技術 無線通信機

0001

本発明は、無線通信機、特に複数のアンテナを備え、ビス（ねじ部材）で複数の筐体部品を締結してその筐体とした携帯型電話機などに好適な無線通信機に関する。

0002

従来の無線通信機においては、出し入れ可能なモノポールアンテナ以外にアンテナを内蔵することでダイバーシティ方式等を可能にしたものが知られているが、高いアンテナ性能を得るために、金属線または板金で構成したアンテナ素子や、チップアンテナ等のアンテナ部品を配置するのが一般的であった。

0003

しかしながら、このような無線通信機においては、上記アンテナ素子またはアンテナ部品の専有体積が大きく、さらに高いアンテナ性能を得るためには周囲の金属物との距離をとるとともに、使用時に人体の影響を受け難い位置に配置する必要があり、それが無線通信機の小型化、薄型化および軽量化の弊害となっていた。

0004

この問題に対して、特許文献１（特開２００１−１５６８９８号公報）に記載の折畳式携帯無線機では、上部筐体のほぼ全面に配置されたアンテナに複数の穴を設けて、アンテナ内に表示部やマイク部を埋め込んだ内蔵方式を採用することにより、携帯無線機の薄型化および軽量化を図っている。

0005

また、特許文献２（特開平９−３２６７１９号公報）に記載のパーソナル通信装置では、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）一体型の透明タブレットへの入力用ペンを本体から取り外し可能な送受信用アンテナとする構造とし、入力用ペンとアンテナを兼用させることで、筐体の小型化を図っている。

0006

図９は折畳み式携帯電話機となる従来例の無線通信機の背面側を示している。この無線通信機は、図示しない操作部や音声入力部を備えた下側筐体１と、図示しない表示画面や音声出力部を備えた上側筐体２と、両筐体１、２を開閉可能に結合するヒンジ部３とからなり、下側筐体１には、音声通信用に用いるセルラーアンテナ１５に加え、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用のチップアンテナ１６を搭載した回路基板１３が内蔵されている。

0007

この回路基板１３は、アンテナ１５、１６にそれぞれ接続する整合回路３１、３２と、これら整合回路３１、３２に接続された送受信回路３３、３４とを含んでいる。また、回路基板１３は、無線通信機の複数のカバー状筐体部材であるカバー筐体１１およびケース筐体１２（以下、カバー状筐体部材１１、１２ともいう）によって保護されており、これらカバー状筐体部材１１、１２は複数のビス１８ａ、１８ｂおよび１９ａ、１９ｂによってほぼ四隅で一体的に締結・固定されている。

0008

この他に、図１０に示すように、下側筐体１に内蔵した回路基板１４上に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用の板金アンテナ１７と、その整合回路３５と、送受信回路３６とを設けて、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ機能を付加したものも、近時、広く普及している。
特開２００１−１５６８９８号公報
特開平９−３２６７１９号公報

0009

しかしながら、近年、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷ−ＬＡＮ(Wireless-Local Area Network)、ＧＰＳ(Global Positioning System)等といった通信方式の異なる複数の無線通信のための回路が１つの無線通信機に搭載されるようになってきており、無線通信で使用する周波数帯域が拡大したため、１つのアンテナですべての周波数帯域をカバーするようにすることは困難となっていた。これに対して、対応する周波数帯域の異なる複数のアンテナで必要な周波数帯域をカバーしていたが、そのような複数のアンテナを配置する際に、例えばチップアンテナ等のアンテナ部品を用いる場合には基板実装面積の縮小を招くことになり、板金等でエレメントを構成する場合にはそのエレメントを筐体内に配置するエリアが必要となっていた。さらに、いずれの場合においても、無線通信機の小型化、薄型化および軽量化の弊害となっていた。

0010

また、複数のアンテナの相互の干渉を抑えるためには、アンテナ間に一定の距離が必要となるが、通常、筐体の隅にはカバー状の筐体部材同士を締結・固定するためのビスが存在するため、アンテナ配置の妨げとなっていた。

0011

さらに、特許文献２に記載のように入力用ペンを有する通信装置に限定されるのでは、入力用ペンを持たない他の無線通信機には適用できず、好ましくない。

0012

本発明は、上述のような課題を解決するものであり、拡大する広い周波数帯域をカバーするために新規にアンテナを増加させることなく、高い無線特性を確保しつつ、小型化、薄型化および軽量化された無線通信機を提供することを目的とする。

