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発明の名称 携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−6267(P2007−6267A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−185382(P2005−185382)
出願日 平成17年6月24日(2005.6.24)
代理人 【識別番号】100115107
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 猛
発明者 山口 紀美 / 青木 恒太 / 中西 成一
要約 課題
既存のアンテナ構成を変更することなく、小型化を可能とする折畳式携帯無線機器を提供する。

解決手段
上側筐体1と、上側筐体1に設けられる第1のアンテナ素子11と、下側筐体2と、下側筐体2の内部に設けたグランドパターンを有する回路基板21とを備える折畳式携帯無線機器において、上側筐体1に着脱可能な第3の筐体3と、第3の筐体3に設ける第2のアンテナ素子13とを、第1のアンテナ素子11と所定の間隔を隔てて配置した。
特許請求の範囲
【請求項1】
筐体に設けた第1のアンテナ素子と、前記筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備えた携帯無線機器において、
前記筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設けた第2のアンテナ素子とを、前記第1のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置した携帯無線機器。
【請求項2】
第1の筐体と、第2の筐体と、前記第1の筐体と前記第2の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第1の筐体又は前記第2の筐体に設けた第1のアンテナ素子と、前記第2の筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備える折畳式携帯無線機器において、
前記第1の筐体又は前記第2の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第2のアンテナ素子とを、前記第1のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置した折畳式携帯無線機器。
【請求項3】
第1の筐体と、第2の筐体と、前記第1の筐体と前記第2の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第1の筐体に設けた第1のアンテナ素子と、前記第2の筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板と、前記回路基板上の無線回路に接続した給電部とを備え、前記導電性ヒンジ部は前記第1のアンテナ素子と前記給電部とを電気的に接続するとともに、前記第1のアンテナ素子及び前記回路基板上のグランドパターンは前記導電性ヒンジ部および給電部を介してダイポールアンテナとして機能する折畳式携帯無線機器において、
前記第1の筐体又は前記第2の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第2のアンテナ素子とを、前記第1のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置した折畳式携帯無線機器。
【請求項4】
請求項2又は3の記載の折畳式携帯無線機器において、前記第2のアンテナ素子の筐体長手方向の長さは、1/2波長又は1/4波長である折畳式携帯無線機器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、筐体の一部に着脱可能な着せ替えパネルなどを備え、通話状態での利得向上とSAR低減が可能な携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、携帯無線機におけるSAR(Specific Absorption Rate: 比吸収率)の低減技術として、特許文献1に記載されたものが知られている。
ここで、図12を参照しながら、従来のSARを低減可能する携帯無線機について説明する。
この携帯無線機100は、送信周波数が受信周波数より低い無線通信システムにおいて、送信周波数に対して実効長が半波長のアンテナ素子101と受信周波数に対して実効長が半波長の無給電素子102とを備えている。そして、この携帯無線機100は、所定の周波数帯域での電波送信時に、この送信周波数でアンテナ素子101にアンテナ電流を誘導する。一方、所定の受信周波数帯での電波の受信時には、アンテナ素子101と無給電素子102の空間結合により無給電素子102にアンテナ電流を誘導し、アンテナ電流分布のピーク点を2点に分散させている。ここで、無給電素子102は、アンテナ素子101に対し短いため導波素子として動作し、−X1方向に比べ+X1方向に強い放射が得られている。これにより、広帯域、かつ、低SARの携帯無線機を実現している。
