JP4318605B2 - Foldable mobile phone - Google Patents
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Description
本発明は、折り畳み式携帯電話機に関し、特にアンテナの構造に関するものである。 The present invention relates to a foldable mobile phone , and more particularly to an antenna structure.
図10は従来の携帯電話機の外観及びアンテナ装置を模式的に示すものである。
携帯電話機の筐体正面にはスピーカ4、表示部5、操作部14、多方向スイッチ6、左機能キー12、右機能キー13、マイクロフォン9等が図示のように配置されている。第1のヘリカルコイル(以下、第1のコイルという)1、線状アンテナ素子2及び第2のヘリカルコイル(以下、第2のコイルという)3によりヘリカルアンテナ装置が構成されている。第1のコイル1の一端は給電部8に接続されると共に、他端は線状アンテナ素子2に容量結合されて接続され、線状アンテナ素子2の先端には第2のコイル3が設けられている。
FIG. 10 schematically shows the appearance and antenna device of a conventional mobile phone.
A
このような従来の携帯電話機においては、その機構やアンテナ位置、ユーザの頭の形状、持ち方等のさまざまな要因が電波を送受信する際の障害になり、通話品質を悪化させている。例えば、携帯電話機の使用中の傾き角度は通常では地面に対して30度〜60度程度であり、このため基地局からの電波の垂直偏波成分は大幅に劣化する。また、図示のように筐体の下部に操作部14やマイクロフォン9が設けられ、筐体の上部には表示部5やスピーカ4が設けられている。この筐体自身や表示部5には外力から保護するためのマグネシウム合金やチタン等の金属が設けられており、この金属により電波の送受信が妨害される。
In such a conventional mobile phone, various factors such as its mechanism, antenna position, user's head shape, and holding method become obstacles when transmitting and receiving radio waves, and deteriorate the call quality. For example, the tilt angle during use of the mobile phone is normally about 30 to 60 degrees with respect to the ground, and thus the vertical polarization component of the radio wave from the base station is greatly degraded. As shown in the figure, an
このため、従来より携帯電話機の通話品質を改善するためのさまざまな技術が提案されている。例えば、図10のアンテナ装置において、アンテナの伸長状態、収納状態に拘わらず精度よくインピーダンス整合をとることができる収納式アンテナや(例えば、特許文献1参照)、筐体から上方に突出した第1のアンテナエレメントと、筐体の背面上部の第2のアンテナエレメントとを設け、第1のアンテナエレメントの給電部と対抗する筐体内面の位置に第2のアンテナエレメントを上記給電部と容量結合させた携帯無線機(例えば、特許文献2参照)等が提案されている。
しかしながら前記従来の技術は、後述する本発明のように積極的にアンテナの指向性を広角化することによって通話品質を改善しようとするものではなく、このため通話品質の向上にも限界があった。
従って、本発明は上記の問題を解決し、アンテナの指向性を広角化することにより通話品質を改善することを課題とする。
However, the prior art does not attempt to improve the call quality by actively widening the antenna directivity as in the present invention described later, and thus there is a limit to improving the call quality. .
Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-described problems and improve call quality by widening the antenna directivity.
本発明は、第1のコイルの一端に給電部が接続され、前記第1のコイルの他端に第1のアンテナ素子が結合してなるアンテナ装置を備えた折り畳み式携帯電話機において、前記第1のコイルと電磁的に結合する伸展部を有する第2のアンテナ素子と、前記伸展部を前記第1のコイルにオーバーラップするように設け、かつ、前記第1のアンテナ素子と、前記第1のコイルを介して略直交して電磁的に結合する前記第2のアンテナ素子を設けたことを特徴とする。
また、前記第1のアンテナ素子は線状アンテナ素子であり、前記第2のアンテナ素子は面状アンテナ素子であることを特徴とする。
また、互いに開閉自在に接続された第1の筐体と第2の筐体とを有し、前記第1の筐体には前記第1のアンテナ素子、前記第2のアンテナ素子と前記第1のコイルが設けられると共に操作部が設けられ、この操作部には該操作部の上部に多方向スイッチ、左機能キー、右機能キーとが設けられ、該操作部の下部に送話器が設けられ、前記第2のアンテナ素子は前記多方向スイッチ、前記左機能キー、前記右機能キーを取り囲むように設けられ、前記第2の筐体には受話器と表示部が設けられていることを特徴とする。
The present invention relates to a foldable mobile phone including an antenna device in which a power feeding unit is connected to one end of a first coil and a first antenna element is coupled to the other end of the first coil . the coil and the second antenna element having a stretch portion for electromagnetically coupling, provided with the extension portion so as to overlap the first coil, and said first antenna element, the first substantially perpendicular through the coil, characterized in that a second antenna element electromagnetically coupled.
