1 携帯電話装置
2 操作部側筐体部
3 表示部側筐体部
4 ヒンジ機構
40 基板
41 RFID部
42 リアケース部
50 磁界アンテナ
51 RFIDチップ
52 コンデンサ
70 メインアンテナ
80 帯域阻害素子

 以下、本発明の実施の形態について説明� ��る。

 図1は、本発明に係る携帯無線機の一例で ある携帯電話装置1の外観斜視図を示す。な� �、図1は、いわゆる折り畳み型の携帯電話装� ��の形態を示しているが、本発明に係る携帯� ��話装置の形態としては特にこれに限られな� ��。

 携帯電話装置1は、操作部側筐体部2と、� �示部側筐体部3と、を備えて構成される。操� ��部側筐体部2は、表面部10に、操作ボタン群1 1と、携帯電話装置1の使用者が通話時に発し� ��音声が入力される音声入力部12と、を備え� �構成される。操作ボタン群11は、各種設定や 電話帳機能やメール機能等の各種機能を動作 させるための機能設定操作ボタン13と、電話� ��号の数字やメール等の文字等を入力するた� ��の入力操作ボタン14と、各種操作における� �定やスクロール等を行う決定操作ボタン15と 、から構成されている。

 また、表示部側筐体部3は、表面部20に、� ��種情報を表示するためのディスプレイ21と� �通話の相手側の音声を出力する音声出力部22 と、を備えて構成されている。

 また、上述した操作ボタン群11、音声入� �部12、ディスプレイ21及び音声出力部22は、� �述する処理部62を構成している。

 また、操作部側筐体部2の上端部と表示部 側筐体部3の下端部とは、ヒンジ機構4を介し� ��連結されている。また、携帯電話装置1は、 ヒンジ機構4を介して連結された操作部側筐� �部2と表示部側筐体部3とを相対的に回転する ことにより、操作部側筐体部2と表示部側筐� �部3とが互いに開かれた状態(開放状態)にさ� �たり、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3と が折り畳まれた状態(折畳み状態)にされたり� ��ることができる。

 図2は、操作部側筐体部2の一部を分解し� �斜視図を示している。操作部側筐体部2は、� ��2に示すように、基板40と、RFID部41と、リア� ��ース部42と、充電池43と、充電池カバー44と� ��から構成されている。

 基板40は、所定の演算処理を行うCPU等の� �子が実装されており、操作ボタン群11がユー ザにより操作が行われたときに、所定の信号 がCPUに供給される。

 RFID部41は、第1の使用周波数帯により外部 装置と通信を行う磁界アンテナ50(第1のアン� �ナ部)と、磁界アンテナ50により通信される� �報に対して所定の処理を行うRFIDチップ51(第1 の情報処理部)と、から構成されている。な� �、RFIDチップ51は、図2に示すように、RFID部41� ��対向する基板40上に配置されている。また� �RFID部41の詳細については後述する。

 リアケース部42は、ヒンジ機構4を固定す� ��ヒンジ機構固定部42Aと、第1の使用周波数帯 よりも高い周波数帯である第2の使用周波数� �により通信を行うメインアンテナ70(第2のア� ��テナ部)を収納するメインアンテナ収納部42B と、充電池43を格納する充電池格納部42Cと、R FID部41を固定するRFID部固定部42Dとを備えてい る。なお、メインアンテナ70の詳細について� ��後述する。

 図3は、携帯電話装置1の機能を示す機能� �ロック図である。携帯電話装置1は、図3に示 すように、RFID部41により構成されている第1� �通信部60と、外部の端末と通信を行う第2の� �信部61と、第2の通信部61により通信される情 報を処理する処理部62と、を備えている。

 第1の通信部60は、上述したRFID部41により� ��成されており、第1の使用周波数帯(例えば� �13.56MHz)により外部装置と通信を行う磁界ア� �テナ50と、RFIDチップ51と、調整用のコンデン サ52と、から構成される。