【特許文献1】特開平2003−243916号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、この携帯無線機では、この筐体103の内部に無給電素子102を設ける空間(アンテナ素子101と無給電素子102の距離d1は10mm程度必要)が新たに必要となるため、筐体103を大型化する必要がある。また、アンテナ素子101と無給電素子102の寸法が異なるため、アンテナ素子長は無給電素子を搭載することで微調整する必要があり、設計が複雑化するという問題もある。
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、既存のアンテナの構成を変更することなく、小型化を可能とする携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器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】
【0005】
本発明の携帯無線機器は、筐体に設けた第1のアンテナ素子と、前記筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備えた携帯無線機器において、前記筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設けた第2のアンテナ素子とを、前記第1のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置したものである。この構成によれば、携帯無線機器の構成を変更することなく、既存の着脱可能な部品、例えば着せ替えパネルに第2のアンテナ素子を設けるという簡易な構成で、第1のアンテナ素子に流れる電流が第2のアンテナ素子に流れ第2のアンテナ素子が放射素子として機能し、既存のアンテナにおける通話状態での利得を向上することができる。また、第2のアンテナ素子は人体から離して配置するので、SARを低減することもできる。また、着脱可能な筐体にアンテナ素子を設けることにより、使用者の好みに応じてアンテナ性能を変更することが可能である。
【0006】
本発明の折畳式携帯無線機器は、第1の筐体と、第2の筐体と、前記第1の筐体と前記第2の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第1の筐体又は前記第2の筐体に設けた第1のアンテナ素子と、前記第2の筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板とを備える折畳式携帯無線機器において、前記第1の筐体又は前記第2の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第2のアンテナ素子とを、前記第1のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置したものである。この構成によれば、折畳式携帯無線機器の構成を変更することなく、既存の着脱可能な部品、例えば着せ替えパネルに第2のアンテナ素子を設けるという簡易な構成で、第1のアンテナ素子に流れる電流が第2のアンテナ素子に流れ第2のアンテナ素子が放射素子として機能し、既存のアンテナにおける通話状態での利得を向上することができる。また、第2のアンテナ素子は人体から離して配置するので、SARを低減することもできる。また、着脱可能な筐体にアンテナ素子を設けることにより、使用者の好みに応じてアンテナ性能を変更することが可能である。
【0007】
また本発明の折畳式携帯無線機器は、第1の筐体と、第2の筐体と、前記第1の筐体と前記第2の筐体とを回動自在に連結する導電性ヒンジ部と、前記第1の筐体に設けた第1のアンテナ素子と、前記第2の筐体内部に設けたグランドパターンを有する回路基板と、前記回路基板上の無線回路に接続した給電部とを備え、前記導電性ヒンジ部は前記第1のアンテナ素子と前記給電部とを電気的に接続するとともに、前記第1のアンテナ素子及び前記回路基板上のグランドパターンは前記導電性ヒンジ部および給電部を介してダイポールアンテナとして機能する折畳式携帯無線機器において、前記第1の筐体又は前記第2の筐体に着脱可能な筐体と、前記着脱可能な筐体に設ける第2のアンテナ素子とを、前記第1のアンテナ素子と所定の間隔を隔てて配置したものである。
【0008】
また本発明の折畳式携帯無線機器は、上記の折畳式携帯無線機において、前記第2のアンテナ素子の筐体長手方向の長さが1/2波長又は1/4波長である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、既存の着脱可能な着せ替え筐体にアンテナ素子を設けることにより、特に通話状態での利得を向上しSARを低減できる携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器を提供できる。
また、既存のアンテナ素子と新たなアンテナ素子との空間距離は僅かであるが、筐体自体には新たに空間を設ける必要はないため、既存のアンテナの構成を変更することなく、携帯無線機器又は折畳式携帯無線機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の構成を示すブロック図であり、同図において、(A)は+Y軸方向から見た側面図、(B)は+X軸方向から見た正面図を示す。
