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1. WO2012004984 - 携帯無線機

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明 細 書

発明の名称 携帯無線機

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007  

先行技術文献

特許文献

0008  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0009   0010  

課題を解決するための手段

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019  

発明の効果

0020  

図面の簡単な説明

0021  

発明を実施するための形態

0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040  

産業上の利用可能性

0041  

符号の説明

0042  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 携帯無線機

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、携帯電話等の携帯無線機においては、使用用途やデザイン性の観点から、多種多様な構造のものが提案されている。その中には、待ち受け時では“通常閉じ状態”、通話時では“開き状態”、ワンセグ放送受信時では画面が見える状態で閉じる“ビューワ閉じ状態”をとり得る回転2軸構造(“スィーベル構造”とも呼ばれる)のものがある。
[0003]
 図8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)はビューワ状態閉じ状態をそれぞれ示す。図8の(b)に示すように、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の連結部に第1ヒンジ(図示略)、第2筐体102と第3筐体103の連結部に第2ヒンジ(図示略)がそれぞれ設けられており、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、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ている。
[0004]
 また、上述した携帯無線機においては、デザイン性の観点からアンテナの内蔵化及び小型化が求められており、また、国内と海外の様々な周波数に対応させる必要があることからアンテナの広帯域化も求められている。内蔵アンテナを設計する際には、開き状態(図8の(b)の状態)のみならず、閉じ状態(通常閉じ状態、ビューア閉じ状態)でも高いアンテナ性能を確保できることが大切である。閉じ状態で高いアンテナ性能を確保する方法の1つとして、地線を設ける方法が提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
[0005]
 ところで、上述した携帯無線機において、第1ヒンジをアンテナ素子として使用する場合や第1ヒンジの近傍にアンテナ素子を配置し、開き状態での筐体長が1波長の周波数(例えば、1.5GHzの動作周波数)の場合、閉じ状態において第1筐体101と第3筐体103には互いに逆になる電流(逆相電流)が流れて、アンテナ性能が劣化する問題がある。
[0006]
 この問題について、回転2軸構造を採用していない従来の一般的な折畳み式の携帯無線機を例に挙げて説明する。図9は、回転2軸構造を採用していない従来の一般的な折畳み式の携帯無線機の閉じ状態における第1筐体201と第2筐体202それぞれに流れる電流の方向を示す図である。また、同図に示す携帯無線機は地線を有していない。なお、第1筐体201は、前述した携帯無線機100の第1筐体101に対応し、第2筐体202は、前述した携帯無線機100の第3筐体103に対応する。図9において、第1筐体201では、矢印Aで示すように、第1筐体201の先端側から基端側に向かう方向に電流が流れる。第2筐体202では、矢印Bで示すように、第2筐体202の基端側から先端側に向かう方向に電流が流れる。この場合、第1筐体201に流れる電流と第2筐体202に流れる電流が互いに逆方向になるので相殺される。このため、アンテナ性能が劣化する。
[0007]
 一方、図10は、図9の携帯無線機において、地線300を設けた場合の閉じ状態における第1筐体201と第2筐体202それぞれに流れる電流の方向を示す図である。同図において、地線300には、矢印Cで示す方向に電流が流れる。第1筐体201に流れる電流と第2筐体202に流れる電流が互いに逆方向になるので相殺されるが、地線300にグランド電流が流れるので、第1筺体201に流れる電流と第2筺体202に流れる電流配分が変化し、相殺される電流が減少する。よって、アンテナ性能が改善される。

先行技術文献

特許文献

[0008]
特許文献1 : 国際公開第2006/112160号
特許文献2 : 国際公開第2007/004499号

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、地線を設けることで閉じ状態でのアンテナ性能の向上が図れるものの、地線をその近傍のグランドに直接接続するための部材を必要とし、また当該部材を設けるための筐体内構造が必要となるため、部品点数の増加及びコスト高になるという課題がある。また、防水や防塵対応をするために、密閉構造の確保が必要とされる場合、地線をその近傍のグランドに直接接続する構造の実現が困難となる。または、確保するためのパッキンなどの部材が必要となるなどの課題がある。
[0010]
 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、アンテナ性能の向上を図るための地線をグランドに直接接続するための構造を不要とした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

