JP4227146B2

JP4227146B2 - 折畳み式携帯無線通信機

Info

Publication number: JP4227146B2
Application number: JP2006088117A
Authority: JP
Inventors: 昌宣金親
Original assignee: 株式会社カシオ日立モバイルコミュニケーションズ
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: US8326380B2; JP2007053727A; US20070021159A1

Description

本発明は、折畳み式の携帯型無線通信機、特に、内蔵アンテナを有する折畳み式携帯無線通信機に関する。

折畳み式の携帯型無線通信機としては、携帯電話機が広く普及しており、筐体内にアンテナを内蔵したもの、すなわち、内蔵アンテナを有するものもある。
例えば、特許文献１に開示の折畳み式携帯電話機では、送話用マイクやキー操作部などが設けられる操作側筐体を、該筐体の前面一端部に設けられたヒンジ部よりも更に上方に伸ばし、ヒンジ部の下位置からこの伸ばした部分に至る領域にアンテナを収納する構成となっている。
この特許文献１に記載の構成は、ヒンジ部の背後にアンテナを収納する構成であるので、通話時に人体の影響を受け難く、また部品の高密度実装という点でも優れている。
特開２００４−２９７５３５号公報

然しながら、特許文献１に記載の構成の場合、表示側筐体を操作側筐体側に折畳んだ際に、操作側筐体のアンテナ収納部がヒンジ部よりも上方に突出することになり、デザイン的に好ましいものではなく、また、筐体の小型化が十分図られているとは言えない。
なお、突出部を設けない場合には、アンテナ収納部が筐体の長手方向で短くなり、その分、内蔵アンテナも筐体の長手方向の長さを短くせざるを得ないので、内蔵アンテナでの垂直偏波成分の利得が低下するという不都合がある。

本発明の課題は、筐体の小型化が図れ、且つアンテナ特性も良好な折畳み式携帯無線通信機を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、送話部及び又は操作部を有する第１の筐体と、受話部及び又は表示部を有し、前記第１の筐体の表面側の一端部に設けられたヒンジ部を介して回動可能に連結された第２の筐体とを備えた折畳み式携帯無線通信機において、前記第１の筐体内の前記ヒンジ部の背後となる領域に、電気長が通信帯域の波長の略８分の１である平面的に構成された薄型の第１のアンテナエレメントと、前記第１の筐体内の前記ヒンジ部とは重ならない領域に、無線回路部を搭載した回路基板と、前記第１のアンテナエレメントと前記回路基板上の無線回路部の高周波入出力点とを接続する第２のアンテナエレメントとしての電気長が通信帯域の波長の略８分の１である平面的に構成された薄型の接続導体と、を設け、当該接続導体の伸びる方向を、前記高周波入出力点の近傍部では筐体の長手方向となるようにし、前記第１のアンテナエレメントと前記接続導体とが組み立てられた状態では一体となることによりモノポールアンテナとして動作することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の折畳み式携帯無線通信機であって、前記接続導体は第１のアンテナエレメントと一体となって４分の１波長のアンテナを構成することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の折畳み式携帯無線通信機であって、前記第１のアンテナエレメントは、線状のアンテナが平面的に構成されたアンテナエレメントであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項または２に記載の折畳み式携帯無線通信機であって、前記第１のアンテナエレメントは、変形モノポールアンテナエレメントであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の折畳み式携帯無線通信機であって、前記第１のアンテナエレメントは、プリント基板上に形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の折畳み式携帯無線通信機であって、前記接続導体は、金属板で構成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の折畳み式携帯無線通信機であって、前記金属板は、インサート成形で樹脂と一体に成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、ヒンジ部側端部に突出部を設けずに筐体を小型化でき、内蔵アンテナとして小型化された線状のアンテナエレメントとハイブリッドアンテナを構成し、筐体の長手方向に配置されるモノポールアンテナ化した接続導体によって垂直偏波成分の利得をアップできる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した折畳み式携帯無線通信機の一実施形態としての折畳み式携帯電話機の開いた状態を示したもので、１は第１の筐体、２は第２の筐体、３はヒンジ部である。
第１の筐体１と第２の筐体２はヒンジ部３を介して回動可能に連結されている。

