WO2001097325A1

WO2001097325A1 - Unite de radio portable

Info

Publication number: WO2001097325A1
Application number: PCT/JP2000/003818
Authority: WO
Inventors: Hideaki Shoji; Yasuhito Imanishi; Toru Fukasawa; Hiroyuki Ohmine
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2002-12-12
Also published as: JP3830892B2; CN1370341A; EP1296407A1; EP1296407A4

Description

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。背景技術

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 - 1 8 6 5 1 8号公報に開示されている。

上記の力パーアンテナは、第 1およぴ第 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、カバ一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。

しかしながら、上記文献に開示の無線通信装置では、カバ一に実質的に 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。発明の開示

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。

本発明に係る携帯無線機は、 1つの局面では、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 ίこ取付けられる。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。

力パ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、一 6 d B程度の反射減衰量の帯域は 2 0 %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 2 A) 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、カバ一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 2 Bに示すように、カバーを閉じた時においても、 — 6 d B程度の反射減衰量の帯域を 1 5 %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 —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。

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、一 6 d B程度の反射減衰量の帯域を確保することが可能となる。 . 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され、力パーを開いた状態で内部導体を励振し、力パーを閉じた状態で外部導体を励振する。

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、カバ一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、 - 6 d B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。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。

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。本発明に係る携帯無線機は、他の局面では、筐体と、カバーと、ダイポールァンテナと、給電手段と、共振器とを備える。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、力パーに設置される。給電手段は、ダイポールアンテナを給電する。共振器は、筐体に設置され、カバーを閉じた時にダイポールアンテナに近接する位置に配置される。

カバ一を閉じた時には、通常帯域は狭くなる。しかし、上記の位置に共振器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る。それにより、たとえば図 7 Bに示すような周波数特性が得られ、結果としてカバ —を閉じた時においても一 6 d B程度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。他方、カバーを開いたときにも、図 7 Aに示すように— 6 d B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、 —6 d B程度の反射減衰量の帯域を確保することがでさる。

なお、共振器としては、一端が短絡され、他端が開放された 4分の 1波長共振器、あるいは両端が開放された 2分の 1波長共振器を使用可能である。

本発明に係る携帯無線機は、さらに他の局面では、筐体と、カバーと、ダイポ —ルアンテナと、給電手段と、開閉検知手段と、第 1および第 2整合回路と、第 1および第 2切換スィッチと備える。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、カバ一の開閉を検知する。第 1切換スィッチは、開閉検知手段の検知結果に基いて、第 1および第 2整合回路と、給電手段とを切換接続する。第 2切換スィッチは、開閉検知手段の検知結果に基いて、第 1 および第 2整合回路と、ダイポールアンテナとを切換接続する。

上記のようにカバ一の開閉に応じて整合回路を切換えた場合も、共振器を設置した場合と同様に、反射減衰量が低くなる周波数を分散させることができる。それにより、力パーの開閉時のいずれにおいても、一 6 d B程度の反射減衰量の帯域を確保することができる。

上記のいずれ局面においても；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。

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。

また、各局面において、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。図面の簡単な説明

図 1 A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る。図 1 B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 Aは、図 1 A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ァ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る。図 2 Bは、図 1 A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ァ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 A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る。図 3 Bは、図 3 Aに示す携帯無線機の変形例の概略構成図である。

図 4 A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る。図 4 Bは、図 4 Aに示す携帯無線機の部分拡大側面図である。

図 5 A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る。図 5 Bは、図 5 A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 A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る。図 6 Bは、図 6 Aにおける第 1整合回路の一例を示す回路図である。

図 6 Cは、図 6 Aにおける第 2整合回路の一例を示す回路図である。

図 7 Aは、図 5 Aや図 6 A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る。図 7 Bは、図 5 Aや図 6 A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。発明を実施するための最良の形態

以下、図 1 Aから図 7 Bを用いて本発明の実施の形態について説明する。 (実施の形態 1 )

図 1 Aに示すように、携帯無線機 1は、筐体 2 (地導体）と、開閉自在のカバ一（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 4 a, 4 と、 RF (Radio Frequency) 電源である第 1および第 2電源 6 a , 6 bと、カバー開閉検知手段 7とを備える。

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 L 1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。