0013

本発明の無線通信機は、上記課題解決のため、回路基板と、前記回路基板を保護する複数のカバー状筐体部材からなる筐体と、前記筐体の複数のカバー状筐体部材同士を締結固定するための導電性の締結部材と、前記締結部材に締め付け可能にねじ係合するよう前記筐体中に配設された導電性の係合部材と、を備え、前記締結部材が前記係合部材に係合し締め付けられたとき、前記複数のカバー状筐体部材同士が締結固定されるとともに前記締結部材が前記係合部材に電気的に接続され、前記締結部材および前記係合部材が一体となってアンテナを構成するものである。

0014

この構成により、無線通信機の筐体や基板を固定するための、本来アンテナでない締結部材が、アンテナとして機能し得るものとなる。また、締結部材は専ら筐体の隅に配置されるものが多く、樹脂等の筐体材料に覆われていることが多いので、周囲の金属物からの距離が確保しやすく高い無線特性が得られる。したがって、拡大する広い周波数帯域をカバーするために新規にアンテナを増加させることなく、高無線特性の小型化、薄型化および軽量化された無線通信機が得られる。

0015

また、本発明においては、前記締結部材が前記係合部材に係合し締め付けられたとき、前記回路基板と前記係合部材が挟圧されて電気的に接続されるのがよい。この構成により、前記回路基板と前記締結部材および係合部材との電気接続が容易となる。

0016

さらに、本発明においては、前記係合部材と前記回路基板のうちいずれか一方が他方に当接しつつ撓んだ当接腕部分を有するのが好ましい。この構成により、前記回路基板の安定した保持状態を維持することができる。

0017

前記締結部材が、板金からなる係合部材に電気的に接続されるのがよい。この構成により、機械的結合と電気的接続を安定的に確保することができる。

0018

また、前記締結部材は、前記筐体に蒸着された金属部分からなる係合部材に電気的に接続されるものであってもよい。この構成により、電気的接続を安定的に確保することができるのみならず、更なる小型化、薄型化および軽量化が可能になる。

0019

なお、本発明の無線通信機においては、前記締結部材として、例えばねじ結合するビスを用い、このビスと送受信回路との接続部の長さを調節する回路基板パターンを含めたものであってもよい。また、前記ビスの一端または両端に長さを調整する金属もしくは導体部分を含めることができ、その場合にも、前記ビスの形状によらずに、所望の周波数帯域で高いアンテナ性能を有することができる。

0020

本発明の無線通信機によれば、筐体や基板の締結構造を工夫し、拡大する周波数帯域をカバーするために新規にアンテナを増加させることなく、小型化、薄型化および軽量化された無線通信機を提供することができる。しかも、締結部材は通常筐体の隅側に配置され、筐体樹脂等に覆われることが多いので、周囲の金属物から距離が確保し易く、高い無線特性を得ることができる。

0021

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

0022

図１〜図３は本発明の第１の実施の形態の無線通信機を示す図であり、折畳み式携帯電話機となる例を図示している。なお、この実施の形態は図９、１０に示した従来例と同一若しくは類似の構成要素を有するので、その部分については、従来例と同一の符号を用いて説明する。

0023

図１にその背面側を示すように、本実施形態の無線通信機は、図示しない操作部や音声入力部を備えた下側筐体１と、図示しない表示画面や音声出力部を備えた上側筐体２と、両筐体１、２を開閉可能に結合するヒンジ部３とからなり、下側筐体１の内部構造が従来例とは相違する。なお、両筐体１、２は、主として非金属材料、例えば樹脂からなる。

0024

下側筐体１には、音声通信用に用いるセルラーアンテナ（引き延ばしおよび図示状態への収納が可能なモノポールアンテナ）１５が装着され、例えば後述する内蔵アンテナ４１を搭載した回路基板４０が内蔵されている。

0025

この回路基板４０は、アンテナ１５、４１にそれぞれ接続する整合回路３１、４２と、これら整合回路３１、４２に接続された送受信回路３３、４３とを含んで構成されている。また、回路基板４０は、カバー状筐体部材１１、１２によって保護されており、これらカバー状筐体部材１１、１２は複数のビス４８ａ、４８ｂおよび４９ａ、４９ｂによってほぼ四隅で一体的に締結・固定されている。