本実施形態の着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機は、本体部分の筐体が、導電性ヒンジ部4を介して開閉自在に連結された(第1の筐体を構成する)上側筐体1及び(第2の筐体を構成する)下側筐体2と、上側筐体1に着せ替え可能に取付けた(着せ替えパネルを構成する)第3の筐体3とを備えている。
【0011】
上側筐体1は、第1のアンテナ素子(カバー)11とケース12とで構成され、このうち、第1のアンテナ素子11は金属フレームで構成される。また、第1のアンテナ素子11は、+X軸方向(人体に近い側)へ配置される。なお、第1のアンテナ素子11である金属フレームには、高い導電性を有し、かつ、軽量で強度が高い金属、例えばマグネシウム合金を用いる。
【0012】
さらに、上側筐体1には、着脱式アンテナ装置を構成する第3の筐体3と第2のアンテナ素子13とがネジ31で固定されている。第3の筐体3は樹脂で形成されているが、第2のアンテナ素子13は金属で形成される。ネジ31は、第1のアンテナ素子(金属フレーム)11の4隅に設けたネジ受け11A(図1(A)参照)と第3の筐体3に設けたネジ孔32(図2(A)参照)を介して固定させることにより、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子13とが電気的に接続する。つまり、第2のアンテナ素子13を第3の筐体3のネジ孔32周辺に固定しておけば、図2(B)に示すように、ネジ31を介して、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子13を電気的に接続できる。なお、第3の筐体3は、ネジ31を取り外すことにより上側筐体1から取り外すことも可能であり、着脱可能としている。
【0013】
下側筐体2は、回路基板21と給電部22などを備えており、このうち、回路基板21に設けた給電部22は導電性ヒンジ部4側へ給電を行う。このため、第1のアンテナ素子11と給電部22は、導電性ヒンジ部4により電気的に接続されており、第1のアンテナ素子11及び回路基板22のグランドパターンは、導電性ヒンジ部4および給電部22を介してダイポールアンテナとして動作する。
【0014】
また、導電性ヒンジ部4は、導電性の金属で構成されており、本実施形態では、直径10mm程度、長さ40mm程度の円柱形状を呈している。この導電性ヒンジ部4は、前述したように上側筐体1と下側筐体2とを回動自在に連結しており、これによって折畳式の携帯無線機を構成する。なお、この折畳式携帯無線機は、導電性ヒンジ部4を中心として回動することにより、開いた状態と閉じた状態の2つの使用状態をとる。
【0015】
次に、図2を参照しながら、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の構成について、具体的に説明する。なお、図2において、図1と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
第3の筐体3は、既存の着脱可能な構造のものを用いており、例えば着せ替えパネルなどで構成している。なお、この着せ替えパネルなどは、色やデザインなど携帯無線機の使用者が自分の好みに応じて交換可能である。一方、第2のアンテナ素子13は、第3の筐体3である着せ替えパネルの一部に取付けるようになっているが、導体で構成されているので、SARを低減のためにこの第2のアンテナ素子13を第3の筐体3の−X軸方向(人体から遠い側)の面に装着している。
【0016】
本実施形態では、上側筐体1と第1のアンテナ素子11は、幅方向(図2(A)ではY軸方向)の長さ及び長手方向の長さが第3の筐体3の幅方向の長さ(a)及び長手方向(図2(A)ではZ軸方向)の長さ(b)と同一である。また、上側筐体1の厚さ方向(図2(A)ではX軸方向)の長さ(c)は、10.95±1(mm)、第3の筐体3を装着した時の上側筐体1の厚さ方向の長さは、11.95±1mmである。一方、下側筐体2は、幅方向の長さが48.5±1(mm)、長手方向の長さが101.2±1.8(mm)、厚さ方向の長がを10.85±1(mm)である。また、回路基板21は、幅方向の長さが40±1.8(mm)、長手方向の長さが90±1.8(mm)である。
さらに、本実施形態では、図2において、第3の筐体3および第2のアンテナ素子13の幅方向の長さ(a)が47.5±1.8(mm)、第3の筐体3の長手方向の長さ(b)が86±1.8(mm)、第2のアンテナ素子13の長手方向の長さがb、第3の筐体3の厚さ方向の長さ(c)が1±0.5(mm)、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子13との距離(d)が9±1.8(mm)である。第3の筐体3および第2のアンテナ素子13を固定するネジ孔32(図2(A)参照)の位置は、第3の筐体3(着せ替えパネル)の4隅から幅方向に1mm、長手方向に3〜4mm程度内側に設けてある。
【0017】