第１の筐体１は、上ケース４、下ケース５（図２及び図３参照）及び下カバー６を合体して構成され、折畳み状態で第２の筐体２に重なる上ケース４に各種キースイッチ７（操作部）、マイク（送話部）８及びキートッププレート９が設けられている。
第２の筐体２は、上ケース１１及び下ケース１２を合体して構成され、折畳み状態で第１の筐体１に重なる上ケース１１に液晶表示画面（表示部）１３、レシーバ（受話部）１４及びロゴプレート１５が設けられている。
なお、ヒンジ部３は、第１の筐体１の下ケース５に設けられたブラケット１０，１０と第２の筐体２の下ケース１２に設けられたブラケット２０，２０とをそれぞれヒンジユニットで回動可能に連結したもので、外側に位置するブラケット１０，１０にはそれぞれヒンジキャップ１６が被せられ、これらのヒンジキャップ１６，１６の間は、キートッププレート９に一体のヒンジカバー１７と第１の筐体１の下ケース５に取り付けられるヒンジカバー２７（図３参照）、ロゴプレート１５に一体のヒンジカバー１８・１９と第２の筐体２の下ケース１２に取り付けられるヒンジカバー２８・２９（図３参照）とで覆われている。

図２は折畳み式携帯電話機を閉じた状態で裏側から見て電池ユニット２１を外した分解状態を示すもので、第１の筐体１の下ケース５及び下カバー６には、電池ユニット２１を装填する電池収納部２２が形成されるとともに、スピーカ２３、電池着脱操作レバー２４、コネクタカバー２５及びアンテナカバー２６が組み付けられている。

図３は、図１の開いた状態において、ヒンジカバー１８・１９と一体のロゴプレート１５、ヒンジカバー１７と一体のキートッププレート９、ヒンジキャップ１６、第１の筐体１の上ケース４、コネクタカバー２５、内部モジュールなどを取り去った状態を示したものである。図中、２７は第１の筐体１の下ケース５側に取り付けられるヒンジカバー、２８・２９は第２の筐体２の下ケース１２側に取り付けられるヒンジカバーあり、このヒンジカバー２８・２９は一体物である。
図示のように、第１の筐体１の下ケース５には、その周囲にパッキン溝３１が形成されて、ヒンジ部３側の端面の左右にＦＰＣ用孔３２とアンテナ用孔３３が形成されており、このアンテナ用孔３３からアンテナ接続導体３４が通されて突出している。
また、下ケース５の内部には、スピーカ取付部３５が設けられるとともに、電池着脱操作レバー２４に連動して電池ユニット２１を装填状態に保持するロック機構３６と、着信報知用のバイブレータ３７が組み付けられている。
なお、第２の筐体２の下ケース１２には、ヒンジ部３側の端面にＦＰＣ用孔３８が形成されている。

図４は、図２の閉じた状態において、電池ユニット２１、第１の筐体１の下カバー６、ヒンジキャップ１６、アンテナカバー２６などを取り去った状態にしてアンテナ部の構造を説明するものである。
図示のように、第１の筐体１の下ケース５には、ヒンジ部３側の端部に沿ってアンテナ収納凹部４１がヒンジ部３の背後に形成されており、このアンテナ収納凹部４１に前記アンテナ用孔３３が開口している。従って、アンテナ収納凹部４１の内部に前記アンテナ接続導体３４が突出している。
このアンテナ収納凹部４１の内部には、その横方向半部側のアンテナ基板固定面４１ａと他半部側のアンテナ基板保持用リブ４１ｂが形成されている。これらアンテナ基板固定面４１ａ及びアンテナ基板保持用リブ４１ｂは同一高さとなっていて、その上にアンテナ基板４３が載せられる。
また、アンテナ収納凹部４１の周囲にパッキン溝４２が形成されている。このパッキン溝４２にアンテナパッキン（防水カバー）４４が取り付けられる。