[0011]
 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筐体に設けられた第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ヒンジの円筒部に挿通され、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、前記第2筐体に設けられた導体素子と、を備え、前記導体素子の一端を前記第2ヒンジに接続し、前記第2ヒンジの円筒部と前記信号ケーブルとが容量結合する。
[0012]
 上記構成によれば、第2ヒンジの円筒部と信号ケーブルの間の浮遊容量による容量結合を利用し、導体素子を第2ヒンジに接続することで、導体素子が高周波的に第2回路基板のグランドに接続される。これにより、導体素子が地線として動作し、高効率で広帯域なアンテナ性能を実現できる。また、導体素子をグランドに直接接続する構造が不要となるため、導体素子を設けることによるコストアップを低く抑えることができる。
[0013]
 上記構成において、前記導体素子は、電気長が動作周波数の略1/4波長である。
[0014]
 上記構成において、前記導体素子の一端を、リアクタンス素子を介して前記第2ヒンジに接続する。
[0015]
 上記構成によれば、地線としての導体素子と第2ヒンジとの間にリアクタンス素子を設けることで、導体素子の長さを短縮でき、小型化が図れる。また、導体素子の共振周波数を容易に調整することができる。
[0016]
 上記構成において、前記導体素子を、前記信号ケーブルと正面視で重ならない位置に配置する。詳細には、前記導体素子を、前記信号ケーブルや前記第2ヒンジなどの金属物と接点部を除き、正面視で重ならない位置に配置する。
[0017]
 上記構成によれば、導体素子を金属物から離すことで、高効率で広帯域なアンテナ性能を維持できる。
[0018]
 上記構成において、前記導体素子を、前記第2ヒンジのアーム長を動作周波数の略1/4波長となるように設定することで構成する。
[0019]
 上記構成によれば、第2ヒンジのアームを導体素子として利用できるので、部品点数及びコストの削減が可能となる。

発明の効果

[0020]
 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、不要な部品等を設けることなく、アンテナ性能の向上を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0021]
[図1] (a),(b)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の携帯無線機の第2筐体と第3筐体との接続部分の構成を示す図
[図3] 図1の携帯無線機の第1筐体及び第3筐体それぞれにおける電流の流れる方向を示す図
[図4] 図1の携帯無線機の第2ヒンジの円筒部の内径と信号ケーブルの直径の違いによる浮遊容量の容量値の変化を説明するための図
[図5] 本発明の実施の形態2に係る携帯無線機の第2筐体と第3筐体との接続部分の構成を示す図
[図6] 本発明の実施の形態3に係る携帯無線機の第2筐体と第3筐体との接続部分の構成を示す図
[図7] 図1、図5及び図6のそれぞれの携帯無線機において、第1ヒンジをアンテナ素子として用いた場合の構造を示す図
[図8] (a)~(c)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
[図9] 回転2軸構造を採用していない従来の一般的な折畳み式の携帯無線機の閉じ状態における第1筐体及び第2筐体それぞれにおける電流の流れる方向を示す図
[図10] 図9の携帯無線機において、地線を設けた場合の閉じ状態における第1筐体及び第2筐体それぞれにおける電流の流れる方向を示す図