The first antenna element is a linear antenna element, and the second antenna element is a planar antenna element .
Also, having a first housing and a second housing connected to each other openably, said the first housing said first antenna element, the second antenna element and the first operation unit is provided with the coil is provided, multidirectional switch on top of the operation unit to the operating section, the left function key, is provided with the right function key, a transmitter is provided in the lower portion of the operating unit The second antenna element is provided so as to surround the multidirectional switch , the left function key, and the right function key, and a receiver and a display unit are provided in the second casing. And
本発明によれば、受信時には2つのアンテナ素子が受信した高周波電力がコイルにより合成され、送信時には、送信高周波電力がコイルにより2つのアンテナ素子に分岐して送信されるので、従来のアンテナより指向性を広角化することができ、簡単な構成で通話品質を向上させることができる。 According to the present invention, the high frequency power received by the two antenna elements is combined by the coil at the time of reception, and the transmission high frequency power is branched and transmitted by the coil to the two antenna elements at the time of transmission. The communication quality can be widened, and the call quality can be improved with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図1は本発明の実施の形態による携帯通信端末としての2つの筐体からなる携帯電話機の外観と伸長状態でのアンテナ装置を模式的に示す。
図1において、この携帯電話機は、上部筐体20(第2の筐体)と下部筐体21(第1の筐体)とがこれらの筐体の面と平行な軸を中心に回転可能とされていて、折り畳み式に開閉自在に連結されたものである。尚、上部筐体20と下部筐体21とが筐体の面と直交する軸を中心として回転することにより開閉自在とされた携帯電話機であってもよい。図示の例では、上部筐体20には、スピーカ4と、液晶等からなる表示部5とが設けられている。下部筐体21には、操作部14、マイクロフォン9が設けられ、操作部14には多方向スイッチ6、左機能キー12、右機能キー13、テンキー7等からなるキー操作部が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an external appearance and an antenna device in an extended state of a mobile phone including two housings as a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, this mobile phone is configured such that an upper housing 20 (second housing) and a lower housing 21 (first housing) can rotate around an axis parallel to the surfaces of these housings. It is connected so that it can be opened and closed in a foldable manner. The mobile phone may be opened and closed by rotating the
下部筐体21の内部にはプリント配線基板(以下、単に基板という)11が設けられ、この基板11には第1のヘリカルコイル(以下、第1のコイルという)1が取り付けられている。第1のコイル1の一端には給電部8が接続されている。この第1のコイル1と線状アンテナ素子2と第2のヘリカルコイル(以下、第2のコイルという)3によりヘリカルアンテナ装置が構成されている。尚、基板11には、第1のコイル1が取り付けられると共に、給電部8、給電部8に接続される高周波回路、操作部14に関連する回路等、通常の携帯電話機の機能を有する電気回路が構成されている。
A printed wiring board (hereinafter simply referred to as a board) 11 is provided inside the
図7(a)(b)は上記ヘリカルアンテナ装置の具体的な機構の一例を示すものであり、(a)は収納状態を示し、(b)は伸長状態を示す。また、図1と対応する部分には同一番号が付されている。また、上部筐体20は省略されている。尚、このアンテナ装置は例えば特許文献1に開示されるものである。