 磁界アンテナ50は、例えば、PET(polyethylene� �terephthalate)材料からなるシート上に複数回渦 巻き状に巻かれたコイルを備えており、外部 装置から送信される第1の使用周波数帯の信� �を受信する。

 RFIDチップ51は、磁界アンテナ50で受信さ� �た信号によって誘起された電力に基づいて� �定の電圧を生成する電源回路53と、磁界アン テナ50により通信される信号に対して変調処� ��又は復調処理等の信号処理を行うRF回路54と 、所定の演算処理を行うCPU55と、所定のデー� ��が格納されているメモリ56と、を備えてい� �。電源回路53は、例えば、DC-DCコンバータに� ��り構成されている。

 ここで、第1の通信部60の動作について説� ��する。

 磁界アンテナ50は、外部に設置されてい� �リーダ・ライタ装置に対して、所定距離ま� �接近したときに、当該リーダ・ライタ装置� �ら送信される電波(第1の使用周波数帯である キャリア周波数(例えば、13.56MHz)により変調� �れている)を受信する。なお、コンデンサ52� �、第1の使用周波数帯の電波が磁界アンテナ5 0を介してRF回路54に供給されるように、所定� ��調整(チューニング)がされている。

 また、磁界アンテナ50により電波が受信� �れると、電磁誘導作用により起電力が発生� �る。

 電源回路53は、電磁誘導作用により発生� �た起電力から所定の電源電圧を生成し、RF回 路54と、CPU55と、メモリ56とにその電源電圧を 供給する。また、RF回路54と、CPU55と、メモリ 56とは、電源回路53から所定の電源電圧が供� �されることにより停止状態から起動状態に� �行する。

 RF回路54は、磁界アンテナ50を介して供給� ��れた第1の使用周波数帯の信号に対して復調 等の信号処理を行い、処理後の信号をCPU55に� ��給する。

 CPU55は、RF回路54から供給された信号に基� ��いて、メモリ56にデータを書き込む、又は� �メモリ56からデータを読み出す。CPU55は、メ� ��リ56からデータを読み出した場合には、当� �データをRF回路54に供給する。RF回路54は、メ モリ56から読み出されたデータに対して変調� ��の信号処理を行い、磁界アンテナ50を介し� �外部のリーダ・ライタ装置に送信する。

 また、第1の通信部60は、上述では、電源� ��を有さない、いわゆる受動型(Passive)の誘導� ��磁界方式(電磁誘導方式)であるものとして� �明を行ったが、これに限られず、受動型の� �互誘導方式(電磁結合方式)又は放射電磁界方 式(電波方式)であっても良いし、又は、電源� ��を有する能動型(Active)であっても良い。ま� �、第1の通信部60のアクセス方式として、リ� �ド・ライト型であるものとして説明を行っ� �が、これに限られず、リードオンリー型や� �ライトワンス型等であっても良い。

 また、第2の通信部61は、図3に示すように 、第1の使用周波数帯よりも高い周波数帯で� �る第2の使用周波数帯により外部装置と通信� ��行うメインアンテナ70と、変調処理又は復� �処理等の信号処理を行う通信処理部71(第2の� ��報処理部)と、を備える。また、第2の通信� �61は、充電池43から電源の供給を受けている� ��

 メインアンテナ70は、第2の使用周波数帯( 例えば、800MHz)で外部装置と通信を行う。な� �、本実施の形態では、第2の使用周波数帯と� ��て、800MHzとしたが、これ以外の周波数帯で� ��っても良い。また、メインアンテナ70は、� �2の使用周波数帯の他に、第3の使用周波数帯 (例えば、2GHz)に対応できる、いわゆるデュア ルバンド対応型による構成であっても良いし 、さらに、第4の使用周波数帯にも対応でき� �複数バンド対応型により構成されていても� �い。

 通信処理部71は、メインアンテナ70によっ て受信した信号を復調処理し、処理後の信号 を処理部62に供給し、あるいは処理部62から� �給された信号を変調処理し、メインアンテ� �70を介して外部装置に送信する。