アンテナ基板４３は、図示のように、リジット基板（硬質のプリント基板）上にメアン
ダライン化されたパターンの線状アンテナを有するもので、すなわち、アンテナ基板４３上の給電用電極４３ａから左右両側にメアンダライン化されたパターンの銅箔によるアンテナエレメント４３ｂ・４３ｃを形成してなる。
図４において、左側の太い方のメアンダラインによるアンテナエレメント４３ｂは通信用のアンテナエレメントであり、右側の太い方のメアンダラインによるアンテナエレメント４３ｃはＧＰＳ用のアンテナエレメントであって、何れも変形モノポールアンテナである。
また、アンテナ基板４３には、給電用電極４３ａから反対面側に突出するスプリングコネクタ４３ｄが一体に備えられている。
アンテナパッキン４４は、防水カバーを兼ねたもので、その周囲に、パッキン溝４２に対応するシールリップ部４４ａを有している。

前記アンテナ接続導体３４は、図７に示すように、金属板３４ａを樹脂３４ｂでモールドして構成されている。より具体的には、インサート成形により金属板３４ａを樹脂３４ｂにインサートした成形品として構成されている。
本実施例において、アンテナ接続導体３４は、図示のように、略Ｌ字形を為しており、その一端部に金属板３４ａが露出した回路基板側接続端子３４ｃ（図７（ａ）参照）を備えている。また、図７（ｂ）に示したように、モールド樹脂３４ｂの回路基板側接続端子３４ｃとは反対側の他端部に小孔３４ｄが形成されていて、金属板３４ａの小孔３４ｄ内に露出する部分がアンテナ基板側接続端子３４ｅとなっている。

次に、アンテナ接続導体３４及びアンテナ基板４３の組付方を説明する。
アンテナ接続導体３４は、第１の筐体１の下ケース５に対し、図３に示すように、アンテナ用孔３３に通して、回路基板側接続端子３４ｃ側の半体部をバイブレータ３７の側方に位置させる。回路基板側接続端子３４ｃは、図示のように、バイブレータ３７から遠ざかる方向に位置する。
また、図４に示すように、アンテナ基板側接続端子３４ｅ側の半体部をアンテナ収納凹部４１内に位置させる。アンテナ基板側接続端子３４ｅは、図示のように、アンテナ基板固定面４１ａの近傍に位置する。

そして、アンテナ収納凹部４１内にアンテナ基板４３を挿入し、すなわち、アンテナ基板側接続端子３４ｅにスプリングコネクタ４３ｄを接続して、アンテナ基板固定面４１ａにアンテナ基板４３の一半部を両面テープなどで接着する。このとき、アンテナ基板４３の他半部側はアンテナ基板保持用リブ４１ｂ上に支持される。
その後、アンテナ収納凹部４１周囲のパッキン溝４２に、アンテナパッキン４３周囲のシールリップ部４４ａを嵌め込んで、アンテナ収納凹部４１をアンテナパッキン４３で覆って防水カバーする。

図５及び図６はヒンジ部３側の断面構造を示したもので、図中、４５は回路基板、４６・４７・４８は電子部品、４９はコネクタ、５１はモジュールフレーム（シールドケース）、５２はシートキー、５３はキーパッド、５４は接点バネ、５５はフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）、５６は防水キャップ、５７はコネクタ、５８は防水キャップである。図示のように、下ケース５のパッキン溝３１には、キーパッド５３の周囲のシールリップ部が嵌め込まれている。
そして、図６に示すように、第１の筐体１（下ケース５）内において、アンテナ接続導体３４の回路基板側接続端子３４ｃは接点バネ５４を介して、回路基板４５に搭載されている無線回路部の高周波入出力点、すなわち、アンテナ用給電点に接続されている。

