無線機

本発明は、アンテナの放射効率の改善および広帯域化を図ることができる無線機に関する。

近年の無線機は、折畳形やスライド型や２軸回転型などの形状を持つものがある。 そのような無線機は２つの筐体を含んで構成されている。 それら２つの筐体にはそれぞれ基板が収納されている。
また、近年、無線機の外観デザインが重要視され、無線機の筐体の小型化・薄型化が進んでいる。 これにより、外観デザインを損なわないように通信用アンテナの筐体への内蔵化が進んでいる。
ここで、図１０ａ、図１０ｂを参照して、２つの筐体から成る無線機の一例を説明する。 この無線機はスライド型のもの（所謂、スライド端末）である。 当該無線機は、液晶（以下、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ−ｄｉｓｐｌａｙ）という）側筐体１００と、キー側筐体２００とを備えている。 ＬＣＤ側筐体１００はＬＣＤ表示部１０１を備える。 キー側筐体２００は操作部２０１を備える。 ＬＣＤ側筐体１００とキー側筐体２００は、図１０ｂに示すような閉じた状態から図１０ａに示すような開いた状態に、またその逆に変化できるように組み合わされている。
図１１には、図１０ａのスライド端末の筐体を外した内部の構成が簡略的に示されている。 図１１を参照すると、ＬＣＤ側筐体１００はＬＣＤ側基板１０２を格納している。 キー側筐体２００はキー側基板２０２を格納している。 このキー側基板２０２にはアンテナエレメント２０４が突設されている。 また、キー側基板２０２には、アンテナエレメント２０４と給電線とを接続する点であるアンテナ給電点２０３がある。
なお、無線機用のアンテナは、アンテナエレメント２０４だけでなくＬＣＤ側基板１０２およびキー側基板２０２も送信（放射）や受信をするように設計されている。 また、基板１０２，２０２には図示しない無線回路部などが配置されている。
図１２ａには、図１１の構成をキー側基板２０２側から観た図が示されている。 図１２ｂには、図１２ａの構成を側面から観た概略図が示されている。 すなわち、図１２ｂは、理解の容易化のために、例えば図１３に示すような具体的な構成を概略化して示したものである。
図１０ａ〜図１３のスライド端末のようにアンテナ近傍に大きな金属（つまり、グラウンドとみなされるＬＣＤ側基板１０２）が配置される場合、そのアンテナ近傍の金属がアンテナ特性へ影響を及ぼすことが多い。 周波数２Ｇ帯域におけるアンテナエレメント２０４のインピーダンス特性を示すスミスチャートが図１４に示されている。 また、アンテナエレメント２０４のリターンロスの周波数特性が図１５に示されている。 図１４および図１５の詳細については後述する。
特に、スライド端末などでは、ＬＣＤ側基板１０２と、キー側基板２０２とが重なり合うことで、ＬＣＤ側基板１０２とキー側基板２０２に互いに逆位相の電流が流れる。 この互いに逆位相の電流が、アンテナ特性の劣化の要因となる。 また、ＬＣＤ側基板１０２と、キー側基板２０２とが重なり合うことで、アンテナエレメント２０４側と無線回路部側とが整合している周波数帯域が狭くなる。 このことも、アンテナ特性を劣化させることが知られている。 なお、スライド端末以外の無線機でも、２つの基板を有するものにおいて、２つの基板が重なり合うと、上記同様にアンテナ特性が劣化することは知られている。
無線機の筐体の厚みがある程度取れる場合は、ＬＣＤ側基板とキー側基板とを筐体の厚み方向に離すことで、ＬＣＤ側基板とキー側基板に流れる互いに逆位相の電流は減少する。 これにより、お互いの基板の影響を低減できる。 しかしながら、上記したように、筐体の薄型化の傾向により、基板間の間隙は狭くなり、アンテナ特性が劣化する。
関連技術として、特許文献１には、スリーブ状グランド部により、フレキシブルケーブル上の電流分布を適切に制御し、これにより、アンテナ特性の広帯域化を実現できる技術が提案されている。 つまり、特許文献１の構成では、ＬＣＤ基板グランドとＫＥＹ基板グランドを接続するフレキシブルケーブルの構成によりアンテナ特性の広帯域化を実現する。 具体的には、フレキシブルケーブルは、中央グランド部と、この中央グランド部の両側に配置されるスリーブ状グランド部とで構成される。 中央グランド部は、ＬＣＤ基板グランドとＫＥＹ基板グランドを接続する。 スリーブ状グランド部は、ＬＣＤ基板グランドのみと接続する。