第 1および第 2給電線 4 a, 4bと、第 1および第 2電源 6 a, 6 b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 4 a, 4 b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 4 a, 4 bは筐体 2にそれぞれ電源 6 a, 6 bを介して接続される。第 1あるいは第 2 給電線 4 a, 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+ΝΧΑ/2 (Νは 1以上の整数）である。

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 4 a, 4 bへの給電を制御する。

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 4 a, 4bを逆相で励振し、カバ一 3を閉じたことがカバー開閉検知手段 7によつて検知されたのに応じて第 1および第 2給電線 4 a, 4 bを同相で励振する。図 1 A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 6 a , 6 b (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、カバ一 3 の開閉に応じて第 1および第 2給電線 4 a , 4 bの励振状態を上述のように制御している。

カバーを開いた *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— 6 d B以下の帯域は 2 0 %程度得られる。また、図 2 Bにカバー 3を閉じた場合の周波数特性を示す。図 2 Bより、反射減衰量— 6 d B以下の帯域が 1 5 %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により、カバーの開閉時のいずれにおいても一 6 d B程度の反射減衰量の帯域を確保することが可能となる。

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。

それにより、カバ一 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つのアンテナを力パ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。

なお、図 1 B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 4 a , 4 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 4 a， 4 b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。 (実施の形態 2 ) - 次に、図 3 Aおよび図 3 B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。

図 3 A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 1 Aに示す実施の形態 1の場合と同様である。また、図 3 B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。

(実施の形態 3 )

次に、図 4 Aおよび図 4 Bを用いて、本発明の実施の形態 3について説明する。図 4 A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 9 aおよび内部導体 9 bを有し、外部導体 9 a と筐体 2とが短絡される。つまり、外部導体 9 aは接地される。

同軸線路 9は、図 4 Bに示すように、筐体 2と間隔をあけて設置され、外部導体 9 aの一端が短絡点 1 1において筐体 2と短絡される。また、図 4 Aおよび図 4 Bに示すように、外部導体 9 aの給電点 1 0と、上記の短絡点 1 1との間隔 L 3は、 λ / 4程度である。それにより、電源 6 aから短絡点 1 1を見込むインピ一ダンスが無限大となるため、短絡点 1 1が給電点 1 0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。

本実施の形態 3では、カバー 3を開いた状態で内部導体 9 bを励振し、カバ一 3を閉じた状態で外部導体 9 aを励振する。

このようにカバー 3を閉じた状態で外部導体 9 a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 9 b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、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の場合と同様に一 6 d B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。

(実施の形態 4 )

次に、図 5 Aおよび図 5 Bを用いて、本発明の実施の形態 4について説明する。

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。

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。

そのための 1手法として、図 5 A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 5 Bに示すように力パー 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。

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 7 B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— 6 d B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。

他方、カバ一 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 7 Aに示すように— 6 dB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、 — 6 dB程度の反射減衰量の帯域を確保することができる。

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+ΝΧλ/2 (Ν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 ΝΧλ/2 (Ν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。

(実施の形態 5)

次に、図 6 Α〜図 6 C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、整合回路をスィ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。

図 6 A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切換スィッチ 14, 15と、電源 6とを備える。

第 1整合回路 12は、力パー 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 1 3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。

図 6 Bと図 6じに、第 1および第 2整合回路 1 2 , 1 3の構成例を示す。図 6 Bおよび図 6 Cに示すように、第 1および第 2整合回路 1 2 , 1 3は、それぞれコンデンサ 1 6およびコイル 1 7を備える。

第 1切換スィッチ 1 4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 1 2 , 1 3と、電源 6とを上記のように切換接続する。第 2切換スィツチ 1 5は、開閉検知手段 1 4の検知結果に基いて、第 1および第 2整合回路 1 2 , 1 3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 1 2を電源 6およびダイポールアンテナ 5と接続し、カバ一 3を閉じた時に第 2整合回路 1 3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。 .

