WO2006001432A1 - 折畳式携帯無線機 - Google Patents

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wireless device
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Nobuharu Mashima
Kiyoshi Nakanishi
Masayoshi Hirai
Hideo Nakanishi
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H04M1/0245—Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings using relative motion of the body parts to change the operational status of the telephone set, e.g. switching on/off, answering incoming call using open/close detection

Definitions

  • the present invention relates to a portable wireless device having a folding mechanism, and more particularly to an antenna when an antenna is built in a casing and a ground configuration in upper and lower casings.
  • the built-in antenna is arranged at a position farthest from an external telescopic antenna cable.
  • the antenna system has been proposed to improve diversity gain.
  • Patent Document 2 As a built-in antenna for other folding portable wireless devices, an antenna is provided by arranging a plurality of parasitic elements in the vicinity of the built-in antenna. A configuration to increase the bandwidth is proposed!
  • Patent Document 1 JP 2002-171112 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-101335
  • the present invention solves such problems, and aims to improve the performance of the built-in antenna.
  • a first aspect of the present invention is a portable wireless device having a folding mechanism in which an upper housing portion and a lower housing portion are rotatably connected, and is provided in the upper housing.
  • a detection unit that detects an open / closed state between the first casing and the lower casing, and whether the first conductor plate and the second conductor plate are electrically opened or short-circuited according to a detection result of the detection unit
  • a switching means for switching between and has the effect of improving the antenna performance in the closed state without degrading the antenna performance in the open state.
  • a second aspect of the present invention includes the antenna element, a circuit board, and a second circuit board in the lower housing, and the first circuit board and the second circuit board according to a detection result of the detection unit.
  • the first foldable portable radio having the second switching means for switching between the circuit board and the circuit board being electrically opened or short-circuited. It has the effect of improving the antenna performance in the closed state without deteriorating.
  • a third aspect of the present invention is the first or second foldable portable wireless device, wherein the switching unit is connected via a predetermined reactance element, and the antenna in an open state It has the effect of improving the antenna performance in a closed state without degrading performance.
  • a fourth aspect of the present invention is characterized in that a conductor having a predetermined length is electrically short-circuited at a location opposite to the antenna element via the circuit board. 2nd or 2nd This is a foldable portable wireless device with the effect of improving the antenna performance in the closed state without degrading the antenna performance in the open state.
  • a fifth aspect of the present invention is the above first, second, second, characterized by comprising connection means for electrically connecting the first conductor plate and the circuit board in a closed state.
  • This is the third or fourth foldable portable radio, and has the effect of improving the closed antenna performance without degrading the open antenna performance.
  • FIG. 1 is a perspective view of the folding portable wireless device according to the first embodiment in a closed state.
  • FIG. 2 is a side view of the folding portable wireless device according to the first embodiment in a closed state.
  • FIG. 3 is a front view of the folding portable wireless device according to the first embodiment in an open state.
  • FIG. 4 is a diagram showing VSWR frequency characteristics in the first and second states in the closed state in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing X-Z plane directivity in the first and second states in the closed state in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing VSWR frequency characteristics in the third and fourth states in the open state in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing X-Z plane directivity in the third and fourth states in the open state in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view of the folding portable wireless device according to the second embodiment in a closed state.
  • FIG. 9 is a side view of the folding portable wireless device according to the second embodiment in a closed state.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the antenna element of the folding portable wireless device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of the folding portable wireless device according to the third embodiment in a closed state.
  • FIG. 12 is a diagram showing VSWR frequency characteristics in the fifth and sixth states in the closed state in the third embodiment.
  • FIG. 13 is a side view of the folding portable wireless device according to the fourth embodiment in a closed state.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the folding portable wireless device in the closed state in the first embodiment.
  • the upper casing 101 of the folding portable wireless device is made of, for example, a resin having a thickness of about 1 mm, and its dimensions are set to 100 mm vertically and 50 mm horizontally.
  • the upper casing 101 of the foldable portable wireless device includes a first conductor plate 102 and a second conductor plate 103 therein.
  • the first conductor plate 102 is formed of, for example, a printed circuit board having a thickness of 1 mm, and the dimension is set to 70 mm in length and 40 mm in width.
  • a ground pattern is formed on the first conductor plate 102.
  • the second conductor plate 103 is composed of, for example, a printed circuit board having a thickness of 1 mm, and the dimensions thereof are set to 20 mm in length and 40 mm in width. Similarly to the first conductor plate 102, a ground pattern is formed on the second conductor plate 103.
  • the lower housing 104 of the foldable portable wireless device is made of, for example, a resin having a thickness of about 1 mm, and the dimension is set to 100 mm in length and 50 mm in width.
  • the lower housing 104 of the foldable portable wireless device includes a circuit board 105 and an antenna element 107 therein.
  • the circuit board 105 is composed of, for example, a printed board having a thickness of 1 mm, and the dimensions are set to 80 mm in length and 40 mm in width.
  • a ground pattern is formed on the circuit board 105, and this ground pattern operates as a ground conductor for the antenna.
  • the upper housing 101 and the lower housing 104 are connected by a folding mechanism 106, and are in two states of being opened and closed by rotating around the folding mechanism 106. Can take.
  • the antenna element 107 is made of a conducting wire having a diameter of 1 mm, for example, and is arranged at the lower end of the circuit board 105.
  • the antenna element 107 is composed of a conductor having a length of about 1Z4 wavelength in the 800 MHz band used in the terrestrial cellular system, and is set to have a total length of about 90 mm, for example.
  • connection conductor 108 is formed of a conductive plate having a thickness of 0.1 mm, for example, and connects the lower left end of the first conductor plate 102 and the upper left end of the circuit board 105.
  • the dimensions are set to 40mm long and 5mm wide.
  • the detection unit (detection unit) 109 is configured on the first conductor plate 102, and indicates whether the folding portable radio of the present embodiment is in an open state or a closed state.
  • the detection result is transmitted to the first switching unit 110 disposed on the first conductive plate 102.
  • the detection unit 109 is configured by a Hall element of about 3 ⁇ 3 mm.
  • the first switching unit 110 selects a state of electrical open or short circuit between the first conductor plate 102 and the second conductor plate 103 according to the detection result of the detection unit 109.