 また、処理部62は、図3に示すように、操� ��ボタン群11と、音声入力部12と、ディスプレ イ21と、音声出力部22と、所定の演算処理を� �うCPU72と、所定のデータが格納されているメ モリ73と、所定の音処理を行う音響処理部74� �、所定の画像処理を行う画像処理部75と、被 写体を撮像するカメラモジュール76と、着信� ��等が出力されるスピーカ77と、を備えてい� �。また、処理部62は、充電池43から電源の供� ��を受けている。なお、携帯電話装置1は、図 3に示すように、CPU55とCPU72とが、信号線Sで結 ばれており、信号線Sを介して第1の通信部60� �より処理された情報が画像処理部75に供給さ れ、画像処理部75により処理された情報がデ� ��スプレイ21に表示される構成となっている� �

 また、図4は、RFID部41の磁界アンテナ50と� ��メインアンテナ70との位置関係を示す図で� �る。なお、図4では、リアケース部42が省略� �れている。

 図4に示すように、磁界アンテナ50と、メ� ��ンアンテナ70とは、近接(数mm)して配置され� ��いる。このように、二つのアンテナが近接� ��置されていると、干渉による問題が生じる� ��

 具体的には、磁界アンテナ50は、使用周� �数帯(13.56MHz)以外に低次及び高次に周期的に� ��次共振点を有する。特に、高次の副次共振� ��(以下、高次共振点と呼ぶ。)がメインアン� �ナ70の使用周波数帯(800MHz等)に重なってしま� ��と、メインアンテナ70の利得が劣化してし� �う(詳細は、図10を用いて後述する。)。

 そこで、本発明に係る携帯電話装置1は、 磁界アンテナ50をメインアンテナ70の無給電� �子として利用することにより、メインアン� �ナ70の使用周波数帯における利得を向上させ るような構成を採っている。

 具体的には、携帯電話装置1は、図5に示� �ように、磁界アンテナ50の所定位置にビーズ (beads)や並列共振回路で構成される帯域阻害� �子80(高周波遮断手段)を付加するパターン(A1� ��A2、A3、B1、B2、B3)が設けられている。なお� �パターン(A1、A2、A3、B1、B2、B3)は、帯域阻害 素子80が付加される各端子を示している。ま� ��、図5においては、帯域阻害素子80は、磁界� ��ンテナ50を構成する各線ごとに付加される� �のとして示しているが、本発明は、これに� �られず、図6に示すように、1線のみにパター ン(A4、B4)が設けられる構成であっても良い。

 また、パターンには、磁界アンテナ50の� �次共振点を低減可能な定数に調整された帯� �阻害素子80が付加されるものとする。

 ここで、帯域阻害素子80の機能について� �明する。帯域阻害素子80は、図7に示すよう� �、高周波数帯域(800MHz付近)ではインピーダン スが高い(R成分が大きい)特性を有し、また、 低周波数帯域(13MHz付近)ではインピーダンス� �低い(R成分が小さい)特性を有している。つ� �り、帯域阻害素子80は、高周波数帯域におい ては、高周波信号を熱に変換して吸収する性 質を有する。したがって、磁界アンテナ50の� ��次の副次共振点(13.56MHz×n)がメインアンテナ 70の使用周波数帯(800MHz)に重なるような場合� �は、磁界アンテナ50の800MHz付近の高次の副次 共振点がインピーダンスの極大値となるよう な帯域阻害素子80を磁界アンテナ50に付加す� �ように構成すれば、磁界アンテナ50の800MHz付 近の高次の副次共振点の周波数成分を好適に 低減することができ、もって当該高次の副次 共振点がメインアンテナ70の使用周波数帯に� ��なってメインアンテナ70の利得が劣化して� �まうのを好適に抑制することができる。

 また、磁界アンテナ50は、メインアンテ� �70に近接する側における一方の帯域阻害素子 80から他方の帯域阻害素子80により構成され� �エレメント(図5及び図6中の破線で囲まれる� �域Z)が、メインアンテナ70の無給電素子とな� ��ように構成されている。なお、以下、当該� ��レメントを無給電素子という。