なお、図示のように、ヒンジカバー１７，２７などで覆われた空間にはＦＰＣ５５が設けられており、このＦＰＣ５５は、第１の筐体１（下ケース５）内の回路基板４５と、第
２の筐体２（下ケース１２）内の回路基板とを互いに接続するものである。
すなわち、ＦＰＣ５５の一端側は、図５に示すように、防水キャップ５６を介してＦＰＣ用孔３２から導出され、その先端に備えるコネクタ５７が回路基板４５上のコネクタ４９に接続されている。
また、ＦＰＣ５５の他端側は、図６に示すように、防水キャップ５８を介してＦＰＣ用孔３８から導出され、第２の筐体２（下ケース１２）内において、図示しないが回路基板にコネクタ接続されている。

こうして、図４〜図６に示すように、アンテナ基板４３は、ヒンジ部３の背後に配置される。
このアンテナ基板４３上のアンテナ、すなわち、線状アンテナエレメント４３ｂ・４３ｃは、ＦＰＣ５５の影響を少なくするために、アンテナ基板４３のヒンジ部３から遠い方の面に位置している。

さらに、このアンテナ基板４３上の線状アンテナエレメント４３ｂ・４３ｃは、回路基板４５に搭載された無線回路部の高周波入出力点（給電点）に導電体であるアンテナ接続導体３４で接続されている。
このアンテナ接続導体３４に流れるアンテナ電流は、給電点近傍で最大となる。

このように、アンテナ接続導体３４の給電点近傍をモノポール化し、つまり、アンテナ接続導体３４の給電点近傍部を筐体の長手方向（通話時に縦となる方向）に伸びる配置にしてモノポールアンテナとして動作するようにし、内蔵アンテナとハイブリッド化されている。
これにより、モノポール化された部分が垂直偏波成分の送受信に寄与し、垂直偏波成分の利得がアップする。

しかも、アンテナ接続導体３４は、図７に示すように、略Ｌ字形をなしており、一半部側がヒンジ部３の背後に配置されて、アンテナ基板４３のスプリングコネクタ４３ｄに接続されている（図４、図６参照）。また、アンテナ接続導体３４の他半部側は、ヒンジ部３側と回路基板４５などが収納される第１の筐体１（下ケース５）内とを仕切る仕切り壁（アンテナ収納凹部４１の周壁も兼ねる）に形成されたアンテナ用孔３３を挿通して筐体１（下ケース５）内に延び、回路基板４５上に設けられた接点バネ５４に接続されている（図３、図６参照）。この接点バネ５４は、回路基板４５に搭載されている無線回路部に接続されており、高周波の入出力点（アンテナの給電点）となっている。
従って、本実施例では、アンテナ接続導体３４（の金属板３４ａ部）、スプリングコネクタ３４ｄ、アンテナ基板４３上の線状アンテナが一体となって、４分の１波長アンテナとして機能する。

そして、回路基板４５に搭載されている無線回路部の高周波入出力点（アンテナの給電点）となる接点バネ５４に端部（回路基板側接続端子３４ｃ）が接続されているアンテナ接続導体３４（の金属板３４ａ部）の接続端子３４ｃ側は、筐体１（下ケース５）の長手方向に延びており、モノポールアンテナとして機能する。
これにより、アンテナ基板４３上の線状アンテナエレメント４３ｂは、４分の１波長である必要が無くなり、アンテナ基板４５を小型化することができるので、筐体１（下ケース５）の長手方向に十分なスペースを取ることができないヒンジ部３の背後であっても、アンテナ基板４３を収納することができる。