0026

すなわち、本実施形態の無線通信機は、下側筐体１内に配設された回路基板４０、ビス４８ａ、４８ｂおよび４９ａ、４９ｂ、整合回路３１、４２、送受信回路３３、４３を含んで構成されている。

0027

ここで、複数のビス４８ａ、４８ｂおよび４９ａ、４９ｂは、下側筐体１の複数のカバー状筐体部材１１、１２同士をねじ結合により締結・固定するための締結部材であって、それらのうち少なくとも１本のビス、例えばビス４９ａは導電性の締結部材となっている。この導電性のビス４９ａは、従来例におけるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用チップアンテナ１６あるいは同板金アンテナ１７といったアンテナに代えて配設され、整合回路４２に接続されており、この整合回路４２が送受信回路４３に接続されている。なお、送受信回路３３、４３は同一の送受信回路の一部としてそれぞれ構成されてもよい。

0028

図２に示すように、下側筐体１のカバー状部材１１にはインサート成形若しくはアウトサート成形によりサポートナット２５（係合部材）が一体的に装着されており、このサポートナット２５がビス４９ａと整合回路４２の接続に使用されている。すなわち、この場合、ネジ４９ａを背面側のカバー状筐体部材１２に形成された段付きねじ穴１２ａ（図２参照）に挿入してサポートナット２５に係合させた後、サポートナット２５と回路基板４０に実装された整合回路４２の接続配線パターン部４２ａとを接触させながらビス４９ａを締め付け、ビス４９ａと整合回路４２とを接続するようになっている。

0029

具体的には、このサポートナット２５と回路基板４０は、例えばナットの表面部分と基板表面のランド部分４０ａが接触することで接続され、ランド部分４０ａと整合回路４２は接続配線パターン部４２ａで接続されている。

0030

なお、本実施形態ではサポートナットを用いた例を示したが、ビスと回路基板を接続する金属部分はサポートナットに限定されるものではなく、他にも、金属箔や金属を蒸着した樹脂等を用いることができる。

0031

図３はそのような他の接続態様の一例を例示しており、ビス４９ａと整合回路４２の接続用の係合部材として板金を使用した例を示している。この接続板金２２は長手方向断面が略への字形になるよう曲げ加工されるとともにビス４９ａの雄ねじに対応する雌ネジが形成されたもので、雌ねじ穴部２２ｃでビス４９ａとねじ結合する。さらに、接続板金２２は導電性を有する板バネ材料からなり、その一端部２２ａ側が所定与圧（接触圧）を持って回路基板４０に当接しながら撓むように他端部２２ｂ側でサポートナット２５上に締結・固定される。これにより、ビス４９ａは、回路基板４０上の整合回路４２に接続板金２２を介して接続される。

0032

また、本実施形態の筐体固定用のビス４９ａは、送受信回路４３で送受信される信号の周波数においてサポートナット２５と一体となってアンテナ動作するようなサイズ（長さ、体積）およびサポートナット２５との組合せ形状を有している。

0033

なお、図２において、カバー状筐体部材１２の段付きねじ穴１２ａ内にはビス４９ａの頭部上面を覆うビス隠し用カバー部材（図示していない）が装着されており、ビス４９ａの頭部は下側筐体１の外表面よりわずかに内方に沈み込んでいる。すなわち、ビス４９ａの頭部は無線通信機の操作者に触れないようになっている。

0034

次に、動作について説明する。

0035

本実施形態においては、ネジ４９ａとサポートナット２５を係合させた後、サポートナット２５と回路基板４０とを接触させながらビス４９ａを締め付けると、ビス４９ａと回路基板４０に実装された整合回路４２の接続配線パターン部４２ａとがサポートナット２５を介して電気接続される。

0036

この接続状態においては、図４に示すようなアンテナ電圧定在波比(以下、ＶＳＷＲともいう)の特性が得られることが実測で確認された。この場合、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）帯の周波数(２.４０００ＧＨｚ〜２.４８３５ＧＨｚ)で、アンテナ動作をさせた。同図に示すように、この周波数帯域内において、ＶＳＷＲ≦２であり、高いアンテナ性能を有していることがわかる。