次に、図3〜図11を用いて、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機が有する各種の効果について説明する。ここで、各図における状態(α)〜(δ)は、着脱式アンテナ装置を構成する第3の筐体3と第2のアンテナ素子13についての各種条件を示すものであり、それぞれ、(α)は着せ替えパネルなし(第3の筐体3および第2のアンテナ素子13を装着しない)、(β)は着せ替えパネルあり(第3の筐体3を装着するが、第2のアンテナ素子13を装着しない)、(γ)は着せ替えパネルあり(第3の筐体3および第2のアンテナ素子13を装着するが、銅テープを着せ替えパネルの半面に装着。但し、b=43±1.8(mm)で約λ/4の長さ)、(δ)は着せ替えパネルあり(第3の筐体3および第2のアンテナ素子13を装着するが、銅テープをパネルの全面に装着。但し、b=b=86±1.8(mm)で約λ/2の長さ)である。なお、測定周波数は2GHz帯、折畳式形態無線機は開いた状態、ネジ31は装着した状態とする。
【0018】
初めに、図3のグラフを用いて、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の近傍における磁界強度の最大値の変化を示す。図3の測定結果によれば、(β)に比べて(δ)の磁界強度の最大値は、+X軸方向で11%減少、−X軸方向で25%増大している。このことから、第1のアンテナ素子11に流れる電流が第2のアンテナ素子13にも流れていることが分かる。
【0019】
次に、図4及び図5を参照しながら本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の磁界分布(+X軸方向)を、また、図6及び図7を参照しながら本実施形態に係る着脱式アンテナ装置の磁界分布(−X軸方向)を、それぞれ説明する。なお、図4及び図5と図6及び図7との相違点は、前者が人体側での磁界分布、後者が人体側から離れた方向での磁界分布を示すものである。また、図4から図7において、濃淡は磁界強度を示し、黒が濃いほど磁界強度は高い。単位はdBである。
アンテナ電流の多くは、ダイポールアンテナの構成要素である第1のアンテナ素子11へ給電を行う導電性ヒンジ部4と給電部22へ集中する傾向にある。特に、導電性ヒンジ部4は通話時において人体に近接するため、SARを低減する上で不利となる。
初めに、図4及び図5の分布(+X軸方向)図によれば、第2のアンテナ素子13の金属面積が増えるに従い、第1のアンテナ素子11の磁界強度は低減する傾向にある。一方、図6及び図7の分布(−X軸方向)図によれば、第2のアンテナ素子13の金属面積が増えるに従い、第2のアンテナ素子13の磁界強度は増大する傾向にある。つまり、第2のアンテナ素子13を追加し、さらにその面積を拡張することで、第1のアンテナ素子11の電流は徐々に低減する一方、第2のアンテナ素子13の電流が徐々に増大していることが確認できる。
以上により、第2のアンテナ素子13を第1のアンテナ素子11から所定の間隔(ここでは9mm程度)を隔てて配置することにより、第1のアンテナ素子11に流れる電流を第2のアンテナ素子13に流すことができ、第2のアンテナ素子13が放射素子として機能し、第2のアンテナ素子13の面積により電流が変化することが分かる。
【0020】
次に、図8を参照しながら、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を説明する。なお、この図8は、折畳式携帯無線機を開いた状態とし、左手で保持して耳元に沿えた時の水平面内のアンテナ利得を示す。
図8に示すグラフ(通話時利得の測定結果)によれば、第2のアンテナ素子13を使用した場合(δ)での値)の折畳式携帯無線機の通話時利得は、第2のアンテナ素子13を使用しない場合(β)での値)に比べて、4〜13%程度向上する。
【0021】
次に、図9は、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機を図8で測定した同一状態における通話時放射パターンである。この通話時放射パターンは、折畳式携帯無線機を使用者(生体耳元)が保持した時(図9の座標系参照)のXY断面上の放射パターンであり、XY断面と垂直なZ軸方向の放射成分が垂直偏波、XY断面と水平な放射成分が水平偏波である。
この図9に示す測定結果によれば、第2のアンテナ素子13を使用した着脱式アンテナ装置を備える折畳式携帯無線機の通話時放射パターン(D)は、第2のアンテナ素子13を使用しない場合の通話時放射パターン(B)と比べて、1945MHzで0°及び150°方向の垂直偏波成分が増え、2150MHzで90°〜150°方向の垂直偏波成分が増えており、図8の結果と一致する。
【0022】
次に、図10に示すグラフを参照しながら、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果(SARの測定結果)について説明する。
この図10に示すグラフによれば、第2のアンテナ素子13を使用した着脱式アンテナ装置のSAR((δ)の値)は、第2のアンテナ素子13を使用しないSAR((β)の値)と比べて、11%程度低減されることが分かる。
【0023】
次に、図11には、本実施形態に係る着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機のSAR分布図を示す。
この図11に示す分布図によれば、SARの高いエリアは、第2のアンテナ素子13を使用した着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機((C)の場合)が、第2のアンテナ素子13を使用しない((B)の場合)と比べて、狭まっていることが分かる。
