JP3830892B2 - 携帯無線機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯無線機に関し、より特定的には、開閉自在のハウジング部（以下、カバーと称する）に設けられたアンテナを備えた携帯無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開閉自在のカバーにアンテナ(以下、カバーアンテナと称する）を有する無線通信装置の一例が、特開平８−１８６５１８号公報に開示されている。
【０００３】
上記のカバーアンテナは、第１および第２コンポーネントを有し、カバーを開いた時に第１コンポーネントを送受信回路の動作周波数に同調し、カバーを閉じた時に第２コンポーネントを送受信回路の動作周波数に同調する。したがって、カバーの開閉時のいずれにおいても、カバーアンテナを送受信回路の動作周波数に同調させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に開示の無線通信装置では、カバーに実質的に２つのアンテナが存在することとなり、これらのアンテナの結合により、アンテナ効率が低下することが懸念される。また、上記のカバーアンテナには、給電線が２つ必要となり、機構が複雑化し、給電線の設置が困難となる。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、開閉自在のカバーにアンテナを設置した携帯無線機において、アンテナ効率の低下を抑制しながら給電線の設置をも容易とすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る携帯無線機は、筐体と、カバーと、ダイポールアンテナと、給電手段と、開閉検知手段と、給電制御手段とを備える。カバーは、筐体に開閉自在に取付けられる。ダイポールアンテナは、カバーに設置される。給電手段は、ダイポールアンテナを給電する。開閉検知手段は、カバーの開閉を検知する。給電制御手段は、開閉検知手段の検知結果に基いて給電手段を制御する。
【０００７】
カバーにアンテナを設置した場合、カバーを開いた状態では通常のダイポールアンテナとして動作するため、−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域は２０％程度得られる。しかしながら、カバーを閉じた状態では筐体内部の基板の地導体が接近するため、その帯域は２％程度（図２Ａ）まで減少してしまうという問題がある。そこで、本願発明者は、鋭意検討を重ね、カバーに１つのダイポールアンテナを設置した場合でも、カバーの開閉に応じて給電手段を適切に制御することにより、所定値以下の反射減衰量の帯域を比較的広く確保することが可能となることを知得した。具体的には，後述するようにたとえば給電手段として平行２線式給電線を採用し、この給電線の励振方法に工夫を施すことで、図２Ｂに示すように、カバーを閉じた時においても、−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を１５％程度確保することが可能となった。それにより、カバーの開閉時のいずれにおいても１つのアンテナで対応することができ、従来例のように２つのアンテナをカバーに設ける必要がなくなる。その結果、アンテナ効率の低下を抑制することができる。また、２つのアンテナを設ける必要がないので、給電線の設置も容易となる。
【０００８】
上記の給電手段は、平行２線式給電線を含む。この場合、カバーが開いた状態で平行２線式給電線を逆相で励振し、カバーが閉じた状態で平行２線式給電線を同相で励振する。それにより、上述のようにカバーの開閉時のいずれにおいても、−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を確保することが可能となる。
【０００９】
また、上記給電手段は、同軸線路を含むものであってもよい。同軸線路は、外部導体および内部導体を有し、外部導体と筐体とが短絡部分にて短絡され、カバーを開いた状態で内部導体を励振し、カバーを閉じた状態で外部導体を短絡部分とは異なる部分において励振する。
【００１０】
このようにカバーを閉じた状態で外部導体を励振することにより、上述の平行２線式給電線を同相で励振したのと同じ効果が得られる。また、カバーを開いた状態で内部導体を励振することにより、上述の平行２線式給電線を逆相で励振したのと同じ効果が得られる。したがって、カバーの開閉時のいずれにおいても、−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を確保することができるものと推察される。
【００１１】
外部導体の給電点と、外部導体における筐体との短絡点間の間隔は、好ましくは、４分の１波長である。
【００１２】
それにより、電源から短絡点を見込むインピーダンスが無限大となるため、短絡点が給電点のインピーダンスに与える影響を小さく抑えることができる。
【００１３】