0037

このように、本実施形態の無線通信機は、下側筐体１や回路基板４０を固定するための、本来アンテナでないビス４９ａがアンテナとしても機能し、このビス４９ａが下側筐体１の隅に配置され、かつ樹脂等の筐体材料（前記ビス隠し用カバー部材を含む）に覆われているので、周囲の金属物から距離が確保しやすく高い無線特性を得ることができ、したがって、広い周波数帯域をカバーするために新規にアンテナを増加させることなく、高無線特性の小型化、薄型化および軽量化された無線通信機とすることができる。

0038

また、本実施形態においては、ビス４９ａがサポートナット２５に係合し締め付けられたとき、回路基板４０がカバー状筐体部材１１のサポートナット２５部分とカバー状筐体部材１２とによって挟圧されながらサポートナット２５が電気的に接続されるから、回路基板４０とビス４９ａおよびサポートナット２５との電気接続が容易となる。

0039

さらに、図３に示したような接続態様では、接続板金２２が回路基板４０に（係合部材と回路基板のうちいずれか一方がいずれか他方に）所定の接触圧で当接しつつ弾性的に湾曲した、すなわち撓んだ一端部２２ａ（当接腕部分）を有しているので、安定した保持状態を維持した回路基板４０と接続板金２２に電気接続されたビス４９ａとの機械的結合並びに電気的接続を安定的に確保することができる。また、ビス４９ａのような締結部材を、ナットのような部品でなく筐体１、２の一部に蒸着等で圧膜状に固着された金属部分からなる係合部材に電気的に接続しても、電気的接続を安定的に確保することができるのみならず、更なる小型化、薄型化および軽量化ができる。

0040

なお、本発明の無線通信機においては、締結部材としてのビス４９ａと送受信回路４３の間の接続部に長さを調節する回路基板パターン等の導体部分若しくは長さを調整する金属を介在させることができ、その場合も、ビス４９ａの形状によらず所望の周波数帯域で高いアンテナ性能を持たせることができる。もっとも、締結部材は、ビス４９ａに限定されず、雄側の締結部材を雌側の係合部材に締結させるねじ結合に類似の締結構造を有するものであってもよい。また、他のビス、例えばビス４９ｂを、別の用途、例えばＷ−ＬＡＮやダイバーシティアンテナ用の内蔵アンテナ等に利用することもできる。

0041

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態の無線通信機を示すその背面側から見た斜視図である。
本実施形態の無線通信機は、上述の第１の実施の形態とほぼ同様な構成を有し、そのビス４９ａと整合回路４２の間の接続の形態が上述の実施形態とは相違する。したがって、その相違点についてのみ説明する。

0042

アンテナの長さは、一般的に、アンテナから放射される信号の波長の８分の１以上にするとよい。

0043

しかし、ビス４９ａの長さは下側筐体１の厚さ内に制限されるので、ビス４９ａの長さがアンテナから放射される信号の波長の８分の１以下に制限される場合が生じる。そこで、本実施形態では、ビス４９ａと整合回路４２の間に、アンテナ長さ調整用基板パターン５１を追加することで、整合回路４２からビス先端までの長さを、送受信回路４３から伝送される信号の波長の８分の１以上にする構成となっている。ここで、調整用基板パターン５１は、回路基板４０上でその配線パターンを適当に折り返してパターン長やアンテナ特性を確保したもので、そのパターン形状は要求されるアンテナ特性に応じて決定される。

0044

このような本実施形態の無線通信機においては、アンテナ長さ調整用基板パターン５１を設けているので、ビス４９ａの長さがアンテナから放射される信号の波長の８分の１以下である場合においても、高いアンテナ特性を得ることができ、上述の実施形態と同様な効果が期待できる。

0045

（第３の実施の形態）
図６および図７は、本発明の第３の実施の形態に係る無線通信機を示すその要部斜視図である。
上述のように、アンテナの長さはそのアンテナから放射される信号の波長の８分の１以上にするとよいが、ビス４９ａの長さは下側筐体１の厚さ内に制限されるので、ビス４９ａの長さがアンテナから放射される信号の波長の８分の１以下に制限される場合が生じる。そこで、本実施形態では、ビス４９ａの長さがアンテナから放射される信号の波長の８分の１以下である場合は、ビス４９ａの一端または両端に、金属もしくは導体部分を追加して、アンテナ長を送受信回路４３から伝送される信号の波長の８分の１以上にすることができる。