  • the first switching unit 110 is composed of, for example, a PIN diode.
  • the wireless circuit unit 111 is disposed on the circuit board 105 and is connected to the antenna element 107 via the first matching circuit unit 112. Further, it is connected to the lower right end of the first conductor plate 102 via the feeder line 114 via the second matching circuit 113.
  • the first conductor plate 102 is used as an antenna element in the folding portable wireless device of the present embodiment.
  • the antenna that feeds power to the antenna element 107 with respect to the circuit board 105 is set as a first antenna
  • the antenna that feeds power to the first conductor plate 102 is set as a second antenna.
  • the first antenna is mainly used in a state in which the folding portable wireless device of the present embodiment is closed.
  • the second antenna is mainly used in a state in which the folding portable wireless device of the present embodiment is opened.
  • 2 and 3 show a side view of the folded portable wireless device according to the present embodiment in a closed state and a front view of the opened state, respectively.
  • 2 and 3 that are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 perform the same operations, and a description thereof is omitted.
  • antenna switching section 115 is connected to first and second antennas via matching circuits 112 and 113.
  • the antenna switching unit 115 sets the antenna connected to the radio circuit unit 111 based on the detection result from the detection unit 109. For example, when the foldable portable radio of this embodiment is opened, the second antenna is selected by a signal from the detection unit 109. In this case, the first switching unit 110 operates so that the first conductor plate 102 and the second conductor plate 103 are electrically short-circuited. On the other hand, when the folding portable wireless device of the present embodiment is closed, the antenna switching unit 115 selects the first antenna by the signal from the detection unit 109. In this case, the first switching unit 110 operates so that the first conductor plate 102 and the second conductor plate 103 are electrically opened.
  • FIG. 4 shows the VSWR frequency characteristics of the first antenna in the closed state.
  • the first antenna is selected, the state where the first conductor plate and the second conductor plate are electrically short-circuited is “first state”, the first antenna is selected, and the first antenna is selected.
  • 1 conductor plate and 2nd conductor plate The state where is electrically opened is set as the “second state”.
  • Curve (graph) 116 shows the frequency characteristic of VSWR in the first state
  • curve (graph) 117 shows the frequency characteristic of VSWR in the second state.
  • the second state has a wider frequency bandwidth than the first state.
  • the bandwidths for which the VSWR is 4 are about 150 MHz and 200 M, respectively.
  • the second state is approximately 50 MHz wider than the first state.
  • Fig. 5 shows directivity in the free space X-Z plane of the first antenna in the closed state.
  • the X direction of the curve (graph) 118 is defined as the front direction of the folding portable wireless device according to the present embodiment, and the Z direction is defined as the zenith direction.
  • a curve (graph) 118 represents the directivity in the X-Z plane in the first state
  • a curve (graph) 119 represents the directivity in the second state.
  • PAG Puln Average Gain
  • the second state is about 1 dB higher than the first state.
  • the PAG is obtained by averaging the power directivity of one plane (here, the X-Z plane).
  • the half-wave dipole antenna is defined as OdBd and used as an antenna evaluation index.
  • FIG. 6 shows the VSWR frequency characteristics of the second antenna in the open state.
  • the second antenna is selected, the state in which the first conductor plate and the second conductor plate are electrically open is “third state”, the second antenna is selected, and The state where the first conductor plate and the second conductor plate are electrically short-circuited is set as the “fourth state”.
  • Curve (graph) 120 shows the frequency characteristic of VSWR in the third state
  • curve (graph) 121 shows the frequency characteristic of VSWR in the fourth state! /.
  • the bandwidths for VSWR force are about 400 MHz and about 700 MHz, respectively, and the fourth state is about 300 MHz wider than the third state.
  • FIG. 7 shows the directivity in the free space XZ plane of the second antenna in the open state.
  • the X direction of the curve (graph) 122 indicates the positive direction of the folding portable wireless device according to this embodiment.
  • the surface direction is the Z direction.
  • the curve (graph) 122 represents the X-Z plane directivity in the third state
  • the curve (graph) 123 represents the X-Z plane directivity in the fourth state.
  • the antenna performance in the fourth state is higher than that in the third state.
  • the PAG (pattern average gain) is 6 dB and 15 dB, respectively, and the fourth state is about 1 dB higher than the third state.
  • the antenna gain in the open state is reduced by electrically short-circuiting a part of the conductor plate of the upper casing by switching to an open state. It is possible to improve the antenna performance in the closed state without making it.
  • the shape and configuration of the antenna element 107 are not limited to those described in the present embodiment.
  • the antenna element 107 can be accommodated in the width of the portable wireless device as a helical structure, and is incorporated in the dielectric. Also good.
  • the first switching unit 110 has the same effect regardless of the configuration as long as it can ensure high isolation between the first conductor plate 102 and the second conductor plate 103. can get.
  • the selection of the first antenna and the second antenna is not limited to the description of the present embodiment.
  • the reception level received by each antenna is detected and compared. Even if it is the structure controlled to select, an equivalent effect is acquired.
  • FIG. 8 is a perspective view of the folding portable wireless device according to the second embodiment.
  • those having the same reference numerals as those in FIG. 1 perform the same operations, and will not be described.
  • the foldable portable radio device according to the present embodiment shown in FIG. 8 has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1 according to the detection results of the second circuit board 202 and the detection unit 109.
  • the second switching unit 201 for electrically opening or shorting the circuit board 202 is added.
  • FIG. 9 shows a side view of the folding portable wireless device according to the second embodiment.
  • those denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 perform the same operations and will not be described.
  • FIG. 10 shows an enlarged front view of the vicinity of the circuit board 105, the second circuit board 202, the second switching unit 201, and the antenna element 107.
  • the second switching unit 201 electrically connects the circuit board 105 and the second circuit board 202 when the foldable portable wireless device of the present embodiment is closed. Open state.
  • the circuit board 105 and the second circuit board 202 are electrically short-circuited.
  • the distance between the antenna element 107 and the ground conductor is represented by a distance 203.
  • the distance between the antenna element 107 and the ground conductor is represented by an interval 205.
  • the distance between the antenna element 107 and the ground conductor is established by electrically opening the circuit board 105 and the second circuit board 202.