上記のダイポールアンテナを、筐体の長手方向と直交する方向に延在させることが好ましい。
【００１４】
それにより、筐体を傾けて通話する際に、地面に対して垂直な偏波成分が多くなり、垂直偏波の基地局との整合性が良好となる。このことも、アンテナ効率の低下を抑制することに効果的に寄与し得る。
【００１５】
また、ダイポールアンテナの先端を単に折り曲げてもよく、ダイポールアンテナの先端をメアンダ状に折り曲げてもよい。それにより、アンテナの物理長を短縮することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１Ａから図７Ｂを用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１Ａに示すように、携帯無線機１は、筐体２（地導体）と、開閉自在のカバー（フリップ）３と、ダイポールアンテナ５と、第１および第２給電線４ａ，４ｂと、ＲＦ（Radio Frequency）電源である第１および第２電源６ａ，６ｂと、カバー開閉検知手段７とを備える。
【００１８】
カバー３は、筐体２に開閉自在に取付けられ、たとえば有機ポリマ等の誘電体材料で形成され、内部にダイポールアンテナ５を有する。ダイポールアンテナ５の長さＬ１は、２分の１波長（λ／２）であり、筐体２の長手方向と直交する方向に延在する。それにより、筐体２を傾けて通話する際に、地面に対して垂直な偏波成分が多くなり、垂直偏波の基地局との整合性が良好となる。
【００１９】
第１および第２給電線４ａ，４ｂと、第１および第２電源６ａ，６ｂとは、ダイポールアンテナ５の給電手段として機能する。第１および第２給電線４ａ，４ｂは、図１に示すように平行２線式給電線であり、第１および第２給電線４ａ，４ｂは筐体２にそれぞれ電源６ａ，６ｂを介して接続される。第１あるいは第２給電線４ａ，４ｂとダイポールアンテナ５の半分とを加えた電気長Ｌ２は、λ／４＋Ｎ×λ／２（Ｎは１以上の整数）である。
【００２０】
カバー開閉検知手段７は、カバー３の開閉を検知し、カバー開閉検知手段７としては、たとえば特開平６−２９１８２０号公報に開示されたものを使用することができる。このカバー開閉検知手段７の検知結果に基いて、第１および第２給電線４ａ，４ｂへの給電を制御する。
【００２１】
具体的には、カバー３を開いたことがカバー開閉検知手段７によって検知されたのに応じて第１および第２給電線４ａ，４ｂを逆相で励振し、カバー３を閉じたことがカバー開閉検知手段７によって検知されたのに応じて第１および第２給電線４ａ，４ｂを同相で励振する。
【００２２】
図１Ａに示す態様では、カバー３の開閉に応じて第１および第２電源６ａ，６ｂ（給電手段）の動作を図示しない制御手段で制御することによって、カバー３の開閉に応じて第１および第２給電線４ａ，４ｂの励振状態を上述のように制御している。
【００２３】
カバーを開いた状態では、通常のダイポールアンテナとして動作するため反射減衰量−６ｄＢ以下の帯域は２０％程度得られる。また、図２Ｂにカバー３を閉じた場合の周波数特性を示す。図２Ｂより、反射減衰量−６ｄＢ以下の帯域が１５％程度得られることが確認できる。そのため、上記のような給電制御を行なうことにより、カバーの開閉時のいずれにおいても−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を確保することが可能となる。
【００２４】
つまり、カバー３に１つのダイポールアンテナ５を設置した場合でも、カバー３の開閉に応じて給電手段を適切に制御することにより、所定値以下の反射減衰量の帯域を確保することが可能となる。
【００２５】
それにより、カバー３の開閉時のいずれにおいても１つのアンテナで対応することができ、従来例のように２つのアンテナをカバーに設ける必要がなくなる。その結果、アンテナ効率の低下を抑制することができる。また、２つのアンテナを設ける必要がないので、給電線の設置も容易となる。
【００２６】
なお、図１Ｂに示すように、１つの電源６を設け、この電源６と、第１および第２給電線４ａ，４ｂとの間に給電制御手段８を設け、給電制御手段８をカバー開閉検知手段７と接続してもよい。この場合にも、カバー３の開閉に応じて上述のように第１および第２給電線４ａ，４ｂをそれぞれ励振することができる。因みに、給電制御手段８の一例としては、分配器などを挙げることができる。
【００２７】
（実施の形態２）
次に、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、本発明の実施の形態２とその変形例について説明する。
【００２８】
図３Ａに示すように、本実施の形態２では、ダイポールアンテナ５の先端を折り曲げている。それにより、ダイポールアンテナ５の物理長を短縮することができ、ダイポールアンテナ５をコンパクト化することができる。それ以外の構成については、図１Ａに示す実施の形態１の場合と同様である。
【００２９】
また、図３Ｂに示すように、ダイポールアンテナ５の先端をメアンダ状に折り曲げてもよい。この場合にも同様の効果が得られる。