発明を実施するための形態

[0022]
 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。
[0023]
 (実施の形態1)
 図1(a),(b)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無線機であり、第1筐体10、第2筐体11及び第3筐体12の3つの筐体を有し、第1筐体10と第2筐体11は第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は第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が設けられている。また、第1筐体10内にはアンテナ素子(図示略)が配置されている。
[0024]
 また、第1筐体10内には第1回路基板13が設けられており、第3筐体12内には第2回路基板14が設けられている。第1回路基板13と第2回路基板14とが信号ケーブル30で接続されている。信号ケーブル30には細線同軸ケーブルが用いられる。細線同軸ケーブルは、多数の細線を円柱状に配置し、それを外導体で被覆したものである。
[0025]
 図2は、本実施の形態の携帯無線機1の第2筐体11と第3筐体12との接続部分の構成を示す図である。図2において、信号ケーブル30の一端にはコネクタ31が接続されており、このコネクタ31が第2回路基板14に実装されたコネクタ32に接続される。信号ケーブル30の他端にも同様のコネクタ31(図示略)が接続されており、このコネクタ31が第1筐体10内の第1回路基板13に実装されたコネクタ32(図示略)に接続される。
[0026]
 第2ヒンジ21は、信号ケーブル30を通過させるための貫通孔が開けられた円筒部21aを有している。信号ケーブル30は、少なくとも一方の端にコネクタ31が接続される以前に、第2ヒンジ21の円筒部21aに挿通される。第2ヒンジ21のアーム部21bには地線として作用させるための導体素子40が接続されている。導体素子40は、ガラスエポキシ樹脂製の基板40a上に銅箔パターン40bが形成されるとともに、銅箔パターン40bを第2ヒンジ21に接続させるための接点部40cが設けられたものである。なお、導体素子40はガラスエポキシ樹脂製の基板に限定されるものではなく、導電性の板金やフレキシブルプリント基板などで構成されてもよい。
[0027]
 導体素子40は、信号ケーブル30や第2ヒンジ21などの金属物と接点部40cを除き正面視で重ならない位置に配置される。このように配置される理由は、導体素子40が信号ケーブル30や第2ヒンジ21に近づくとアンテナ性能が劣化するからである。アンテナ性能が劣化しないようにするために、導体素子40と信号ケーブル30との間を一定に保つようにしている。なお、導体素子40の第2ヒンジ21への接続は、アーム部21bに取り付けられた導電性の接続部材により接点部40cと接続されることで構成される。
[0028]
 導体素子40の電気長は、筐体長(図1の(a)に示すように開き状態での全長)Lが約1波長となる動作周波数の略1/4波長となるように設定される。なお、第1筐体10の長さL1と第2筐体11の長さL2は略等しくなっている(L1≒L2)。
[0029]
 導体素子40は、第2ヒンジ21の円筒部21aと信号ケーブル30の間の浮遊容量による容量結合により、信号ケーブル30経由で第2回路基板14のグランドに接続される。すなわち、第2ヒンジ21の円筒部21aと信号ケーブル30との間の浮遊容量による容量結合を利用して、導体素子40を高周波的に第2回路基板14のグランドに接続する。第2ヒンジ21の円筒部21aと信号ケーブル30との間の浮遊容量による容量結合を利用することで、導体素子40をグランドに対して直接接続するための部材や、筐体構造が不要となり、部品点数及びコスト削減が可能となる。また、防水や防塵対応をするための密閉構造を容易に構成することが可能となる。その理由を図2を用いて説明する。本発明を使用しない場合、導体素子40をグランドに対して直接接続するためには、まず、アーム部21bと接点部40cを導電性の接続部材により接続し、第2ヒンジ21を第3筺体12内のグランドに対して導電性の接続部材などにより接続する必要がある。しかし、第3筺体12内をこのような構成で防水対応のための密閉構造を実現する場合、非防水領域に存在する第2ヒンジ21と防水領域に存在する第3筺体12内のグランドとを接続するための接続部材に密閉構造を確保するためのパッキン部材などを追加する必要がある。つまり、本発明を使用することで、第2ヒンジ21と第3筺体12内のグランドを直接接続する部材が不必要となるだけでなく、パッキンなどの部材も不必要となる。以上の理由から、本発明によって防水や防塵対応をするための密閉構造を容易に構成することが可能となる。
[0030]
 図3は、導体素子40を設けた場合の閉じ状態における第1筐体10及び第3筐体12それぞれに流れる電流を示す図である。同図において、第1筐体10では、矢印Aで示すように、第1筐体10の先端側から基端側に向かう方向に電流が流れる。第3筐体12では、矢印Bで示すように、第3筐体12の基端側から先端側に向かう方向に電流が流れる。また、第3筐体12では、導体素子40に、矢印Cで示す方向に電流が流れる。第1筐体10に流れる電流と第3筐体12に流れる電流が互いに逆方向になるので相殺されるが、導体素子40に電流が流れるため、導体素子40を設けない場合と比べてアンテナ性能が改善される。
[0031]
 第2ヒンジ21の円筒部21aと信号ケーブル30の間の浮遊容量の容量値は、第2ヒンジ21の円筒部21aの内径と信号ケーブル30の直径の違いにより変化する。容量値が大きい程容量結合が強くなるので、可能な限り容量値が大きくなるように設計することが重要である。図4は、第2ヒンジ21の円筒部21aの内径と信号ケーブル30の直径の違いによる浮遊容量の容量値の変化を説明するための図である。同図において、信号ケーブル30の直径が2.0mm、第2ヒンジ21の円筒部21aの内径が2.5mm、円筒部21aの長さが7.85mmの場合、容量値は1.75pFとなる。また、第2ヒンジ21の円筒部21aの内径が3.1mmの場合、容量値は0.82pFとなる。第2ヒンジ21の円筒部21aの内径と信号ケーブル30の直径とのギャップを小さくすればするほど容量値が大きくなる。第2ヒンジ21の円筒部21aの内径が2.5mmの場合のギャップは0.25mm、内径が3.1mmの場合のギャップは0.55mmである。