  • the separation can be widened by a distance 204.
  • a part of the circuit board of the lower housing is electrically short-circuited and opened depending on the open / closed state of the foldable portable wireless device.
  • the antenna performance in the closed state can be further improved without reducing the antenna gain in the open state.
  • the antenna gain can be improved by about ldB with respect to the gain of the first embodiment.
  • the second switching unit 107 can obtain the same effect regardless of the configuration as long as the configuration can ensure high isolation between the circuit board 105 and the second circuit board 202. It is possible.
  • FIG. 11 is a perspective view of a foldable portable wireless device according to the third embodiment.
  • those having the same reference numerals as those in FIG. 8 perform the same operations and will not be described.
  • a foldable portable radio device has a configuration in which a first reactance unit 301 and a second reactance unit 302 are added to the configuration in the second embodiment shown in FIG. Is
  • the first switching unit 110 and the second switching unit 201 operate via the first and second reactance units 301 and 302, respectively.
  • the state is set as "fifth state", 100 ⁇ and ⁇ . Set the state to "6th state”.
  • Figure 12 shows the VSWR frequency characteristics of the first antenna in the closed state.
  • Curve (graph) 303 shows the VSWR frequency characteristic in the fifth state.
  • Curve (graph) 304 shows the VSWR frequency characteristics in the sixth state.
  • the bandwidths for V SWR4 at this time are about 200 MHz and about 300 MHz, respectively.
  • the first and second conductor plates 102 and 103 connected via the reactance element serve as parasitic elements.
  • electromagnetic interaction occurs between the antenna element 107 and the first and second conductor plates, and the bandwidth of the first antenna can be expanded.
  • the effect of the folding portable wireless device according to this embodiment is that a part of the circuit board of the upper and lower casings is electrically short-circuited via the reactance element depending on the open / closed state of the folding portable wireless device
  • a part of the circuit board can be used as a parasitic element for the antenna element 107, and the antenna performance in the closed state can be further improved without reducing the antenna gain in the open state.
  • the antenna bandwidth can be improved by about 100 MHz with respect to the gain of the second embodiment.
  • the reactance constant set in the reactance unit can obtain the same effect regardless of the combination as long as it is configured to operate as a parasitic element for the antenna element 107.
  • FIG. 13 shows a side view of the folding portable wireless device according to the fourth embodiment.
  • those having the same reference numerals as those in FIG. 1 perform the same operations and will not be described.
  • a foldable portable radio apparatus has a configuration obtained by adding a connection ground line 401 to the configuration according to the third embodiment shown in FIG.
  • connection ground wire 401 is composed of, for example, a conductor having a thickness of O.lmm, and the force in the vicinity of the upper left end of the circuit board 105 is directed toward the lower left end of the first conductor plate 102 along the connection conductor 108. It is arranged with.
  • the dimensions are set to, for example, 30 mm in length and 5 mm in width, and are not connected to the first conductor plate 102.
  • the circuit board 105 operating as the ground conductor of the first antenna operates in a state where the circuit board 105 is expanded by the connection line 401 by the interval 402.
  • FIG. 14 shows the VSWR frequency characteristics of the first antenna in the closed state.
  • the state in which the first antenna is selected and the connection ground line 401 is not present is “seventh state”
  • the state in which the first antenna is selected and the connection ground line 401 is provided is “eighth state”. Set to "Status”.
  • Curve (graph) 403 shows the frequency characteristic of VSWR in the seventh state
  • curve (graph) 404 shows the frequency characteristic of VSWR in the eighth state! /.
  • the eighth state is wider than the seventh state, and a frequency bandwidth is obtained.
  • the bandwidths at which VSWR is 4 are about 300 MHz and about 350 MHz, respectively, and the eighth state is about 50 MHz wider than the seventh state. In particular, the bandwidth in the low frequency band is expanding.
  • FIG. 15 shows directivity in free space XZ plane in the seventh and eighth states.
  • the curve (graph) 405 represents the X-Z plane directivity in the seventh state
  • the curve (graph) 406 represents the X-Z plane directivity in the eighth state.
  • the antenna performance in the 8th state is higher than that in the 7th state.
  • the PAG (pattern average gain) is about –7 dB and –6.5 dB, respectively
  • the eighth state is about 0.5 dB higher than the seventh state.
  • connection ground wire to the circuit board that operates as the ground conductor of the antenna
  • the electrical length of the ground conductor is increased
  • the antenna performance in the closed state can be further improved without reducing the antenna gain in the open state.
  • the antenna gain can be improved by about 0.5 dB.
  • connection ground line 401 can obtain the same effect regardless of the combination as long as the length can be added to the circuit board 105 in the + Z direction.
  • FIG. 16 shows a side view of the folding portable wireless device according to the fifth embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 13 denote the same operations, and a description thereof is omitted.
  • the foldable portable wireless device of this embodiment shown in FIG. 16 is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG. In this configuration, a first contact portion 501 and a second contact portion 502 are added.
  • the first contact portion 501 is disposed on the first conductor plate 102 in the vicinity of the first switching portion 110 on the surface facing the second conductor plate 103.
  • the first contact portion 501 is, for example, a length having elasticity.
  • the second contact portion 502 is the first contact portion in the vicinity of the second switching portion 201 on the side facing the antenna element 107 on the circuit portion 105 and in the state where the foldable portable wireless device of the present embodiment is closed. It is arranged at the place where it comes into contact with the contact part 501.
  • the second contact portion 502 is composed of a panel-like metal that is in stable contact with the first contact portion 501, and the surface is plated with highly conductive gold.
  • the first antenna is selected, and the state without the first contact portion 501 and the second contact portion 502 is set as "9th state", and when it is arranged, it is set as "10th state”. To do.
  • FIG. 17 shows directivity in free space XZ plane in the ninth and tenth states.
  • the curve (graph) 503 is in the ninth state, and the curve (graph) 504 is in the tenth state.
  • the antenna performance in the 10th state is higher than that in the 9th state.
  • the PAG pattern average gain
  • OdB the 10th state is about 0.5 dB higher than the 9th state.