しかしながら、特許文献１の構成は、フレキシブルケーブルのスリーブ状グランド部を利用することが必須である。 このため、スリーブ状グランド部を必須の構成としないものにおいては、上記構成を採用できずにアンテナ特性を改善することが困難であった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。 つまり、本発明の目的は、重なり合う２枚の基板を有するものにおいて、フレキシブルケーブルのスリーブ状グランド部を利用せずに、アンテナ特性の改善を図ることができる無線機を提供することにある。

本発明の無線機は、
アンテナエレメントが設けられる第１基板と、
少なくとも一部が前記第１基板と重なり合う形態を採り得る第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の重なり合う部分の一方側から他方側に向かって伸張し前記第１基板と前記第２基板に電気的に接続し前記アンテナエレメントの通電に起因した前記第１基板および前記第２基板の電流分布を制御する接続体と、
を備える。

本発明によれば、重なり合う２枚の基板を有するものにおいて、フレキシブルケーブルのスリーブ状グランド部を利用せずに、アンテナ特性の改善を図ることができる。

図１ａは、第１実施形態のスライド端末を説明するための図である。
図１ｂは、図１ａに示す構成の側面図である。
図２は、第１実施形態の効果を説明するための図である。
図３は、第１実施形態の構成を備えた無線機のアンテナ給電点におけるインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。
図４は、第１実施形態のアンテナエレメントのリターンロスの周波数特性の一例を示すグラフである。
図５ａは、第２実施形態を説明するための図である。
図５ｂは、図５ａに示す構成の側面図である。
図６ａは、第３実施形態を説明するための図である。
図６ｂは、図６ａに示す構成の側面図である。
図７ａは、第４実施形態を説明するための図である。
図７ｂは、図７ａに示す構成の側面図である。
図８は、その他の実施形態を説明するための図である。
図９は、さらに別のその他の実施形態を説明するための図である。
図１０ａは、図１０ｂと共に、スライド端末を説明するための図である。
図１０ｂは、図１０ａと共に、スライド端末を説明するための図である。
図１１は、さらに、スライド端末を説明するための図である。
図１２ａは、図１１の構成の平面図である。
図１２ｂは、図１２ａの構成の側面図である。
図１３は、スライド端末の筐体内の詳細構成の一例を示す図である。
図１４は、スライド端末のアンテナ給電点におけるインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。
図１５は、スライド端末のアンテナエレメントのリターンロスの周波数特性の一例を示すグラフである。

本発明に係る実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の無線機はスライド端末である。 この第１実施形態のスライド端末は、前述した図１０ａ〜図１３に示されるスライド端末とほぼ同様であるが、後述するピン（接続体）を設けた点が異なる。
すなわち、第１実施形態のスライド端末は、ＬＣＤ表示部を備えるＬＣＤ側筐体と、操作部を有するキー側筐体とを備えている。 それらＬＣＤ側筐体とキー側筐体は、前記スライド端末と同様に、開いた状態から閉じた状態へ、またその逆に変化することができるように組み合わされている。
前記ＬＣＤ側筐体にはＬＣＤ側基板（第２基板）が格納されている。 キー側筐体にはキー側基板（第１基板）が格納されている。 このキー側基板にはアンテナ給電点およびアンテナエレメントが設けられている。 上記基板には無線回路部などが配置されている。
なお、無線機用のアンテナは、アンテナエレメントだけでなくＬＣＤ側基板およびキー側基板も送信（放射）や受信をするように設計されている。 また、アンテナエレメントは、逆Ｌ、モノポール、ヘリカル、ミアンダなどの様々な形状が考えられる。
図１ａ、図１ｂは、第１実施形態のスライド端末の前記図１２ａ、図１２ｂにそれぞれ対応する図である。 スライド端末は、閉じた状態からスライドして開いた状態となっても、ＬＣＤ側基板１と、キー側基板２およびアンテナエレメント４とは、互いに重なり合う構造を有している。 なお、折畳端末（折畳型の無線機）の場合には、開いた状態では、ＬＣＤ側基板１とキー側基板２は重なり合う構造とはならない。
図１ａに示すような第１実施形態のスライド端末の構成では、ＬＣＤ側基板１と、キー側基板２とが互いに重なりあう構造を有している。 このため、キー側基板２に流れた電流により、ＬＣＤ側基板１に逆位相の電流が誘起される。