[0032]
 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2ヒンジ21の円筒部21aと信号ケーブル30の間の浮遊容量による容量結合を利用し、導体素子40を第2ヒンジ21に接続することで、導体素子40を高周波的に第2回路基板14のグランドに接続するようにしたので、導体素子40が地線として動作することから、高効率で広帯域なアンテナ性能を実現できる。また、導体素子40をグランドに直接接続する構造が不要となるため、導体素子40を設けることによるコストアップを低く抑えることができ、部品点数の削減が可能となる。また、防水や防塵対応をするための密閉構造を容易に構成することが可能となる。
[0033]
 (実施の形態2)
 図5は、本発明の実施の形態2に係る携帯無線機の第2筐体と第3筐体との接続部分の構成を示す図である。本実施の形態の携帯無線機2は、前述した実施の形態1の携帯無線機1と同様に回転2軸構造を採用したものである。なお、図5において図1(a),(b)及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。また、本実施の形態の携帯無線機2でも第1筐体10内に図示せぬアンテナ素子が配置されている。
[0034]
 本実施の形態の携帯無線機2は、リアクタンス素子50を有する導体素子40Aを備えたものである。導体素子40Aは、一端がリアクタンス素子50を介して第2ヒンジ21のアーム部21bに接続されている。導体素子40Aは、リアクタンス素子50を有することで、前述した実施の形態1の携帯無線機1の導体素子40よりも全長を短くでき、小型化が図れる。また、リアクタンス素子50の値を変えることで導体素子40Aの共振周波数を容易に調整することもできる。
[0035]
 (実施の形態3)
 図6は、本発明の実施の形態3に係る携帯無線機の第2筐体と第3筐体との接続部分の構成を示す図である。本実施の形態の携帯無線機3は、前述した実施の形態1の携帯無線機1と同様に回転2軸構造を採用したものである。なお、図6において図1(a),(b)及び図2と共通する部分には同一の符号を付けている。また、本実施の形態の携帯無線機3でも第1筐体10内に図示せぬアンテナ素子が配置されている。
[0036]
 本実施の形態の携帯無線機3は、動作周波数の略1/4波長となる長さのアーム部21cを有する第2ヒンジ21Aを備えたものである。第2ヒンジ21Aのアーム部21cの長さを動作周波数の略1/4波長となる長さとすることで、アーム部21cを導体素子として動作させることが可能となる。これにより、専用の導体素子を備える必要がなくなり、部品点数及びコストの削減が可能となる。
[0037]
 なお、上記実施の形態1~3の携帯無線機1~3では、第1筐体10内に図示せぬアンテナ素子を配置させたが、この専用のアンテナ素子を設ける以外に第1ヒンジ20をアンテナ素子として用いるようにしてもよい。図7は、第1ヒンジ20をアンテナ素子として用いた場合の構造を示す図である。第1回路基板13の給電部60から給電板金61を介して第1ヒンジ20に給電が行われる。
[0038]
 また、上記実施の形態1の携帯無線機1の導体素子40と実施の形態2の携帯無線機2の導体素子40Aは、地線としての導体素子を持たない既存の携帯無線機にも容易に後付けすることができる。
[0039]
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
[0040]
 本出願は、2010年7月5日出願の日本特許出願(特願2010-153434)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0041]
 本発明は、携帯電話、スマートフォン、携帯ゲーム機等の持ち運び可能な無線機に利用可能である。

符号の説明

[0042]
 1、2、3 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
 20 第1ヒンジ
 21、21A 第2ヒンジ
 21a 円筒部
 21b、21c アーム部
 30 信号ケーブル
 31、32 コネクタ
 40、40A 導体素子
 40a 基板
 40b 銅箔パターン
 40c 接点部
 50 リアクタンス素子
 60 給電部
 61 給電板金

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筐体に設けられた第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ヒンジの円筒部に挿通され、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、
 前記第2筐体に設けられた導体素子と、を備え、
 前記導体素子の一端を前記第2ヒンジに接続し、前記第2ヒンジの円筒部と前記信号ケーブルとが容量結合する携帯無線機。
[請求項2]
 前記導体素子は、電気長が動作周波数の略1/4波長である請求項1に記載の携帯無線機。
[請求項3]
 前記導体素子の一端を、リアクタンス素子を介して前記第2ヒンジに接続する請求項1又は請求項2に記載の携帯無線機。
[請求項4]
 前記導体素子を、前記信号ケーブルと正面視で重ならない位置に配置する請求項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]
 前記導体素子を、前記第2ヒンジのアーム長を動作周波数の略1/4波長となるように設定することで構成する請求項1に記載の携帯無線機。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]