  • the foldable portable radio device by connecting the first conductor plate and the circuit board in a closed state, a reverse-phase current flowing in the ground conductor of the antenna.
  • the antenna performance in the closed state can be further improved without reducing the antenna gain in the open state.
  • the antenna gain can be improved by about 0.5 dB with respect to the fourth embodiment.
  • the antenna performance in the closed state can be further improved without reducing the antenna gain in the opened state. This is useful for improving characteristics in a standby state of a mobile phone.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)
  • Telephone Function (AREA)

Abstract

　折畳式無線機の開いた状態におけるアンテナ性能を劣化させることなく閉じた状態における内蔵アンテナのアンテナ性能を改善すること。 　上筐体部１０１と、下筐体部１０４とが回動可能に接続された折畳機構を有する携帯無線機であって、上筐体内１０１に第１の導体板１０２及び第２の導体板１０３とを備え、下筐体内１０４にアンテナ素子１０７と、回路基板１０５と、第１の導体板１０２と前記回路基板とを接続する給電系と、を備え、上筐体部１０１と下筐体部１０４との開閉状態を検出する検知部１０９と、検知部１０９の検知結果に応じて第１の導体板と第２の導体板とを電気的に開放するか又は短絡するかを切替える第１の切替部１１０とを備える。

Description

折畳式携帯無線機
技術分野
[0001] 本発明は折畳機構を有する携帯無線機に関し、特にアンテナが筐体内に内蔵され た場合のアンテナと上下筐体内のグランド構成に関する。
背景技術
[0002] 現在、折畳式携帯電話の内蔵アンテナは、下筐体の下端部に配置される場合と、 上筐体内に配置される場合とが提案されている。しかしながら、どちらの場合におい てもアンテナ性能はアンテナ近傍のグランド構成及び近接する金属導体の影響を強 く受けることがわかっている。
[0003] また、携帯電話の小型化が進み筐体長が短くなる事によるアンテナの帯域幅減少 に対して、アンテナの給電点近傍に地線を配置する構成が提案されている。しかしな がら、この場合も地線と近接物の位置関係がアンテナ性能に影響を与える事がわか つている。
[0004] 従来の折畳式の携帯無線機用の内蔵アンテナとしては、例えば、特許文献 1にお いて示されるように、外付け伸縮アンテナカゝら最も離れた位置に内蔵アンテナを配置 することでアンテナシステムとしてダイバーシチ利得の向上を図るような構成が提案さ れている。
[0005] また、その他の折畳式携帯無線機用の内蔵アンテナとして、特許文献 2に開示され ているように、内蔵されたアンテナ近傍に複数の無給電素子を配置することで、アン テナを広帯域化する構成が提案されて!ヽる。
特許文献 1 :特開 2002— 171112号公報
特許文献 2 :特開 2003— 101335号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、上記内蔵アンテナ配置位置を外付け伸縮アンテナに対して最も離れ た位置に配置する構成では、外付け伸縮アンテナとの空間的なダイバーシチ効果は あるが、内蔵アンテナとしての性能が低 ヽと 、う課題がある。
[0007] また、内蔵アンテナに複数の寄生素子を配置することで、アンテナを広帯域ィ匕する という構成では複数の寄生素子を同時に設定することが難しい点と、近接物による影 響を受けやすぐアンテナ性能が劣化するという課題がある。
[0008] それらの課題に加え、上記従来の構成はアンテナのグランドとして動作する筐体に 流れる高周波電流が他方の筐体に流れる高周波電流の影響を受けて高周波電流を 相殺する為、アンテナ性能が劣化するという課題がある。
[0009] 本発明はこのような問題点を解決するものであり、内蔵アンテナの性能の改善を目 的とする。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明の第 1は、上筐体部と、下筐体部とが回動可能に接続された折畳機構を有 する携帯無線機であって、前記上筐体内に設けられた第 1の導体板及び第 2の導体 板と、前記下筐体内に設けられたアンテナ素子と回路基板及び前記第 1の導体板と 前記回路基板とを接続する給電系と、前記上筐体部と前記下筐体部との開閉状態を 検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて前記第 1の導体板と第 2の導体 板とを電気的に開放するか又は短絡するかを切替える切替手段と、を備えることを特 徴とする折畳式携帯無線機であり、開いた状態のアンテナ性能を劣化させずに閉じ た状態のアンテナ性能を改善できる効果を有する。
[0011] 本発明の第 2は、前記下筐体内に前記アンテナ素子と回路基板及び第 2の回路基 板とを備え、前記検出部の検出結果に応じて前記第 1回路基板と前記第 2の回路基 板とを電気的に開放するか又は短絡するかを切替える第 2の切替手段を備えることを 特徴とする上記第 1の折畳式携帯無線機であり、開いた状態のアンテナ性能を劣化 させずに閉じた状態のアンテナ性能を改善できる効果を有する。
[0012] 本発明の第 3は、前記切替手段が所定のリアクタンス素子を介して接続されることを 特徴とする上記第 1又は第 2の折畳式携帯無線機であり、開いた状態のアンテナ性 能を劣化させずに閉じた状態のアンテナ性能を改善できる効果を有する。
[0013] 本発明の第 4は、前記回路基板を介して前記アンテナ素子と対辺となる箇所に所 定の長さを持つ導電体が電気的に短絡されることを特徴とする上記第 1、第 2又は第 3の折畳式携帯無線機であり、開いた状態のアンテナ性能を劣化させずに閉じた状 態のアンテナ性能を改善できる効果を有する。