 具体的には、無給電素子は、メインアン� ��ナ70の使用周波数帯の半波長(λ/2)又は4分の1 波長(λ/4)分の長さになるように構成されてい る。このように、無給電素子がメインアンテ ナ70の半波長又は4分の1波長となるように構� �されることにより、磁界アンテナ50のエレメ ントの長さを不必要に長くする必要がなく、 設計上都合が良い。なお、無給電素子は、メ インアンテナ70の使用周波数帯の半波長(λ/2)� ��は4分の1波長(λ/4)分の長さに限られず、他� �長さ、例えば、メインアンテナ70の使用周波 数帯の2倍又は4倍の長さ等であっても良く、� ��該長さに応じて、磁界アンテナ50のエレメ� �ト上に帯域阻害素子80が配置される。

 このようにして、磁界アンテナ50の所定� �置に帯域阻害素子80が設置されるパターンを 設けておき、好適に定数を調整した帯域阻害 素子80を当該パターンに設置することにより� ��磁界アンテナ50の一部をメインアンテナ70の 無給電素子にすることができる。

 また、無給電素子は、上述したように、� ��インアンテナ70の使用周波数帯に応じた所� �の長さであり、メインアンテナ70と電磁結合 することにより電流(高周波信号)が集中して� ��れる構成となっている。

 また、帯域阻害素子80により磁界アンテ� �50の高次の副次共振点を低減することにより メインアンテナ70の利得劣化を低減すること� ��できる。なお、高次の副次共振点の低減を� ��ーパスフィルタ等を用いて行う手段も効果� ��ではあるが、近くにGNDパターンを設ける必� ��があるため、ビーズや並列共振回路等によ� ��構成される帯域阻害素子80を用いる構成の� �が有利である。

 したがって、本発明に係る携帯電話装置1 は、磁界アンテナ50の所定位置に帯域阻害素� ��80が設けられることにより、給電素子であ� �メインアンテナ70から所定距離離れた位置に 、メインアンテナ70の使用周波数帯の所定波� ��分の長さを有する無給電素子が存在するこ� ��になり、メインアンテナ70の使用周波数帯� �おける利得を向上させることができる。こ� �は、メインアンテナ70側からみると、磁界ア ンテナ50の所定位置に設けられている帯域阻� ��素子80の部分(無給電素子の両端部分)を開放 端であるとみなすことができ、無給電素子と メインアンテナ70との間で電磁結合が行われ� ��メインアンテナ70から輻射(放射)される使用 周波数帯の信号が無給電素子により吸収され 、当該輻射された信号がメインアンテナ70側� ��反射されないためである。

 また、帯域阻害素子80は、図8に示すよう� ��、フェライトコアにより構成されていても� ��い。

 また、RFID部41では、磁界アンテナ50のリ� �クタンス(L)値と、コンデンサ52のリアクタン ス(C)値とにより共振(同調)周波数を調整し、1 3.56MHzに合わせている。ここで、L値は、磁界� ��ンテナ50の大きさや巻き数、又は、周囲に� �けられている材料(磁性体や誘電体)の有無、 若しくは周囲の金属との距離により決定され る値である。

 また、帯域阻害素子80は、浮遊容量が小� �いので(数pF程度)、磁界アンテナ50の使用周� �数に影響を与えることはない。

 また、本発明によれば、帯域阻害素子80� �磁界アンテナ50の所定位置に付加することに より、メインアンテナ70の使用周波数帯にお� ��る利得を向上させることができるので、磁� ��アンテナ50の設計において、その大きさ巻� �数、周囲に設けられている材料の有無、周� �の金属との距離に係らず自由に設計を行う� �とができる。