以上の結果、ヒンジ部側端部に突出部を設けずに第１の筐体１を小型化できる。
そして、内蔵アンテナとして線状のアンテナエレメント４３ｂを有するアンテナ基板４３が小型化されたことによる垂直偏波成分の利得の低下を、その小型化されたアンテナ基
板４３とハイブリッドアンテナを構成し、筐体１の長手方向に配置されるモノポールアンテナ化したアンテナ接続導体３４によって補完できる。従って、垂直偏波成分の利得をアップできる。

ところで、アンテナ基板４３上の線状アンテナ部（通信用の線状アンテナ部）及びアンテナ接続導体３４の電気長は、それぞれ通信帯域の波長の８分の１にするのが望ましいが、略８分の１であれば十分機能する。例えば、モノポールアンテナ部は、電気長が通信帯域の波長の８分の１に満たなくても略８分の１であれば、垂直偏波成分の送受信を良好に行うことができる。すなわち、垂直偏波成分の利得がアップする。

また、本実施例では、図３に示すように、アンテナ接続導体３４の近傍にバイブレータ３７が配置される構成であるが、アンテナ接続導体３４はバイブレータ３７から遠ざかる方向に曲げられているため、バイブレータ３７から受ける影響が最小限となっている。
また、図示していないが、アンテナ接続導体３４の金属板３４ａ部においてアンテナ基板側接続端子３４ｅ部と回路基板側接続端子３４ｃ部とを接続している部分、すなわち、筐体１（下ケース５）の長手方向に延びる金属板３４ａ部はバイブレータ３７から遠い側に位置するようにモールドされている。
また、図４に示すように、ヒンジ部３の背後に配置されるアンテナ接続導体３４の一半部側は、ヒンジ部３側と筐体１（下ケース５）内部とを仕切る仕切り壁側に寄せて配置されているため、ＦＰＣ５５の影響を受けにくいものとなっている。

図８はアンテナパターンの変形例を示したものである。
図示のように、アンテナ基板６１は、給電用電極４３ａから外側と中央に延びる銅箔パターニングによる線状アンテナエレメント６１ｂ・６１ｃを形成してなる。
図示において、左側から周囲に沿って延びる外側の太い方の線状アンテナエレメント６１ｂは通信用のアンテナエレメントであり、左側へ直線状に延びる中央の細い方の線状アンテナエレメント６１ｃはＧＰＳ用のアンテナエレメントであって、何れも変形モノポールアンテナである。
また、アンテナ基板６１には、図示しないが、給電用電極６１ａから反対面側に突出するスプリングコネクタが一体に備えられている。

なお、以上の実施形態においては、折畳み式携帯無線通信機として携帯電話機としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、その他の携帯無線通信機であっても良い。
また、折畳み式携帯無線通信機としては、少なくとも第１の筐体が送話部を有して第２の筐体が受話部を有するものや、第１の筐体が操作部を有して第２の筐体が表示部を有するものであれば良い。
また、実施形態では、アンテナ接続導体を樹脂モールドによる金属板で構成した例としたが、樹脂モールドしない金属板や金属線を使用してもよい。
さらに、ヒンジ部の背後に配置するアンテナの形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。例えば、ヒンジ部の背後に配置するアンテナは、線状アンテナであれば良く、リジッド基板に代えてフレキシブル基板にアンテナパターンを形成したものは勿論のこと、ヘリカルアンテナなど任意形状のワイヤアンテナや、細長い金属板を屈曲させたアンテナであってもよい。また、フレキシブル基板に銅箔でアンテナパターンを形成する場合は、当該アンテナパターンと給電点とを接続する導電部材も銅箔のパターンで形成するようにしてもよい。