[0014] 本発明の第 5は、閉じた状態において前記第 1の導体板と前記回路基板との間を 電気的に接続する接続手段を備えることを特徴とする上記第 1、第 2、第 3又は第 4の 折畳式携帯無線機であり、開いた状態のアンテナ性能を劣化させずに閉じた状態の アンテナ性能を改善できる効果を有する。
発明の効果
[0015] 本発明によれば折畳式携帯無線機の開いた状態におけるアンテナ性能を劣化さ せずに閉じた状態におけるアンテナ性能を改善することができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]第 1の実施形態の折畳式携帯無線機の閉状態での斜視図
[図 2]第 1の実施形態の折畳式携帯無線機の閉状態での側面図
[図 3]第 1の実施形態の折畳式携帯無線機の開状態での正面図
[図 4]第 1の実施形態における閉状態の第 1及び第 2の状態における VSWR周波数 特性を示した図
[図 5]第 1の実施形態における閉状態の第 1及び第 2の状態における X— Z面指向性 を示した図
[図 6]第 1の実施形態における開状態の第 3及び第 4の状態における VSWR周波数 特性を示した図
[図 7]第 1の実施形態における開状態の第 3及び第 4の状態における X— Z面指向性 を示した図
[図 8]第 2の実施形態の折畳式携帯無線機の閉状態での斜視図
[図 9]第 2の実施形態の折畳式携帯無線機の閉状態での側面図
[図 10]第 2の実施形態の折畳式携帯無線機のアンテナ素子近傍の拡大図
[図 11]第 3の実施形態の折畳式携帯無線機の閉状態での斜視図
[図 12]第 3の実施形態における閉状態の第 5及び第 6の状態における VSWR周波数 特性を示した図
[図 13]第 4の実施形態の折畳式携帯無線機の閉状態での側面図 圆 14]第 4の実施形態における閉状態の第 7及び第 8の状態における VSWR周波数 特性を示し図
圆 15]第 4の実施形態における閉状態の第 7及び第 8の状態における X—Z面指向 性を示した図
圆 16]第 5の実施形態の折畳式携帯無線機の閉状態での側面図
圆 17]第 5の実施形態における閉状態の第 9及び第 10の状態における X—Z面指向 性を示した図
符号の説明
101 上筐体
102 第 1の導体板
103 第 2の導体板
104 下筐体
105 回路基板
106 折畳機構
107 アンテナ素子
108
109 検知部
110 第 1の切替部
111 無線回路部
112 第 1の整合回路
113 第 2の整合回路
114
115 アンテナ切替部
116 第 1の状態での VSWRの周波数特性を示す実線
117 第 2の状態での VSWRの周波数特性を示す破線
118 第 1の状態での X— Z面指向性を示す実線
119 第 2の状態での X— Z面指向性を示す破線
120 第 3の状態での VSWRの周波数特性を示す実線 121 第 4の状態での VSWRの周波数特性を示す破線
122 第 3の状態での X— Z面指向性を示す実線
123 第 4の状態での X— Z面指向性を示す破線
201 第 2の切替部
202 第 2の回路基板
203 アンテナ素子と接地導体との間隔
204 回路基板 105と第 2の回路基板 202を電気的に開放状態とすることで拡張さ れるアンテナ素子 107と接地導体との距離
205 回路基板 105と第 2の回路基板 202が電気的に開放された場合のアンテナ 素子 107と接地導体との間隔
301 第 3の実施形態における第 1のリアクタンス部
302 第 3の実施形態における第 2のリアクタンス部
303 第 5の状態での VSWRの周波数特性を示す実線
304 第 6の状態での VSWRの周波数特性を示す破線
401 接続地線
402 接続地線により増加する接地導体の間隔
403 第 7の状態での VSWRの周波数特性を示す実線
404 第 8の状態での VSWRの周波数特性を示す破線
405 第 7の状態での X— Z面指向性を示す実線
406 第 8の状態での X— Z面指向性を示す破線
501 第 1の接触部
502 第 2の接触部
503 第 9の状態での X— Z面指向性を示す実線
504 第 10の状態での X—Z面指向性を示す破線
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の実施形態を図 1〜図 17を用いて説明する。
[0019] (第 1の実施形態）
第 1の実施形態の折畳式携帯無線機を図 1〜図 7を用いて説明する。 [0020] 図 1は第 1の実施形態における折畳式携帯無線機の閉状態における斜視図を示し ている。図 1において、折畳式携帯無線機の上筐体 101は例えば厚さ lmm程度の 榭脂で構成されており、その寸法は縦 100mm横 50mmで設定される。折畳式携帯 無線機の上筐体 101は内部に第 1の導体板 102及び第 2の導体板 103を備える。第 1の導体板 102は例えば厚さ lmmのプリント基板で構成され、その寸法は縦 70mm 横 40mmで設定される。第 1の導体板 102上にはグランドパターンが形成される。
[0021] 第 2の導体板 103は例えば厚さ lmmのプリント基板で構成され、その寸法は縦 20 mm、横 40mmで設定される。また、第 1の導体板 102同様に第 2の導体板 103上に はグランドパターンが形成される。
[0022] 折畳式型携帯無線機の下筐体 104は例えば厚さ lmm程度の榭脂で構成されて おり、その寸法は縦 100mm横 50mmで設定される。
[0023] 折畳式携帯無線機の下筐体 104は内部に回路基板 105及びアンテナ素子 107を 備える。回路基板 105は例えば厚さ lmmのプリント基板で構成され、その寸法は縦 80mm横 40mmで設定される。回路基板 105上にはグランドパターンが形成され、こ のグランドパターンがアンテナに対する接地導体として動作する。
[0024] 上筐体 101と下筐体 104は折畳機構 106で連結された構造となっており、折畳機 構 106を中心として回転することで開いた状態と閉じた状態の 2つの状態をとり得る。
[0025] アンテナ素子 107は例えば直径 lmmの導線で構成され、回路基板 105の下端部 に配置される。また、アンテナ素子 107は地上セルラー系で使用される 800MHz帯 において約 1Z4波長となる長さの導体で構成され例えば全長約 90mmに設定され る。
[0026] 接続導体 108は例えば厚さ 0.1mmの導板で構成され、第 1の導体板 102の左側 下端部と回路基板 105の左側上端部とを接続する。その寸法は縦 40mm横 5mmで 設定される。