すなわち、アンテナの給電点３に入力された電力は、アンテナエレメント４およびキー側基板２に流れる。 キー側基板２に流れた電流は、対向するＬＣＤ側基板１に誘導電流を発生させる。 この誘導電流はキー側基板２に流れる電流とは逆位相の電流となり、放射特性へ影響を与え、アンテナ特性の劣化となる。
そこで、第１実施形態では、図１ａに示すように、アンテナの給電点３とは基板短手方向に対称の位置にピン５をキー側基板２側に設ける。 つまり、キー側基板２の図１ａに示されるような中心線Ｔを対称中心線とした給電点３の対称位置にピン５が設けられている。 なお、ピン５の位置は、キー側基板２の端部ではなく端縁から所定の距離が空けられた内側であってもよい。
ピン５は、ＬＣＤ側基板１と、キー側基板２とを電気的に接続するための金属部材である。 さらに述べれば、ピン５は、ＬＣＤ側基板１に含まれるグランドと、キー側基板２に含まれるグランドとを電気的に接続するための金属部材である。 例えば、ピン５は、キー側基板２に形成された穴部に差し込まれること等により、キー側基板２に設けられる。 なお、ピン５は、キー側基板２のグランドに直接的に接続される。 また、ピン５を用いることで発生する追加のコスト負担は軽微とすることができる。
図１ｂに示すように、キー側基板２側に設けられたピン５は、ＬＣＤ側基板１に非接触の所定の長さとなっている。 なお、ピン５を、コンデンサやコイル等の回路部品を通してキー側基板２のグランドに電気的に接続させる構成としてもよい。 つまり、そのような回路部品によってグラウンドがあるように長くみせかける構成とすることにより、より最適なアンテナ特性の改善が容易となる。
図２に、ピン５の有無以外は同様な構成を持つ２つのスライド端末の１，９４０ＭＨｚでの電流の発生状態の一例を表した比較図を示す。
すなわち、（１）は、図１ａの構成を９０度左回転させて観た状態に相当する。 （２）は、図１ａの構成におけるキー側基板２を９０度左回転させ、それを裏側から観た状態に相当する。 （３）は、図１ａの構成におけるＬＣＤ側基板１を９０度左回転させて観た状態に相当する。 なお、（１）〜（３）のそれぞれにおいて、上側αは、電流の流れる方向を矢印でもって表したものである。 下側βは、電流分布を色の濃淡でもって表したものであり、電流分布が高くなるにつれて色が濃くなるように表している。 なお、図２の（１）と（２）は、キー側基板２を見ている方向が異なる。 つまり、キー側基板２を表面側から見ているか裏面側から見ているかという見方の差異がある。 このために、図２の（１）と（２）に表されているキー側基板２の電流発生状態に若干の差異が見られる。 さらに、ここでは、キー側基板２には、カメラ機構のための切り欠け部１０が設けられているが、当該切り欠け部１０が設けられてなくても、電流の基本的な状態（通電方向や分布）は同様である。
図２に示されるように、ピン５を設けていないスライド端末では、アンテナエレメント４の通電に起因したキー側基板２の電流は、主に、給電点３に向かう方向の電流であり、給電点３に電流が集中する。 当該電流は放射に寄与しない。
これに対して、第１実施形態のように、ピン５を設けたスライド端末では、ピン５を設けることでキー側基板２の基板端に等価的な磁気壁を形成する。 これにより、キー側基板２の基板端には、給電点３から離れる方向の電流（例えば図２の（２）の電流Ａを参照）が形成される。 アンテナ特性には、アンテナ素子（アンテナエレメント）に流れる電流だけでなく、基板に流れる電流も関与する。 この第１実施形態では、ピン５を設けたことにより、アンテナ特性を改善する電流を形成できるためアンテナ特性を向上させることができる。
すなわち、第１実施形態のスライド端末では、ＬＣＤ側基板１と、キー側基板２とをピン５を介して電気的に接続させている。 これにより、基板１，２の電流分布は、ピン５を設けていないスライド端末の電流分布とは異なるものとなり、アンテナ特性が改善される。 さらに述べると、ピン５を設けることによって、キー側基板２の給電点配置領域への電流集中が緩和する。 これにより、ＬＣＤ側基板１と重なり合うキー側基板２の部分の電流が減少するために、キー側基板２と重なり合うＬＣＤ側基板１の部分に誘起される電流が減少する（例えば図２の（３）参照）。 そのＬＣＤ側基板１の誘起電流は、キー側基板２の電流とは逆位相である。 このため、その誘起電流が多いと、当該誘起電流に起因した電波と、キー側基板２の電流に起因した電波とが打ち消し合ってアンテナ特性を劣化させてしまう。 これに対して、第１実施形態では、上記誘起電流を減少できるので、アンテナ特性を改善することができる。