本実施の形態の場合も、実施の形態 4の場合と同様に、図 7 Aおよび図 7 B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、一 6 d B程度の反射減衰量の帯域を確保することができる。

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。産業上の利用可能性

本発明は、筐体に開閉自在に設けられたカバー（フリップ）にアンテナを設けた携帯無線機に有効に適用され得る。

Claims

請求の範囲

1. 筐体（2) と、

前記筐体（2) に開閉自在に取付けられたカバー（3) と、

前記カバー（3) に設置されたダイポールアンテナ（5) と、

前記ダイポールアンテナ（5) を給電するための給電手段（4 a, 4b, 6 a, 6 b)と、

前記カバ一（3) の開閉を検知する開閉検知手段（7) と、

前記開閉検知手段（7) の検知結果に基いて、前記給電手段（4a, 4b, 6 a, 6 b) を制御するための給電制御手段（8) と、

を備えた、携帯無線機。

2. 前記給電手段（4 a, 4b, 6 a, 6 b) は、平行 2線式給電線（4a， 4 b) を含み、

前記カバー（3) が開いた状態で前記平行 2線式給電線（4 a， 4b) を逆相で励振し、 ―' 前記カバー（3) が閉じた状態で前記平行 2線式給電線（4 a, 4b) を同相で励振する、請求項 1に記載の携帯無線機。

3. 前記給電手段（4 a, 4b, 6 a, 6 b) は、同軸線路（9) を含み、前記同軸線路（9) は、外部導体（9 a) および内部導体（9b) を有し、前記外部導体（9 a) と前記筐体（2) とが短絡され、

前記カバ一（3) が開いた状態で前記内部導体（9b) を励振し、

前記カバー（3) が閉じた状態で前記外部導体（9 a) を励振する、請求項 1 に記載の携帯無線機。

4. 前記外部導体（9 a) の給電点（10) と、前記外部導体（9 a) における前記筐体（2) との短絡点（1 1) 間の間隔は、 4分の 1波長である、請求項 3 に記載の携帯無線機。

5. 前記ダイポールアンテナ（5) を、前記筐体（2) の長手方向と直交する方向に延在させる、請求項 1に記載の携帯無線機。

6. 前記ダイポールアンテナ（5) の先端を折り曲げた、請求項 1に記載の携帯

7. 前記ダイポールアンテナ（5) の先端をメアンダ状に折り曲げた、請求項 1 に記載の携帯無線機。

8. 筐体（2) と、

前記筐体（2) に開閉自在に取付けられたカバー（3) と、

前記カバー（3) に設置されたダイポ一ルアンテナ（5) と、

前記ダイポールアンテナ（5) を給電するための給電手段（6) と、

- 前記筐体（2) に設置された共振器 (9) とを備え、

前記共振器（9) を、前記カバー（3) を閉じた時に前記ダイポールアンテナ (5) に近接する位置に配置した、携帯無線機。

9. 前記共振器（9) は、一端が短絡され、他端が開放された 4分の 1波長共振器を含む、請求項 8に記載の携帯無線機。

10. 前記共振器（9) は、両端が開放された 2分の 1波長共振器を含む、請求項 8に記載の携帯無線機。

1 1. 前記ダイポールアンテナ（5) を、前記筐体（2) の長手方向と直交する方向に延在させる、請求項 8に記載の携帯無線機。

12. 前記ダイポールアンテナ（5) の先端を折り曲げた、請求項 8に記載の携帯無線機。

13. 前記ダイポールアンテナ（5) の先端をメアンダ状に折り曲げた、請求項 8に記載の携帯無線機。

1 . 筐体 (2) と、

前記筐体（2) に開閉自在に取付けられたカバー（3) と、

前記カバー（3) に設置されたダイポールアンテナ（5) と、

前記ダイポールアンテナ（5) を給電するための給電手段（6) と、前記カバー（3) の開閉を検知する開閉検知手段（7) と、

第 1および第 2整合回路（12, 13) と、

前記開閉検知手段（7) の検知結果に基いて、前記第 1および第 2整合回路 (12, 13) と、前記給電手段（6) とを切換接続するための第 1切換スイツチ（14) と、前記開閉検知手段（14) の検知結果に基いて、前記第 1および第 2整合回路 (12, 13) と、前記ダイポールアンテナ（5) とを切換接続するための第 2 切換スィッチ（15) とを備えた、携帯無線機。

15. 前記ダイポールアンテナ（5) を、前記筐体（2) の長手方向と直交する方向に延在させる、請求項 14に記載の携帯無線機。

16. 前記ダイポールアンテナ（5) の先端を折り曲げた、請求項 14に記載の

17. 前記ダイポールアンテナ（5) の先端をメアンダ状に折り曲げた、請求項 14に記載の携帯無線機。