 また、図9には、磁界アンテナ50のアンテ� ��パターンの所定位置に帯域阻害素子80を付� �した場合(本発明に係る携帯電話装置1)にお� �て、500MHz~2.5GHzの周波数によりVSWR(Voltage Stand ing Wave Ratio)を測定したときの結果を示し、� ��た、図10には、磁界アンテナ50に帯域阻害素 子80を付加しない場合(従来の携帯電話装置)� �おいて、500MHz~2.5GHzの周波数によりVSWRを測定 したときの結果を示す。なお、測定において は、携帯電話装置1のメインアンテナ70の給電 点に測定装置(ネットワークアナライザ)を接� ��して行った。また、使用周波数帯の帯域幅� ��843MHz~925MHz(図9及び図10中A点~B点)と、1.92GHz~2. 18GHz(図9及び図10中C点~D点)の携帯電話装置を� �用して測定を行った。

 図9及び図10から分かるように、磁界アン� ��ナ50の所定位置に帯域阻害素子80を付加しな かった場合(図10)には、843MHz~925MHz(図10中A点~B� ��)内に磁界アンテナ50の高次共振点の影響が� ��れているが(図10中X)、磁界アンテナ50の所定 位置に帯域阻害素子80を付加した場合(図9)に� ��、メインアンテナ70の使用周波数帯におい� �る利得が向上し、さらに、磁界アンテナ50の 高次の副次共振点が帯域阻害素子80により低� ��されるため843MHz~925MHz(図9中A点~B点)内に磁界 アンテナ50の高次共振点の影響が消失してい� ��。さらに、本発明は、メインアンテナ70と� �給電素子とが互いに対向して配列されてい� �ため、無給電素子とメインアンテナ70との電 磁結合がより強固なものとなり、メインアン テナ70の使用周波数帯における利得を向上さ� ��ることができる。

 このようにして、本発明に係る携帯電話� ��置1は、帯域阻害素子80を磁界アンテナ50の� �定位置に付加することにより、磁界アンテ� �50の使用周波数帯(13.56MHz)に影響を与えるこ� �なく、メインアンテナ70の使用周波数帯(800MH z)における利得を向上させることができ、さ� ��には磁界アンテナ50の有する高次共振点に� �る影響を回避することができる。また、従� �においては、異なる使用周波数帯のアンテ� �を複数配置する場合には、互いの干渉を避� �るため、互いのアンテナをできるだけ離し� �筐体内に配置する構成としていたため、筐� �内のスペースの有効活用を図ることができ� �かったが、本発明では、磁界アンテナ50とメ インアンテナ70とを近接配置した構成であっ� ��も互いに利得の劣化を生じないので、デザ� ��ン性を重視しつつ、筐体内のスペースを有� ��活用することができ、また、筐体自身の小� ��化を実現することができる。

 なお、上述した実施の形態では、メイン� ��ンテナ70と、磁界アンテナ50とが近接配置に より干渉が生じ得る場合を想定したが、両ア ンテナの位置関係に係らず、磁界アンテナ50� ��高次共振点による影響が他のアンテナの使� ��周波数帯に影響する場合であれば、本発明� ��有効である。

 また、上述した実施の形態では、第1の使 用周波数帯により外部機器と通信を行う構成 要素としてRFIDを示したが、特にこれに限ら� �ず、メインアンテナ70の使用周波数帯に干渉 が生じ得るような構成要素であれば他のもの であっても良い。

 また、カード機能とリーダ/ライタ機能の 2つの機能を携帯無線機に持たせるべく、受� �型の磁界アンテナと能動型の磁界アンテナ� �2つのアンテナが筐体内に配置されるような� ��成が考えられるが、このように複数のアン� ��ナがメインアンテナ70と併せて筐体内に配� �されるような構成であっても、これら複数� �アンテナの所定位置に帯域阻害素子80が設置 されるパターンを設けておき、好適に定数を 調整した帯域阻害素子80を当該パターンに設� ��することにより、複数のアンテナの一部を� ��れぞれメインアンテナ70の無給電素子とす� �ことができる。ここで、カード機能とは、� �ーダ/ライタ機能を有する外部装置側から受� ��型の磁界アンテナを検出し、データの送受� ��を行う機能をいい、リーダ/ライタ機能とは 、能動型の磁界アンテナ側から自発的に外部 装置を検出し、データの送受信を行う機能を いう。