第１実施形態のスライド端末のアンテナ構成の、周波数２Ｇ帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートは、例えば図３に示すようなものとなる。 また、リターンロスの周波数特性は図４に示すようなものとなる。
図１４のスミスチャートには、ピン５が無いスライド端末のアンテナ構成におけるインピーダンス特性が実線ｓにより示されている。 その実線ｓに示されるように、ピン５が無いスライド端末では、スミスチャートの中心点Ｏから離れたインピーダンスを示している。 これと比較して、図３を参照すると、第１実施形態のスライド端末では、インピーダンス（図３の実線Ｓ参照）がスミスチャートの中心点Ｏに近づいていることが分かる。 これは、基板１，２に流れる電流分布が変化し、ＬＣＤ側基板１と、キー側基板２とから電磁界が放射しやすくなったからであると考えられる。 なお、アンテナのインピーダンスがスミスチャートの中心点Ｏに近いほど、インピーダンス整合がとれて、反射による電力損失が低減される。
なお、図３中における点ａ〜ｆは、それぞれ次のような周波数のときのインピーダンスに関するものである。 つまり、点ａは１４２７ＭＨｚに関し、点ｂは１４９５ＭＨｚに関し、点ｃは１，７１０ＭＨｚに関し、点ｄは１，８８０ＭＨｚに関し、点ｅは１，９９０ＭＨｚに関し、点ｆは２，３００ＭＨｚに関するものである。 さらに、図１４中における点ｖ〜ｚは、それぞれ、次のような周波数のときのインピーダンスに関するものである。 つまり、点ｖは１，４２７ＭＨｚに関し、点ｗは１，７１０ＭＨｚに関し、点ｘは１，９９０ＭＨｚに関し、点ｙは２，１７０ＭＨｚに関し、点ｚは２，３００ＭＨｚに関するものである。
上記のようなインピーダンス特性が得られる結果として、図４の実線Ｒに示すようなリターンロスが得られる。 つまり、周波数１，７００〜２，２００ＭＨｚ帯域を見ると、リターンロスは１，７００ＭＨｚで約−７ｄＢ、２，２００ＭＨｚで約−９ｄＢである。 すなわち、周波数１，７００〜２，２００ＭＨｚ帯域の全域（帯域幅５００ＭＨｚ）で通信を行うのに最低限必要な値として用いる−６ｄＢ以下のリターンロスを達成している。
これとは反対に、図１５の実線ｒを参照すると、ピン５が無いスライド端末では、周波数１，７００〜２，２００ＭＨｚ帯域の全域（帯域幅５００ＭＨｚ）で、リターンロスは−６ｄＢよりも大きくなっている。 つまり、ピン５が無いスライド端末では、周波数１，７００〜２，２００ＭＨｚ帯域において、良好な通信は難しい。
上記のように、第１実施形態では、ピン５を設けることで、アンテナエレメント４側と無線回路部側とが整合している周波数帯域を広げることができる。 かつ、アンテナ周波数特性の広帯域化を実現している。
（第２実施形態）
第２実施形態のスライド端末の基本的な構成は、図５ａに示されるように、第１実施形態のスライド端末と同様であるが、次のような相違がある。 すなわち、ＬＣＤ側基板１とキー側基板２との間にスライド部材６が設けられている。 このスライド部材６は、ＬＣＤ側基板１側のガイドレール等に係合して、キー側基板２とＬＣＤ側基板１を相対的にスライドさせるものである。
また、この第２実施形態では、第１実施形態に示したピン５に加えて、さらに、追加のピン５'が、スライド部材６の給電点３側の位置に設けられている。 これは金属部材であるスライド部材６を介した電流が形成されることに対応するためである。
なお、ＬＣＤ側基板１とキー側基板２を接続するためのフレキシブルケーブルや同軸ケーブル等の電流に対応するために、上記同様に追加のピン５'を設けてもよい。
また、図５ｂに示されるように、スライド部材６とキー側基板２を接続するバネ等の弾性体７が設けられている場合がある。 この場合には、その弾性体７の電流に対応するために、例えば、ピン５は、弾性体７に向かってスライド部材６に接して構成される。
なお、ピン５は、スライド部材６に向かってスライド部材６に接して構成されてもよい。 また、スライド部材６とキー側基板２と弾性体７とが実質的に一体の金属ユニットとみなされて電流が形成されている場合等には、追加のピン５'は必須でなくてもよい場合がある。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、基板１，２の電流分布を制御してアンテナ周波数特性の広帯域化や、インピーダンス整合している周波数帯の拡大を図れるという効果が得られる。
（第３実施形態）
