２に示すように、このような回路基板４，５をダイポールアンテナの放射素子として機能させるために、バラントランス８が設けられている。
図７は、回路基板４，５の裏面側を示す平面図であり、図８は、バラントランス８の構成を示す概略図であり、図９は、図８のバラントランス８の等価回路図である。
図２において、バラントランス８は、給電部としてのモジュール６からの不平衡電流を１対の平衡電流に変換して回路基板４，５のグランド電極４１，５１に出力するトランスであり、図７及び図８に示すように、モジュール入出力線７であるインダクタＬ１と、グランド電極６１，５１間の容量Ｃ１と、モジュール６の入出力部とグランド電極４１との間に設けられた第２の容量としての容量Ｃ２と、グランド電極６１，４１間に設けられた第２のインダクタとしてのインダクタＬ２とで構成されている。
このような構成のバラントランス８は、図９に示すように、ブリッジ型のバラントランスであり、図８にも示すように、モジュール６の入出力部を不平衡電流の入力端Ｐ０とし、インダクタＬ１と容量Ｃ１との接続部分を一方の平衡電流を出力する出力端Ｐ１とすると共に、インダクタＬ２と容量Ｃ２との接続部分を他方の平衡電流を出力する出力端Ｐ２としている。そして、これら出力端Ｐ２，Ｐ１が回路基板４，５のグランド電極４１，５１にそれぞれ接続されている。これにより、グランド電極４１，５１を放射素子とするダイポールアンテナがこの実施例の無線通信機内に構成される。

図１０は、ダイポールアンテナを示す概略図である。
すなわち、図１０に示すように、グランド電極６１に接地されたモジュール６の入出力部がバラントランス８の入力端Ｐ０に接続され、バラントランス８の出力端Ｐ２，Ｐ１がグランド電極４１，５１に接続されている。これにより、モジュール６からの不平衡電流Ｉ′がバラントランス８によって１対の平衡電流Ｉ，−Ｉに変換され、これら平衡電流Ｉ，−Ｉがグランド電極５１，４１にそれぞれ出力される。この結果、振幅が等しく且つ逆位相の平衡電流Ｉ，−Ｉ、即ち大きさが同じで逆向きの平衡電流Ｉ，−Ｉがグランド電極５１，４１を流れるため、電流Ｉがグランド電極４１の先端４１ａからグランド電極５１の先端５１ａに向かって流れる状態になり、グランド電極４１，５１がダイポールアンテナの放射素子として機能することとなる。
この実施例では、このダイポールアンテナの電気長、即ちグランド電極４１，５１の先端４１ａ，５１ａ間の電気長を周波数４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚに対する波長の２分の１に設定して、Ｄ−ＴＶ等の放送を送受信することができるようにした。

このように、この実施例の無線通信機によれば、グランド電極４１，５１をダイポールアンテナの放射素子として機能させて、これらの電極に、平衡電流を確実に流すことができるので、良好なアンテナ利得及びアンテナ特性を得ることができる。
また、この実施例では、Ｄ−ＴＶ等の波長が長い電波を使用して、送受信することができるようにしたので、回路基板４，５の長さに余裕を持たせることができ、回路基板４，５やヒンジ部３等の設計に余裕を持たせることができる。

次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１１は、この発明の第２実施例に係る無線通信機の要部を示す部分拡大断面図であり、図１２は、筐体１，２を閉じた状態を示す部分拡大断面図である。
この実施例は、図１１に示すように、高誘電体９をグランド電極６１とグランド電極５１との重なり部分に配設した点が、上記第１実施例と異なる。
高誘電体９は、例えば５〜１０００の範囲内の比誘電率を有した誘電体であり、回路基板４，５のグランド電極６１，５１間の容量Ｃ１を調整するための断面台形状の部材である。この高誘電体９は、図１２に示すように、筐体１の部位１ｂから端部１ａ至る部分Ｄ１上に接着され、筐体１，２を開じた時に、図１１に示すように、この高誘電体９がグランド電極６１，５１の重なり部分の間に位置するように設定されている。なお、高誘電体９は、筐体２の端部２ａ側の部分Ｄ２上に接着することもできる。
これにより、筐体１，２の開状態時に、高誘電体９が、グランド電極６１，５１によって形成される容量Ｃ１内に介在した状態になる。
したがって、高誘電体９の比誘電率を変えることにより、グランド電極６１とグランド電極５１との間の容量Ｃ１の大きさを容易に調整することができる。この結果、グランド電極６１，５１間の結合容量を容易に制御することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１３は、この発明の第３実施例に係る無線通信機の要部を示す部分拡大断面図であり、図１４は、筐体１，２を開いた状態を示す部分拡大断面図である。
この実施例は、高誘電体に金属部材を設けた点が、上記第２実施例と異なる。
具体的には、図１３に示すように、筐体２の端部２ａ側にも、断面矩形状の高誘電体９′を設け、金属部材９１を、この高誘電体９′の内部と筐体１側の高誘電体９の内部とにそれぞれ設けた。
そして、高誘電体９，９′内の金属部材９１，９１を金属ライン９２，９３を通じてグランド電極６１，５１に電気的に接続した。
これにより、図１４に示すように、筐体１，２を開くことで、金属部材９１，９１が１対の高誘電体９，９′の内に介在した状態になるので、金属部材９１の大きさを調整することで、グランド電極６１，５１間の容量Ｃ１の大きさを容易に制御することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、回路基板４，５として通常の誘電体基板を適用したが、所謂ＬＴＣＣ基板を用いて、回路基板４，５を形成しても良い。すなわち、少なく共、モジュール６とグランド電極６１とをＬＴＣＣ基板上に形成することで、モジュール６をコンパクト化することができるようになる。