【００３０】
（実施の形態３）
次に、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、本発明の実施の形態３について説明する。図４Ａに示すように、本実施の形態３では、給電線として同軸線路９を用いている。同軸線路９は、外部導体９ａおよび内部導体９ｂを有し、外部導体９ａと筐体２とが短絡される。つまり、外部導体９ａは接地される。
【００３１】
同軸線路９は、図４Ｂに示すように、筐体２と間隔をあけて設置され、外部導体９ａの一端が短絡点１１において筐体２と短絡される。また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、外部導体９ａの給電点１０と、上記の短絡点１１との間隔Ｌ３は、λ／４程度である。それにより、電源６ａから短絡点１１を見込むインピーダンスが無限大となるため、短絡点１１が給電点１０のインピーダンスに与える影響を小さく抑えることができる。
【００３２】
本実施の形態３では、カバー３を開いた状態で内部導体９ｂを励振し、カバー３を閉じた状態で外部導体９ａを励振する。
【００３３】
このようにカバー３を閉じた状態で外部導体９ａを励振することにより、上述の平行２線式給電線を同相で励振したのと同じ効果が得られる。また、カバー３を開いた状態で内部導体９ｂを励振することにより、上述の平行２線式給電線を逆相で励振したのと同じ効果が得られる。
【００３４】
したがって、本実施の形態３の場合も、カバー３の開閉時のいずれにおいても、実施の形態１の場合と同様に−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を確保することができるものと推察される。
【００３５】
（実施の形態４）
次に、図５Ａおよび図５Ｂを用いて、本発明の実施の形態４について説明する。
【００３６】
本実施の形態４および後述する実施の形態５に記載の発明は、２つの離れた帯域を使用するためのものである。
【００３７】
カバー３が開いた状態では、放射部を人体から離すことができるので、人体による効率低下を抑制できるという利点がある。しかし、一方、カバー３を閉じた状態では通常帯域が狭くなり、２つの離れた帯域をカバーできなくなるという欠点がある。そこで、共振回路を用いて、反射減衰量が低くなる周波数を分散させる。
【００３８】
そのための１手法として、図５Ａに示すように本実施の形態４では、筐体２に共振器９を設置している。共振器９は、図５Ｂに示すようにカバー３を閉じた時にダイポールアンテナ５に近接する位置に配置され、ダイポールアンテナ５により非接触で励振される。なお、ダイポールアンテナ５およびその給電手段としては、上述の各実施の形態の場合と同様のものを使用することができる。
【００３９】
上記の位置に共振器９を設置することにより、反射減衰量が低くなる周波数を分散させることができ、たとえば図７Ｂに示すような周波数特性が得られる。つまり、カバー３を閉じた時においても−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を２箇所確保することが可能となる。
【００４０】
他方、カバー３を開いたときにも、通常のダイポールアンテナとして動作するため、図７Ａに示すように−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を広く確保することができる。その結果、カバーの開閉時のいずれにおいても、−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を確保することができる。
【００４１】
なお、共振器９としては、一端が短絡され、他端が開放されたλ／４共振器（長さＬ４がλ／４＋Ｎ×λ／２（Ｎは１以上の整数）の共振器）、あるいは両端が開放されたλ／２共振器（長さがＮ×λ／２（Ｎは１以上の整数）の共振器）を使用可能である。また、共振器９としては、たとえば板状、線状、メアンダ状、ヘリカル状のものを採用可能である。
【００４２】
（実施の形態５）
次に、図６Ａ〜図６Ｃを用いて、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態５では、整合回路をスイッチで切換えることにより、カバー３を閉じた時に反射減衰量が低くなる周波数を分散させるようにしている。
【００４３】
図６Ａに示すように、本実施の形態５における携帯無線機１は、第１および第２整合回路１２，１３と、第１および第２切換スイッチ１４，１５と、電源６とを備える。
【００４４】
第１整合回路１２は、カバー３を開いた時にダイポールアンテナ５と接続される。第２整合回路１３は、カバー３を閉じた時にダイポールアンテナ５と接続される。
【００４５】
図６Ｂと図６Ｃに、第１および第２整合回路１２，１３の構成例を示す。図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、第１および第２整合回路１２，１３は、それぞれコンデンサ１６およびコイル１７を備える。