第３実施形態のスライド端末の基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、第３実施形態では、図６ａ、図６ｂに示されるように、ピン５の位置およびピン５の数が異なる。 このように、最適な電流分布を形成するために、ピン５は任意の位置に設けられてよく、また、ピン５の数は複数であってもよい。 なお、第２実施形態に示したように、ＬＣＤ側基板１とキー側基板２の間に、電流分布に関与するスライド部材６等の部材が設けられる場合にも、同様である。 つまり、最適な電流分布を形成するために、ピン５の位置および数は任意であってよい。
（第４実施形態）
第４実施形態のスライド端末の基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、第１実施形態とは、次のような相違がある。 つまり、この第４実施形態では、図７ａに示されるように、キー側基板２にカメラ機構のための切り欠け部１０が設けられている。 また、ピン５を設ける位置が、第１実施形態よりも切り欠け部１０に近づいた位置になっている。 これは切り欠け部１０に沿った電流が形成されることに対応するためである。 なお、第２実施形態の構成に加えて、上記のような切り欠け部１０が設けられている場合にも、上記同様にピン５の位置をずらしてもよい。
この第４実施形態では、キー側基板２に切り欠け部１０が設けられている場合においても、前記各実施形態と同様に、電流分布を制御してアンテナ特性の改善を図ることができる。
（その他の実施形態）
なお、本発明は、上記第１〜第４の各実施形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。 例えば、無線機のその他の実施形態では、上部基板と下部基板とが互いに重なり合い、前記下部基板の前記上部基板と重なり合う端にアンテナエレメントが配置され、前記上部基板と前記下部基板とを電気的に接続する接続点が設けられている。 これにより、重なり合う２枚の基板を持つものであっても、アンテナ特性を改善できる。
さらに別のその他の実施形態では、図８に示されるように、無線機２０は、第１基板２１と、第２基板２２と、接続体２３とを備えている。 第１基板２１には、アンテナエレメント２５が設けられている。 第２基板２２は、少なくとも一部が前記第１基板と重なり合う形態を採り得る。 接続体２３は、第１基板２１と第２基板２２の重なり合う部分の一方側から他方側に向かって伸張し第１基板２１と第２基板２２に電気的に接続しアンテナエレメント２５の通電による第１基板２１および第２基板２２の電流分布を制御する。 第１基板２１と第２基板２２の電流分布はアンテナ特性に関与するものであるから、その電流分布を制御することでアンテナ特性の改善を図ることができる。
さらに、筐体構造がスライド筐体でなく、ＬＣＤ部が回転する筐体等のＬＣＤ側基板とキー側基板とが重なり合っている場合、スリットを設けることでアンテナ特性への改善が図られてもよい。 もちろん、スライド端末においても上記のようなスリットを設けてもよい。 例えば、具体的には、図９に示されるように、アンテナエレメント４に対向するＬＣＤ側基板１の部分に、スリット（溝部）１１を形成する。 これにより、より一層アンテナ特性を改善することができる。
さらに、スライド部材６は、ピン５に接する又は接続される等により、キー側基板２のグランドに電気的に接続されてもよい。 さらに、例えば弾性体７を介して、ＬＣＤ側基板１のグランドに電気的に接続されてもよい。 つまり、ピン５だけでなくスライド部材６によっても、ＬＣＤ側基板１とキー側基板２を電気的に接続させてもよい。
さらに、第１〜第４の各実施形態では、無線機としてスライド端末を例にして説明したが、もちろん、本発明は、スライド端末に限定されるものではなく、互いに少なくとも一部を重ね合わせた形態を採り得る２つの基板を持つ他の無線機に適用することができるものである。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。 本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
なお、この出願は、２００９年２月２５日に出願された日本出願特願２００９−０４２２９３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、アンテナの電波送受信に関与する複数の基板を備えている無線機に有効である。

１ ＬＣＤ側基板 ２ キー側基板 ３ 給電点 ４ アンテナエレメント ５ ピン