図7において、下部筐体21内の基板11には第1のコイル1とこれに接続される給電部8が設けられている。線状アンテナ素子2は誘電体カバー22に収納されている。誘電体カバー22の先端には金属パイプ23が設けられ、金属パイプ23と線状アンテナ素子2との間には誘電体棒24が介在されている。また、金属パイプ23の上部には第2のコイル3が電気的に接続され、第2のコイル3は摘み部25内に収納されている。線状アンテナ素子2の下端には金属ストッパー26が電気的に接続されている。下部筐体21の上部には金属ホルダ27が設けられている。
FIGS. 7A and 7B show an example of a specific mechanism of the helical antenna device. FIG. 7A shows a retracted state, and FIG. 7B shows an extended state. Also, parts corresponding to those in FIG. Further, the
In FIG. 7, the
上記構成によれば、(b)の伸長状態では、線状アンテナ素子21の金属ストッパー26が金属ホルダ27に嵌合する。この状態では、第1のコイル1と線状アンテナ素子2とが容量結合により接続され、線状アンテナ素子2及び第1のコイル1がアンテナとして動作する。また、(a)の収納状態では、金属パイプ23が金属ホルダ27に嵌合する。この状態では、第1のコイル1と第2のコイル3とが容量結合により接続され、第2のコイル3が及び第1のコイル1がアンテナとして動作する。また、伸長状態・収納状態に拘わらず線状アンテナ素子2と第2のコイル3とは電気的に絶縁されている。
According to the above configuration, the
次に、再び図1に戻って説明する。前記多方向スイッチ6、左機能キー12、右機能キー13を囲むようにして本実施の形態による面状アンテナ素子10がその長手方向を線状アンテナ素子2に対して略直交する方向に設けられている。面状アンテナ素子10は金属箔等を貼付したもので形成され、第1のコイル1と電磁的に結合して寄生素子(誘導素子)として機能するものである。図2はラバーキー7の上部に面状アンテナ素子10を貼付した場合を示す。尚、面状アンテナ素子10は図示では下部筐体21の表面に設けた場合を示しているが、下部筐体21の内面に設けてもよい。図7のヘリカルアンテナ装置に面状アンテナ素子10が設けられることにより、図3にも示すような本発明の実施の形態によるアンテナ装置が構成される。
Next, referring back to FIG. A
図3において、面状アンテナ素子10は第1のコイル1と電磁的に結合させるために、左機能キー12側から伸びる伸展部15が設けられている。伸展部15は図示のように鈎形に形成され、第1のコイル1と所定の間隔(例えば使用周波数1.9GHz帯の1/80〜1/100波長)を以って配されている。伸展部15の第1のコイル1に対するオーバラップ部分は例えば2mm×5mmである。また、ヘリカルアンテナと線状アンテナ素子2との垂直距離は例えば1.8mm(1/94波長)である。図4は第1のコイル1の構成を示すもので、第1のコイル1はセラミック等からなる芯体16にコイルを巻回したものである。
In FIG. 3, the
次に、上記構成によるアンテナ装置の動作について説明する。
送信時には、基板11上の高周波回路からの電力は給電部8を介して第1のコイル1から線状アンテナ素子2と面状アンテナ素子10とに分岐して送信される。線状アンテナ素子2は従来から一般的に使用されているアンテナ素子で、先端部には直流的に数mmの距離を隔てて第2のコイル3が設けられ、この第2のコイル3は、図7(a)のようにアンテナ収納時に第1のコイル1と密に結合して動作する。受信時には、線状アンテナ素子2と面状アンテナ素子10により電波が受信され、各受信波は第1のコイル1により合成されて高周波回路に送られる。面状アンテナ素子10と第1のコイル1との間隔は1/90波長程度とし、インピーダンス整合が著しく変化しないように配慮されている。
Next, the operation of the antenna device having the above configuration will be described.
At the time of transmission, the power from the high-frequency circuit on the
図5は線状アンテナ素子2による電界ベクトルAと、この線状アンテナ素子2に対して90度方向に配された面状アンテナ素子10による電界ベクトルBと、各ベクトルA、Bの合成ベクトルCを示すものである。θは携帯電話機の使用中における地面に対する任意の傾きを示す。図6はユーザが携帯電話機を左手に持ち、スピーカ4を左耳に当てた通話状態における送信電波の方向を矢印で示すもので、17はユーザの頭部である。図5において、ベクトルC=ベクトルA+ベクトルBであり、ベクトルAの大きさ=ベクトルBの大きさ、すなわち|A|=|B|のとき、θ=45度に傾けて使用すると、ベクトルCが地面に対して垂直になり、基地局との通信効率が向上する。
FIG. 5 shows an electric field vector A by the
次に、実験結果について説明する。
折り畳み式で伸縮アンテナを有する携帯電話機の場合について、寄生素子としての面状アンテナ素子10の有無に応じた自由空間でのVSWR(定在波比)が以下の通り実測された。尚、以下において開閉状態、開状態は上部筐体20と下部筐体21が閉じた状態、開いた状態を示し、収納、伸縮はアンテナを収納した状態、伸長した状態を示す。
閉状態・収納 開状態・収納 閉状態・伸長 開状態・伸長
面状アンテナ素子有 1・56 1.73 1.91 1.55
面状アンテナ素子無 1.45 1.13 1.73 1.64
Next, experimental results will be described.