[0027] 検知部 (検出部） 109は第 1の導体板 102上に構成され、本実施形態の折畳式携 帯無線機が開いた状態又は閉じた状態のいずれかの状態であるかを検知し、第 1の 導体板 102上に配置された第 1の切替部 110に検知結果を伝える。検知部 109は例 えば約 3 X 3mmのホール素子で構成される。 [0028] 第 1の切替部 110は検知部 109の検出結果に従い、第 1の導体板 102と第 2の導 体板 103との間における電気的開放又は短絡の状態を選択する。第 1の切替部 110 は例えば PINダイオードで構成される。
[0029] 無線回路部 111は回路基板 105上に配置され、第 1の整合回路部 112を介してァ ンテナ素子 107に接続される。また、第 2の整合回路 113を介して第 1の導体板 102 の右側下端に給電線 114を介して接続される。
[0030] 第 1の導体板 102は本実施形態の折畳式携帯無線機において、アンテナ素子とし て用いられる。ここで、回路基板 105に対してアンテナ素子 107に給電するアンテナ を第 1のアンテナ、第 1の導体板 102に給電するアンテナを第 2のアンテナと設定す る。
[0031] 第 1のアンテナは主に本実施形態の折畳式携帯無線機が閉じた状態に使用される 。一方、第 2のアンテナは主に本実施形態の折畳式携帯無線機が開いた状態で使 用される。
[0032] 図 2、図 3はそれぞれ本実施形態における折畳式携帯無線機を閉じた状態の側面 図及び開いた状態の正面図を示している。図 2、図 3において、図 1と同一の符号を 付すものは同一の動作を行い、説明を省略する。
[0033] 図 3において、アンテナ切替部 115は整合回路 112、 113を介して第 1、第 2のアン テナに接続される。アンテナ切替部 115は検知部 109からの検知結果により、無線 回路部 111と接続されるアンテナを設定する。例えば本実施形態の折畳式式携帯無 線機が開いた状態では検知部 109からの信号により、第 2のアンテナを選択する。ま た、この場合第 1の切替部 110は第 1の導体板 102と第 2の導体板 103との間を電気 的に短絡の状態となるように動作する。一方、本実施形態の折畳式携帯無線機が閉 じた状態では検知部 109からの信号によりアンテナ切替部 115は第 1のアンテナを 選択する。 この場合第 1の切替部 110は、第 1の導体板 102と第 2の導体板 103と の間を電気的に開放の状態となるように動作する。
[0034] 図 4は閉じた状態における第 1のアンテナの VSWR周波数特性を示している。ここ で、第 1のアンテナを選択し、かつ第 1の導体板と第 2の導体板が電気的に短絡とな る状態を「第 1の状態」、第 1のアンテナを選択し、かつ第 1の導体板と第 2の導体板 が電気的に開放となる状態を「第 2の状態」と設定する。
[0035] 曲線 (グラフ） 116は第 1の状態、曲線 (グラフ） 117は第 2の状態における VSWRの 周波数特性を示している。このように第 2の状態の方が第 1の状態に比べ広い周波数 帯域幅を得られている。 VSWRが 4となる帯域幅はそれぞれ約 150MHz、約 200M
Hzとなり、第 2の状態の方が第 1の状態に比べ約 50MHz広い。
[0036] 図 5は閉じた状態における第 1のアンテナの自由空間 X— Z面指向性を示している
。ここで、曲線 (グラフ） 118の X方向を本実施形態における折畳式携帯無線機の正 面方向とし、 Z方向を天頂方向とする。
[0037] ここでは、本実施形態における折畳式携帯無線機の長手方向成分のみの指向性 を示している。これは自由空間でのアンテナ性能は携帯無線機の長手方向成分の 性能によりほとんど決定されるためである。
[0038] 曲線 (グラフ） 118は第 1の状態、曲線 (グラフ） 119が第 2の状態における X—Z面 指向性をあらわして 、る。このように第 2の状態の方が第 1の状態に比べ高 、アンテ ナ性能を得られている。この場合の PAG (Pattern Average Gain)はそれぞれ—9dB
、 一 8dBとなり、第 2の状態の方が第 1の状態に比べ約 ldB高い。
[0039] PAGは一平面（ここでは、 X—Z面）の電力指向性を平均化したものである。通常、 半波長ダイポールアンテナのそれを OdBdと規定し、アンテナの評価指標として用い られる。
[0040] 図 6は開いた状態における第 2のアンテナの VSWR周波数特性を示している。ここ で、第 2のアンテナを選択し、かつ第 1の導体板と第 2の導体板が電気的に開放とな る状態を「第 3の状態」、第 2のアンテナを選択し、かつ第 1の導体板と第 2の導体板 が電気的に短絡となる状態を「第 4の状態」と設定する。
[0041] 曲線 (グラフ） 120は第 3の状態、曲線 (グラフ） 121は第 4の状態における VSWRの 周波数特性を示して!/、る。このように第 4の状態の方が第 3の状態に比べ広 、周波数 帯域幅を得られている。 VSWR力 となる帯域幅はそれぞれ約 400MHz、約 700M Hzとなり、第 4の状態の方が第 3の状態に比べ約 300MHz広い。
[0042] 図 7は開いた状態における第 2のアンテナの自由空間 X— Z面指向性を示している 。ここで、曲線 (グラフ） 122の X方向を本実施形態における折畳式携帯無線機の正 面方向とし、 Z方向を天頂方向とする。
[0043] ここで、曲線 (グラフ） 122は第 3の状態、曲線 (グラフ） 123は第 4の状態における X —Z面指向性をあらわして 、る。このように第 4の状態の方が第 3の状態に比べ高 ヽ アンテナ性能を得られている。この場合の PAG (pattern average gain )はそれぞれ 6dB、 一 5dBとなり、第 4の状態の方が第 3の状態に比べ約 ldB高い。
[0044] このことから、本実施形態における携帯無線機によれば、上筐体の導体板の一部 を開閉により電気的に短絡、開放状態と切替えることで、開いた状態のアンテナ利得 を低下させることなく閉じた状態のアンテナ性能を向上させることができる。
[0045] なお、アンテナ素子 107の形状や構成は本実施形態の説明に限るものではなぐ 例えばヘリカル構造として携帯無線機の幅にアンテナ素子 107を収めることも可能で あり、誘電体内に内蔵されてもよい。また、第 1の切替部 110は第 1の導体板 102と第 2の導体板 103との間の高アイソレーションが確保できる構成であれば、どのような構 成であっても同等の効果が得られる。