本発明を適用した折畳み式携帯無線通信機の一実施形態の構成を示すもので、折畳み式携帯電話機を開いた状態で表側から見た斜視図である。図１の折畳み式携帯電話機を閉じた状態で裏側から見た斜視図で、電池ユニットを外した分解図である。図１の開いた状態で、操作側ユニット（第１の筐体）の表カバー（上ケース）とヒンジキャップ、ヒンジカバー、内部モジュールなどを取り去った状態を示す斜視図である。アンテナ部の構造説明図で、図２の閉じた状態において、操作側ユニットの電池ユニット、裏カバー（下カバー）、ヒンジキャップなどを取り去った状態を示す斜視図である。ヒンジ部側の断面構造を示すもので、図１において、キートッププレートと一体のヒンジカバーが覆っている領域の断面図である。ヒンジ部側の断面構造を示すもので、図１において、ロゴプレートと一体のヒンジカバーが覆っている領域の断面図である。アンテナ接続導体（部品）を示すもので、図３と同じ向きから示した斜視図（ａ）と、図４と同じ向きから示した斜視図（ｂ）である。アンテナパターンの変形例を示した平面図である。

符号の説明

１第１の筐体
２第２の筐体
３ヒンジ部
４第１の筐体の上ケース（表カバー）
５第１の筐体の下ケース
６第１の筐体の下カバー（裏カバー）
７操作部
８送話部
１３表示部
１４受話部
２６アンテナカバー
３３アンテナ用孔
３４アンテナ接続導体
３４ａ金属板
３４ｂ樹脂
３４ｃ回路基板側接続端子
３４ｄ小孔
３４ｅアンテナ基板側接続端子
３７バイブレータ
４１アンテナ収納凹部
４２パッキン溝
４３アンテナ基板（プリント基板）
４３ａ給電電極
４３ｂ線状アンテナエレメント（通信用アンテナエレメント）
４３ｃ線状アンテナエレメント（ＧＰＳ用アンテナエレメント）
４３ｄスプリングコネクタ
４４アンテナパッキン（防水カバー）
４５回路基板
５４接点バネ
５５ＦＰＣ
６１アンテナ基板（リジット基板）
６１ａ給電電極
６１ｂ線状アンテナエレメント（通信用アンテナエレメント）
６１ｃ線状アンテナエレメント（ＧＰＳ用アンテナエレメント）

Claims

送話部及び又は操作部を有する第１の筐体と、受話部及び又は表示部を有し、前記第１の筐体の表面側の一端部に設けられたヒンジ部を介して回動可能に連結された第２の筐体とを備えた折畳み式携帯無線通信機において、
前記第１の筐体内の前記ヒンジ部の背後となる領域に、電気長が通信帯域の波長の略８分の１である平面的に構成された薄型の第１のアンテナエレメントと、
前記第１の筐体内の前記ヒンジ部とは重ならない領域に、無線回路部を搭載した回路基板と、
前記第１のアンテナエレメントと前記回路基板上の無線回路部の高周波入出力点とを接続する第２のアンテナエレメントとしての電気長が通信帯域の波長の略８分の１である平面的に構成された薄型の接続導体と、
を設け、
当該接続導体の伸びる方向を、前記高周波入出力点の近傍部では筐体の長手方向となるようにし、前記第１のアンテナエレメントと前記接続導体とが組み立てられた状態では一体となることによりモノポールアンテナとして動作することを特徴とする折畳み式携帯無線通信機。
前記接続導体は、第１のアンテナエレメントと一体となって４分の１波長のアンテナを構成することを特徴とする請求項１に記載の折畳み式携帯無線通信機。
前記第１のアンテナエレメントは、線状のアンテナが平面的に構成されたアンテナエレメントであることを特徴とする請求項１または２に記載の折畳み式携帯無線通信機。
前記第１のアンテナエレメントは、変形モノポールアンテナエレメントであることを特徴とする請求項１または２に記載の折畳み式携帯無線通信機。
前記第１のアンテナエレメントは、プリント基板上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の折畳み式携帯無線通信機。
前記接続導体は、金属板で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の折畳み式携帯無線通信機。
前記金属板は、インサート成形で樹脂と一体に成形されていることを特徴とする請求項６に記載の折畳み式携帯無線通信機。