In the case of a mobile phone that has a foldable and extendable antenna, the VSWR (standing wave ratio) in free space according to the presence or absence of the
Closed state / Stored Open state / Stored Closed state / Extension Open state / Extend planar antenna element present
No planar antenna element 1.45 1.13 1.73 1.64
図8は面状アンテナ素子10を設けた場合の図6の通話状態での放射パターンを示す特性図、図9は面状アンテナ素子10が無い場合の図6の通話状態での放射パターンを示す特性図である。図8のβ、図9のαはアンテナの感度の悪い範囲を示すもので、この例ではβ>αであるので、図9の面状アンテナ素子10を備えた場合の方が感度の良い範囲の角度が広いことが分かる。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the radiation pattern in the talking state of FIG. 6 when the
以上説明したように、本実施形態によれば、送信時には、送信電力は給電部8を介してコイル1から線状アンテナ素子2と面状アンテナ素子10とに分岐して送信され、受信時には、線状アンテナ素子2と面状アンテナ素子10により受信された各受信波はコイル1により合成されるので、地面から天頂方向をZ軸とすると、Z軸回りでの垂直偏波を改善することができる。この種の携帯電話機において、上部筐体20に設けられたスピーカ4を耳に当て、下部筐体21のマイクロフォン9を口に当てた使用状態においてほぼ垂直となるZ軸回りでの放射方向を拡大することができる。即ち、高周波電力がコイル1により同時に2つのアンテナ素子に対して分岐又は合成されるので、通話状態において、従来のアンテナより指向性を広角化することができ、通話品質を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, at the time of transmission, the transmission power is branched and transmitted from the
また、ユーザの頭部の形や、携帯電話機を持つ角度、筐体の幅、筐体や表示部に用いられる金属等によらず簡単な構成で通話品質を向上させることができる。
本実施の形態は、2つの筐体20、21を備え、下部筐体21の上部に多方向スイッチ6、第1のコイル1、線状アンテナ素子2が取り付けられた構造の携帯電話機において、面状アンテナ素子10を多方向スイッチ6近傍、即ち下部筐体21上部に配したので、実際の使用において上記の効果を顕著に奏することができる。
In addition, the call quality can be improved with a simple configuration regardless of the shape of the user's head, the angle at which the mobile phone is held, the width of the housing, the metal used in the housing or the display unit, and the like.
In the present embodiment, a cellular phone having a structure in which two
1:第1のコイル、2:線状アンテナ素子、3:第2のコイル、4:スピーカ、5:表示部、6:多方向スイッチ、9:マイクロフォン、10:面状アンテナ素子、11:プリント配線基板、12:左機能キー、13:右機能キー、14:操作部、15:伸展部、20:上部筐体、21:下部筐体、A:線状アンテナ素子の電界ベクトル、B:面状アンテナ素子の電界ベクトル、C:合成ベクトル
1: first coil, 2: linear antenna element, 3: second coil, 4: speaker, 5: display unit, 6: multidirectional switch, 9: microphone, 10: planar antenna element, 11: print Wiring board, 12: Left function key, 13: Right function key, 14: Operation section, 15: Extension section, 20: Upper casing, 21: Lower casing, A: Electric field vector of linear antenna element, B: Surface Electric field vector of a rectangular antenna element, C: composite vector
Claims (3)
前記第1のコイルと電磁的に結合する伸展部を有する第2のアンテナ素子と、
前記伸展部を前記第1のコイルにオーバーラップするように設け、かつ、
前記第1のアンテナ素子と、前記第1のコイルを介して略直交して電磁的に結合する前記第2のアンテナ素子を設けたことを特徴とする折り畳み式携帯電話機。 In a foldable mobile phone including an antenna device in which a power feeding unit is connected to one end of a first coil and a first antenna element is coupled to the other end of the first coil .
A second antenna element having an extension portion electromagnetically coupled to the first coil;
Providing the extension to overlap the first coil; and
The first antenna element and said first foldable portable telephone substantially perpendicular through the coil, characterized in that a second antenna element electromagnetically coupled.
前記第1の筐体には前記第1のアンテナ素子、前記第2のアンテナ素子と前記第1のコイルが設けられると共に操作部が設けられ、
この操作部には該操作部の上部に多方向スイッチ、左機能キー、右機能キーとが設けられ、該操作部の下部に送話器が設けられ、
前記第2のアンテナ素子は前記多方向スイッチ、前記左機能キー、前記右機能キーを取り囲むように設けられ、前記第2の筐体には受話器と表示部が設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の折り畳み式携帯電話機。 A first housing and a second housing connected to each other so as to be freely opened and closed;
Wherein the first housing first antenna element, the operation portion is provided with the second antenna element and the first coil is provided,
Multidirectional switch on the top of the operation unit to the operating section, the left function key, and the right function keys is provided, a transmitter is provided in a lower portion of the operating unit,
The second antenna element is provided so as to surround the multidirectional switch , the left function key, and the right function key, and a receiver and a display unit are provided in the second casing. The foldable mobile phone according to claim 1 or 2 .
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