 図11は、本構成の一例を示す図であり、� �図では、受動型の磁界アンテナ50aの内側の� �域に能動型の磁界アンテナ50bがメインアン� �ナ70と併せて筐体内に配設され、そのいずれ もが帯域阻害素子80(フェライトコア)により� �成される無給電素子(図11中の破線部により� �まれる領域Z1及びZ2)の構成が示されている。 また、図12は、本構成の一例を示す図であり� ��本図では、受動型の磁界アンテナ50aと能動� ��の磁界アンテナ50bがメインアンテナ70と併� �て筐体内に配設され、帯域阻害素子80(フェ� �イトコア)により構成される無給電素子(図12� ��の破線部により囲まれる領域Z3及びZ4)の構� �が示されている。

 このように、無給電素子が受動型の磁界� ��ンテナ50aと能動型の磁界アンテナ50bそれぞ� ��に構成されることにより、給電素子である� ��インアンテナ70から所定距離離れた位置に� �メインアンテナ70の使用周波数帯の所定波長 分の長さを有する無給電素子がそれぞれ存在 することになり、メインアンテナ70の使用周� ��数帯における利得を向上させることができ� ��。

 また、図13に示すように、受動型の磁界� �ンテナ50aと能動型の磁界アンテナ50bがメイ� �アンテナ70と併せて筐体内に配設され、メイ ンアンテナ70の使用周波数帯では磁界アンテ� ��50aと磁界アンテナ50bの周波数帯域を結合し� ��磁界アンテナ50aと磁界アンテナ50bとのそれ� ��れの使用周波数帯では磁界アンテナ50aと磁� ��アンテナ50bの周波数帯域を阻害するように� ��整されたコンデンサ81と接続されていても� �い。

 これにより、メインアンテナ70の使用周� �数帯においては、コンデンサ81により磁界ア ンテナ50aとの磁界アンテナ50bとが高周波的に 結合され、磁界アンテナ50a及び磁界アンテナ 50bの一部が一体となる無給電素子(図13中の破 線部により囲まれる領域Z5)が構成される。し たがって、磁界アンテナ50a及び磁界アンテナ 50bの一部により構成される無給電素子の長さ が各々では足りない場合であってもその長さ を十分に確保し、メインアンテナ70の使用周� ��数帯における利得をさらに向上させること� ��できる。また、磁界アンテナ50aと磁界アン� ��ナ50bのそれぞれの使用周波数帯においては� ��コンデンサ81により磁界アンテナ50aと磁界� �ンテナ50bとのそれぞれの使用周波数帯が高� �波的に阻害されるため、コンデンサ81の存在 に基づいて受動型の磁界アンテナ50aと能動型 の磁界アンテナ50bとの感度が劣化するおそれ が低減される。

 なお、磁界アンテナ50aと磁界アンテナ50b� ��に接続される素子はコンデンサに限られず� ��メインアンテナ70の使用周波数帯では磁界� �ンテナ50aと磁界アンテナ50bとを高周波的に� �合し、磁界アンテナ50aと磁界アンテナ50bと� �それぞれの使用周波数帯ではそれぞれの使� �周波数帯を高周波的に阻害するように調整� �れた素子であれば良い。

 また、本実施形態においては、高周波的� ��遮断された磁界アンテナ50aがコンデンサ81� �より高周波的に結合される対象は、高周波� �に遮断された磁界アンテナ50bであったが、� �発明における当該対象はこれに限らず、コ� �デンサ81により高周波的に遮断された磁界ア ンテナ50aと高周波的に結合されることでメイ ンアンテナ70の無給電素子として機能可能な� ��電性部材であれば良い。これにより、メイ� ��アンテナ70の無給電素子の長さを容易に調� �することができる