【００４６】
第１切換スイッチ１４は、開閉検知手段７の検知結果に基いて、第１および第２整合回路１２，１３と、電源６とを上記のように切換接続する。第２切換スイッチ１５は、開閉検知手段１４の検知結果に基いて、第１および第２整合回路１２，１３と、ダイポールアンテナ５とを切換接続する。すなわち、カバー３を開いた時に第１整合回路１２を電源６およびダイポールアンテナ５と接続し、カバー３を閉じた時に第２整合回路１３を電源６およびダイポールアンテナ５と接続する。なお、同軸線路９以外の給電線を使用することも可能である。
【００４７】
本実施の形態の場合も、実施の形態４の場合と同様に、図７Ａおよび図７Ｂに示す特性が得られるものと考えられる。したがって、カバー３の開閉時のいずれにおいても、−６ｄＢ程度の反射減衰量の帯域を確保することができる。
【００４８】
以上のように、本発明の実施の形態について説明を行ったが、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせてもよい。また、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは、本発明の実施の形態１における携帯無線機の概略構成図であり、図１Ｂは、本発明の給電方法を説明するためのブロック図である。
【図２】 図２Ａは、図１に示す携帯無線機でカバーを閉じた時における逆相励振時のアンテナの何も対策しない場合の反射減衰量と周波数の関係を示す図であり、図２Ｂは、図１に示す携帯無線機でカバーを閉じた時における同相励振時のアンテナの反射減衰量と周波数の関係を示す図である。
【図３】 図３Ａは、本発明の実施の形態２における携帯無線機の概略構成図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す携帯無線機の変形例の概略構成図である。
【図４】 図４Ａは、本発明の実施の形態３における携帯無線機の概略構成図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す携帯無線機の部分拡大側面図である。
【図５】 図５Ａは、本発明の実施の形態４における携帯無線機の概略構成図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す携帯無線機のカバーを閉じた状態を示す図である。
【図６】 図６Ａは、本発明の実施の形態５における携帯無線機の概略構成図であり、図６Ｂは、図６Ａにおける第１整合回路の一例を示す回路図であり、図６Ｃは、図６Ａにおける第２整合回路の一例を示す回路図である。
【図７】 図７Ａは、図５Ａや図６Ａに示すタイプの携帯無線機でカバーを開いた時におけるアンテナの反射減衰量と周波数の関係を示す図であり、図７Ｂは、図５Ａや図６Ａに示すタイプの携帯無線機でカバーを閉じた時におけるアンテナの反射減衰量と周波数の関係を示す図である。
【符号の説明】
２ 筐体、３ カバー、４ａ 第１給電線、４ｂ 第２給電線，５ ダイポールアンテナ、６ 電源。

Claims (6)

1. 筐体と、
   前記筐体に開閉自在に取付けられたカバーと、
   前記カバーに設置されたダイポールアンテナと、
   前記ダイポールアンテナを給電するための給電手段と、
   前記カバーの開閉を検知する開閉検知手段と、
   前記開閉検知手段の検知結果に基いて、前記給電手段を制御するための給電制御手段とを備え、
   前記給電手段は、平行２線式給電線を含み、
   前記カバーが開いた状態で前記平行２線式給電線を逆相で励振し、
   前記カバーが閉じた状態で前記平行２線式給電線を同相で励振する、携帯無線機。
2. 筐体と、
   前記筐体に開閉自在に取付けられたカバーと、
   前記カバーに設置されたダイポールアンテナと、
   前記ダイポールアンテナを給電するための給電手段と、
   前記カバーの開閉を検知する開閉検知手段と、
   前記開閉検知手段の検知結果に基いて、前記給電手段を制御するための給電制御手段とを備え、
   前記給電手段は、同軸線路を含み、
   前記同軸線路は、外部導体および内部導体を有し、
   前記外部導体と前記筐体とが短絡部分にて短絡され、
   前記カバーが開いた状態で前記内部導体を励振し、
   前記カバーが閉じた状態で前記外部導体を前記短絡部分とは異なる部分において励振する、携帯無線機。
3. 前記外部導体の給電点と、前記外部導体における前記筐体との短絡点間の間隔は、４分の１波長である、請求項２に記載の携帯無線機。
4. 前記ダイポールアンテナを、前記筐体の長手方向と直交する方向に延在させる、請求項１または請求項２に記載の携帯無線機。
5. 前記ダイポールアンテナの先端を折り曲げた、請求項１または請求項２に記載の携帯無線機。
6. 前記ダイポールアンテナの先端をメアンダ状に折り曲げた、請求項１または請求項２に記載の携帯無線機。

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