[0046] さらに、第 1のアンテナ、第 2のアンテナの選択は本実施形態の説明に限るもので はなぐそれぞれのアンテナで受信した受信レベルを検知、比較し、受信レベルが高 Vヽ一方を選択するように制御する構成であっても同等の効果が得られる。
[0047] (第 2の実施形態）
第 2の実施形態の折畳式携帯無線機を図 8、図 9及び図 10を用いて説明する。図 8は第 2の実施形態における折畳式携帯無線機の斜視図を示している。図 8におい て図 1と同一の符号を付すものは同一の動作を行い、説明を省略する。
[0048] 図 8に示す本実施形態の折畳式携帯無線機は図 1に示す第 1の実施形態における 構成に第 2の回路基板 202及び検知部 109の検出結果に従い回路基板 105と第 2 の回路基板 202を電気的に開放又は短絡する第 2の切替部 201を追加した構成で ある。
[0049] 図 9は第 2の実施形態における折畳式携帯無線機の側面図を示している。図 9にお いて図 1と同一の符号を付すものは同一の動作を行い、説明を省略する。
[0050] 図 10は回路基板 105、第 2の回路基板 202、第 2の切替部 201及びアンテナ素子 107近傍を拡大した正面図を示して 、る。 [0051] 第 2の切替部 201は第 1の切替部 110と同様に、本実施形態の折畳式携帯無線機 が閉じた状態の時に回路基板 105と第 2の回路基板 202を電気的に開放状態とする 。一方、本実施形態の折畳式携帯無線機が開いた状態の時は回路基板 105と第 2 の回路基板 202を電気的に短絡状態とする。
[0052] 回路基板 105と第 2の回路基板 202が電気的に短絡された場合、アンテナ素子 10 7と接地導体との距離は間隔 203で表される。それに対して、回路基板 105と第 2の 回路基板 202が電気的に開放された状態の場合、アンテナ素子 107と接地導体との 距離は間隔 205で表される。
[0053] 本実施形態の折畳式携帯無線機が閉じた状態において、回路基板 105と第 2の回 路基板 202を電気的に開放状態とすることで、アンテナ素子 107と接地導体との距 離を間隔 204だけ広くすることができる。
[0054] このことから、本実施形態における折畳式携帯無線機によれば、下筐体の回路基 板の一部を折畳式携帯無線機の開閉状態により電気的に短絡、開放状態と切替え ることで、開 、た状態のアンテナ利得を低下させることなく閉じた状態のアンテナ性能 をさらに向上させることができる。この場合、例えば、第 1の実施形態の利得に対して アンテナ利得を ldB程度向上することができる。
[0055] なお、第 2の切替部 107は回路基板 105と第 2の回路基板 202との間の高アイソレ ーシヨンが確保できる構成であれば、どのような構成であっても同等の効果が得られ る。
[0056] (第 3の実施形態）
第 3の実施形態の折畳式携帯無線機を図 11及び図 12を用 Vヽて説明する。図 11は 第 3の実施形態における折畳式携帯無線機の斜視図を示して 、る。図 11にお 、て 図 8と同一の符号を付すものは同一の動作を行い説明を省略する。
[0057] 図 11に示す本実施形態の折畳式携帯無線機は図 8に示す第 2の実施形態におけ る構成に第 1のリアクタンス部 301及び第 2のリアクタンス部 302をカ卩えた構成である
[0058] 本実施形態の折畳式携帯無線機では第 1の切替部 110及び第 2の切替部 201は それぞれリ第 1のァクタンス部 301及び第 2のリアクタンス部 302を介して動作する。 [0059] ここで、第 1のアンテナを選択し、かつ第 1のリアクタンス部 301、第 2のリアクタンス 部 302共に電気的に開放した場合を「第 5の状態」、 100ηΗ、 ΙΟΟηΗと設定した状 態を「第 6の状態」と設定する。
[0060] 図 12に閉じた状態における第 1のアンテナの VSWR周波数特性を示す。
[0061] 曲線 (グラフ） 303は第 5の状態における VSWR周波数特性を示す。曲線 (グラフ） 304は第 6の状態における VSWR周波数特性を示す。
[0062] 図 12に示すように第 6の状態の方が広い周波数特性を得られている。このときの V SWR4となる帯域幅はそれぞれ、約 200MHz、約 300MHzである。
[0063] リアクタンス素子を介して接続された第 1及び第 2の導体板 102、 103は無給電素 子となる。その結果、アンテナ素子 107と第 1及び第 2の導体板の間に電磁的相互作 用が発生し、第 1のアンテナの帯域幅を拡大することができる。
[0064] このことから、本実施形態における折畳式携帯無線機の効果は上下筐体の回路基 板の一部を折畳式携帯無線機の開閉状態により電気的にリアクタンス素子を介して 短絡、開放状態と切替えることで、回路基板の一部をアンテナ素子 107に対する無 給電素子として利用し、開いた状態のアンテナ利得を低下させることなく閉じた状態 のアンテナ性能をさらに向上させることができる。この場合、例えば、第 2の実施形態 の利得に対してアンテナの帯域幅を 100MHz程度改善することができる。
[0065] なお、リアクタンス部に設定されるリアクタンス定数は、アンテナ素子 107にとつて無 給電素子として動作する構成であれば、どのような組合せであっても同等の効果が 得られる。
[0066] (第 4の実施形態）
第 4の実施形態の折畳式携帯無線機を図 13、図 14及び図 15を用いて説明する。 図 13は第 4の実施形態における折畳式携帯無線機の側面図を示している。図 13に おいて図 1と同一の符号を付すものは同一の動作を行い説明を省略する。
[0067] 図 13に示す本実施形態の折畳式携帯無線機は図 11に示す第 3の実施形態にお ける構成に接続地線 401を加えた構成である。
[0068] 接続地線 401は例えば厚さ O.lmmの導体で構成され、回路基板 105の左側上端 部近傍力も第 1の導体板 102の左側下端部に向力つて接続導体 108に沿った状態 で配置される。その寸法は、例えば縦 30mm、横 5mmで設定され、第 1の導体板 10 2には接続しない。このとき、第 1のアンテナの接地導体として動作する回路基板 105 は接続地線 401により間隔 402だけ拡張された状態で動作する。
[0069] 図 14は閉じた状態における第 1のアンテナの VSWR周波数特性を示している。こ こで、第 1のアンテナを選択し、かつ接続地線 401が無い状態を「第 7の状態」、第 1 のアンテナを選択し、かつ接続地線 401を備えた状態を「第 8の状態」と設定する。