この発明の第１実施例に係る無線通信機を示す斜視図である。 図１の無線通信機を裏面側から回路基板を透視して示す斜視図である。 折り畳んだ状態を示す無線通信機の断面図である。 開いた状態を示す無線通信機の断面図である。 ヒンジ部の形成位置を説明するための部分拡大断面図である。 筐体の重なり部分を説明するための部分拡大断面図である。 回路基板の裏面側を示す平面図である。 バラントランスの構成を示す概略図である。 図８のバラントランスの等価回路図である。 ダイポールアンテナを示す概略図である。 この発明の第２実施例に係る無線通信機の要部を示す部分拡大断面図である。 筐体を閉じた状態を示す部分拡大断面図である。 この発明の第３実施例に係る無線通信機の要部を示す部分拡大断面図である。 筐体を開いた状態を示す部分拡大断面図である。 第１の従来例に係る無線通信機を示す概略断面図である。 第２の従来例に係る無線通信機の要部を透視して示す斜視図である。

符号の説明

１，２…筐体、 １ａ，２ａ…端部、 １ｂ…部位、 ３…ヒンジ部、 ４，５…回路基板、 ６…モジュール、 ７…モジュール入出力線、 ８…バラントランス、 ９，９′…高誘電体、 ４０…メインアンテナ部、 ４１，５１，６１…グランド電極、 ４１ａ，５１ａ…先端、 ４２…非グランド領域、 ９１…金属部材、 ９２，９３…金属ライン、 Ｃ１，Ｃ２…容量、 Ｉ′…不平衡電流、 Ｉ，−Ｉ…平衡電流、 Ｌ１，Ｌ２…インダクタ。

Claims (5)

1. 給電部を有する第１の回路基板を収納した第１の筐体と、
   第２の回路基板を収納した第２の筐体と、
   上記第１の筐体と第２の筐体とを開閉自在に連結するヒンジ部と
   を備える無線通信機であって、
   上記給電部からの不平衡電流を１対の平衡電流に変換して出力するバラントランスを設け、当該バラントランスの１対の出力端を、上記第１の回路基板の第１のグランド電極と第２の回路基板の第２のグランド電極とにそれぞれ接続し、
   上記第１のグランド電極と離した状態で、上記第１の回路基板上に第３のグランド電極を設けて、上記給電部を当該第３のグランド電極上に配設し、
   当該給電部の入出力部と上記第２の回路基板の第２のグランド電極とを接続して第１のインダクタとして機能する給電部入出力線と、上記第３のグランド電極と上記第２のグランド電極との間の第１の容量と、当該給電部の入出力部と上記第１のグランド電極との間の第２の容量と、第３のグランド電極と第１のグランド電極との間に設けた第２のインダクタとによって、上記バラントランスを構成した、
   ことを特徴とする無線通信機。
2. 上記給電部と第１ないし第３のグランド電極とで構成されるダイポールアンテナの電気長を、周波数４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚに対する波長の２分の１に設定した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
3. 上記給電部と第３のグランド電極とを、ＬＴＣＣ基板上に設けた、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信機。
4. 上記第３のグランド電極を、上記第１の回路基板の一方の端部上に配設し、
   上記第１及び第２の筐体の開状態時に、上記第１の回路基板上の第３のグランド電極の端部が上記第２の回路基板上の第２のグランド電極の端部に投影図的に重なって、上記第１の容量が上記第２のグランド電極と第３のグランド電極との間に生じるように、上記ヒンジ部により上記第１及び第２の筐体を連結し、
   上記第１の容量を調整するための高誘電体を、上記第３のグランド電極と第２のグランド電極との重なり部分の間に配設した、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線通信機。
5. 金属部材を、上記高誘電体の内部に設けた、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信機。

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