0046

図６はビス４９ａのうち、送受信回路４３に接続される一端側（内端側）に長さ調節用板金２３を追加した例であり、この長さ調節用板金２３を任意の長さとすることで、整合回路４２からビス４９ａ先端までの長さを、送受信回路４３から伝送される信号の波長の８分の１以上にする。なお、この長さ調節用板金は、第１の実施の形態で示した図３の接続板金２２と兼用させてもよい。

0047

図７はビス４９ａのうち、送受信回路４３に接続される側とは反対側の一端（外端側）に長さ調節用板金を追加した例である。この長さ調節用板金２４を任意の長さとすることで、整合回路４２から、長さ調節用板金２４を含むビス４９ａの先端（図７中の長さ調節用板金２５の左端）までの長さを送受信回路４３から伝送される信号の波長の８分の１以上にしている。なお、長さ調節用板金２４は下側筐体１の外表面から突出しないビス４９ａの頭部より内方側に位置する。

0048

図８に、本発明の第３の実施の形態の無線通信機におけるアンテナ電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の実測した特性を示す。本実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）帯の周波数(２.４０００ＧＨｚ〜２.４８３５ＧＨｚ)で、アンテナ動作をさせた。同図に示すように、この周波数帯域内においてＶＳＷＲ≦２であり、高いアンテナ性能を有していることがわかる。

0049

このように、本実施形態の無線通信機においても、ビス４９ａの長さがアンテナから放射される信号の波長の８分の１以下である場合においても、高いアンテナ特性を発揮できる。

0050

なお、本実施形態では、ビス４９ａの外端側に設ける金属もしくは導体部分として長さ調節用板金２４を例示したが、本発明の無線通信機に搭載されるこのような金属もしくは導体部分は、板金に限定されず、下側筐体内に設けられた金属箔や金属蒸着の樹脂等でもよい。

0051

以上説明したように、本発明の無線通信機は、本来アンテナではない金属又は導体部分を有する電子部品とアンテナとの共通化を可能とし、今後拡大していく周波数帯域（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗ−ＬＡＮ、ＧＰＳ等）をカバーするために新規にアンテナを増加させることなく、高無線特性の小型化、薄型化および軽量化された無線通信機を提供することができ、コストダウンにもなるという効果を奏するものであり、無線通信機、特に複数のアンテナを備え、ビス（ねじ部材）で複数の筐体部品を締結してその筐体とした無線通信機全般に有用である。

0052

本発明の第１の実施の形態の無線通信機を背面側から見たその斜視図
本発明の第１の実施の形態の無線通信機の要部構成を示すその断面図
本発明の第１の実施の形態の無線通信機の要部構成を示すその斜視図
本発明の第１の実施の形態におけるアンテナＶＳＷＲ特性図
本発明の第２の実施の形態の無線通信機を背面側から見たその斜視図
本発明の第３の実施の形態の無線通信機の要部構成を示すその斜視図
本発明の第３の実施の形態の無線通信機の変形態様の要部構成を示すその斜視図
本発明の第３の実施の形態におけるアンテナＶＳＷＲ特性図
従来例の無線通信機を背面側から見たその斜視図
他の従来例の無線通信機を背面側から見たその斜視図

0053

１ 下側筐体
２ 上側筐体
１１無線通信機のカバー筐体（カバー状筐体部材）
１２ 無線通信機のケース筐体（カバー状筐体部材）
１５セルラーアンテナ
２１アンテナ長さ調節用基板パターン
２２接続板金（係合部材）
２２ａ 一端部（当接腕部分）
２３ アンテナ長さ調節用板金
２３ａ 一端部（当接腕部分）
２４ アンテナ長さ調節用板金
２５サポートナット（係合部材）
３１ セルラーアンテナ用の整合回路
３３ 通話用の送受信回路
４０回路基板
４１内蔵アンテナ
４２ビスを含むアンテナの整合回路
４３ 送受信回路
４９ａ ビス（締結部材）
４８ａ、４８ｂ、４９ｂ ビス