[0070] 曲線 (グラフ) 403は第 7の状態、曲線 (グラフ) 404は第 8の状態における VSWRの 周波数特性を示して!/、る。このように第 8の状態の方が第 7の状態に比べ広 、周波数 帯域幅を得られている。 VSWRが 4となる帯域幅はそれぞれ約 300MHz、約 350M Hzとなり、第 8の状態の方が第 7の状態に比べ約 50MHz広い。特に低周波数帯域 での帯域幅が拡大している。
[0071] 図 15は第 7、第 8の状態における自由空間 X—Z面指向性を示している。
[0072] ここで、曲線 (グラフ) 405は第 7の状態、曲線 (グラフ) 406は第 8の状態における X —Z面指向性をあらわして 、る。このように第 8の状態の方が第 7の状態に比べ高 ヽ アンテナ性能を得られている。この場合の PAG (pattern average gain )はそれぞれ 約— 7dB、約—6. 5dBとなり、第 8の状態の方が第 7の状態に比べ約 0. 5dB高い。
[0073] このことから、本実施形態における折畳式携帯無線機によれば、アンテナの接地導 体として動作する回路基板に接続地線を接続することで、接地導体の電気長を長く みせ、開 、た状態のアンテナ利得を低下させることなく閉じた状態のアンテナ性能を さらに向上させることができる。この場合、アンテナ利得を約 0. 5dB改善することがで きる。
[0074] なお、接続地線 401は回路基板 105に対して +Z方向に長さを追加できる構成で あれば、どのような組合せであっても同等の効果が得られる。
[0075] (第 5の実施形態）
第 5の実施形態の折畳式携帯無線機を図 16、図 17を用いて説明する。図 16は第 5の実施形態における折畳式携帯無線機の側面図を示している。図 16において図 1 3と同一の符号を付すものは同一の動作を行い説明を省略する。
[0076] 図 16に示す本実施形態の折畳式携帯無線機は図 13に示す第 4の実施形態にお ける構成に第 1の接触部 501及び第 2の接触部 502を加えた構成である。
[0077] 第 1の接触部 501は第 1の導体板 102上で、第 2の導体板 103と対面する面の第 1 の切替部 110の近傍に配置される。第 1の接触部 501は例えば伸縮性を持った長さ
3mmの金属製のピンで構成され、表面には導電性の高 、金メッキが施される。
[0078] 第 2の接触部 502は回路部 105上のアンテナ素子 107と対面する辺の第 2の切替 部 201の近傍かつ本実施形態の折畳式携帯無線機が閉じた状態において、第 1の 接触部 501と接触する場所に配置される。
[0079] 第 2の接触部 502は第 1の接触部 501と安定して接触するパネ状の金属で構成さ れ、表面には導電性の高い金メッキが施される。
[0080] ここで、第 1のアンテナを選択し、第 1の接触部 501及び第 2の接触部 502が無い 状態を「第 9の状態」、配置した場合を「第 10の状態」と設定する。
[0081] 図 17は第 9、第 10の状態における自由空間 X—Z面指向性を示している。
[0082] ここで、曲線 (グラフ） 503は第 9の状態、曲線 (グラフ） 504は第 10の状態における
X—Z面指向性をあらわしている。このように第 10の状態の方が第 9の状態に比べ高 いアンテナ性能を得られている。この場合の PAG (pattern average gain )はそれぞ れ約—6. 5dB、約—6. OdBとなり、第 10の状態の方が第 9の状態に比べ約 0. 5dB 高い。
[0083] このことから、本実施形態における折畳式携帯無線機によれば、第 1の導体板と回 路基板を閉じた状態で接続させることで、アンテナの接地導体に流れる逆相の電流 成分を低減させ、開 、た状態のアンテナ利得を低下させることなく閉じた状態のアン テナ性能をさらに向上させることができる。この場合、第 4の実施形態に対してアンテ ナの利得を約 0. 5dB改善することができる。
[0084] なお、接触部は閉じた状態で安定して接触する構成であれば、どのような組合せで あっても同等の効果が得られる。また、導電性が確保できるのであれば衝撃吸収性 のある導電性ゴム及び導電性クッションを用いても同等の効果が得られる。
[0085] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。 [0086] 本出願は、 2004年 6月 29日出願の日本特許出願（特願 2004— 190928)に基づ くものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0087] 以上の述べたように、本発明に係る折畳式携帯無線機によれば、開 、た状態のァ ンテナ利得を低下させることなく閉じた状態のアンテナ性能をさらに向上することがで き、携帯電話における待ち受け状態での特性改善等に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 上筐体部と、下筐体部とが回動可能に接続された折畳機構を有する携帯無線機で あって、前記上筐体内に設けられた第 1の導体板及び第 2の導体板と、前記下筐体 内に設けられた、アンテナ素子と、回路基板と、前記第 1の導体板と前記回路基板と を接続する給電系と、前記上筐体部と前記下筐体部との開閉状態を検出する検出 部と、前記検出部の検出結果に応じて前記第 1の導体板と第 2の導体板とを電気的 に開放するか又は短絡するかを切替える切替手段と、を備えることを特徴とする折畳 式携帯無線機。
[2] 前記下筐体内に前記アンテナ素子と回路基板及び第 2の回路基板とを備え、前記 検出部の検出結果に応じて前記第 1の回路基板と前記第 2の回路基板とを電気的に 開放するか又は短絡するかを切替える第 2の切替手段を備えることを特徴とする請求 項 1記載の折畳式携帯無線機。
[3] 前記切替手段は所定のリアクタンス素子を介して接続されることを特徴とする請求 項 1又は 2記載の折畳式携帯無線機。
[4] 前記回路基板を介して前記アンテナ素子と対辺となる箇所に所定の長さを持つ導 電体が電気的に短絡されることを特徴とする請求項 1、 2又は 3記載の折畳式携帯無 線機。
[5] 閉じた状態において前記第 1の導体板と前記回路基板との間を電気的に接続する 接続手段を備えることを特徴とする請求 1、 2、 3又は 4記載の折畳式携帯無線機。
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