【0024】
このように、本実施形態の着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機によれば、既存のアンテナの構成を変更することなく、折畳式携帯無線機に対して既存の着脱可能な着せ替えパネルなどにアンテナ素子を設けるという簡易な構成で、アンテナの通話状態での利得を向上しSARを低減できる。しかも、既存のアンテナ素子と新たなアンテナ素子との空間距離は例えば9mm程度であるが、人体側に第1のアンテナ素子を設け、人体と離れた側に第2のアンテナ素子を配置し、筐体の厚さを利用することで、筐体内部に新たに空間を設ける必要がないため、携帯無線機の小型化が可能となる。さらに、着脱可能な着せ替えパネルなどに各種のアンテナ素子を設けることにより、使用者の好みに応じてアンテナ性能を変更することも可能である。
【0025】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【0026】
本発明の携帯無線機器及び折畳式携帯無線機器は、既存の着脱可能な着せ替え筐体にアンテナ素子を設けることにより、特に通話状態での利得を向上させることができるとともにSARを低減できる効果を有し、携帯電話機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】(A)及び(B)は本発明の実施形態に係る折畳式携帯無線機の構成を示す側面図及び正面図
【図2】(A)及び(B)は本発明の実施形態に係る着脱式アンテナ装置の要部構成を示す側面図及び説明図
【図3】本発明の実施形態に係る折畳式携帯無線機の近傍における磁界強度の最大値の変化を示すグラフ
【図4】(A)はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、(B)は着せ替えパネルがない場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(+X軸方向)を示すグラフ、(C)は着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布を示すグラフ
【図5】(A)はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、(B)は銅テープを半面取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(+X軸方向)を示すグラフ、(C)は銅テープを全面に取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(+X軸方向)を示すグラフ
【図6】(A)はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、(B)は着せ替えパネルがない場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−X軸方向)を示すグラフ、(C)は着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−X軸方向)を示すグラフ
【図7】(A)はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、(B)は銅テープを半面取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−X軸方向)を示すグラフ、(C)は銅テープを全面に取付けた着せ替えパネルがある場合の着脱式アンテナ装置の磁界分布(−X軸方向)を示すグラフ
【図8】その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機のアンテナ利得効果を示すグラフ(通話時利得の測定結果)
【図9】その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を示す通話時放射パターンであり、(A)は着せ替えパネルがない場合、(B)は着せ替えパネルがある場合、(C)は銅テープを半面取付けた着せ替えパネルがある場合、(D)は銅テープを全面に取付けた着せ替えパネルがある場合
【図10】その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を示すグラフ(SARの測定結果)
【図11】その着脱式アンテナ装置を備えた折畳式携帯無線機の効果を示すSAR分布図であり、(A)はその折畳式携帯無線機の着脱式アンテナ装置を示す説明図、(B)は着せ替えパネルがない場合のSAR分布を示すグラフ、(C)は着せ替えパネルがある場合のSAR分布を示すグラフ
【図12】従来のSAR低減技術が施された携帯無線機を示す斜視図
【符号の説明】
【0028】
1 第1の筐体(上側筐体)
11 第1のアンテナ素子(カバー)
11A ネジ受け
12 ケース
13 第2のアンテナ素子(着脱式アンテナ装置)
2 第2の筐体(下側筐体)
21 回路基板
22 給電部
3 第3の筐体(着せ替えパネル;着脱式アンテナ装置)
31 ネジ
32 ネジ孔
4 導電性ヒンジ部




 

 


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