JP2002320017A - 携帯無線装置 - Google Patents
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Abstract
減でき、これにより安定した通信を行うことのできる携
帯無線装置を提供すること。 【構成】 スピーカを具備する第1の筐体と、アンテナ
を具備する第2の筐体と、前記第1の筐体と第2の筐体
とを接続し、前記第1の筐体または前記第2の筐体を扇
状に転回自在に軸支する回転機構部とから構成され、前
記アンテナは、前記第2の筐体の上端部に配置される。
Description
無線装置に関する。
て伝送される情報を受信する機能或いは無線による通信
を行う機能等を有する携行可能な無線装置に具備される
アンテナには、通常ホイップアンテナが用いられてい
る。しかし、このホイップアンテナは、無線装置本体か
ら飛び出して設けられていることから、携行時或いは操
作時に損傷を受けることがある。
アンテナとして、モノポールアンテナの頂部に線状素子
を付加し、アンテナの高さを低くしたものが知られてい
る。例えば、L形アンテナやこれに折り返し構造を付加
した逆Fアンテナなどがある。しかしながら、この様な
アンテナは狭帯域であることが知られている。
して頂部の素子を板状化したものがあり、この一つとし
て板状逆Fアンテナがある。しかしながら、このような
アンテナにおいても小形化を進めると狭帯域になってく
ることが知られている。
のT形アンテナを板状化したS形アンテナが提案されて
いる。このアンテナの構造を見ると頂部の素子が給電点
からみて逆FまたはL形アンテナを2つ組み合わせたよ
うな形状になっており、この構造がS形アンテナを広帯
域特性としている要因の一つであると考えられる。
低姿勢化して用いるには以下に示すような問題点が生じ
る。この問題点は本願発明者らによって今回初めて明ら
かにされたものである。
な負荷を取り付けたアンテナでは、一般に短縮化された
モノポールアンテナ部分の電流が放射に寄与する成分で
あると考えられる。従って、アンテナの低姿勢化により
モノポール上の電流の総和が減ることにより放射抵抗は
減少し、これによってアンテナの共振時のQ値が高くな
り、同時にアンテナの帯域特性は狭帯域になっていくと
予想される。
れるようなアンテナでは、アンテナ上の電流だけではな
く、無線装置筺体上の電流も放射に寄与している。すな
わち、上記の線状アンテナでは普通、アンテナ素子と、
筺体が一種のダイポールアンテナを形成して放射が行わ
れていることが多い。このことはL形またはT形アンテ
ナにおいても同様である。
なる容量素子としても考えられるが、低姿勢化すること
によって、2つのL形アンテナを組み合わせたアンテナ
であると考えられるようになる。従ってモノポールと線
状素子の接合点がずれて接合点からみた線状素子の先端
までの長さが各々異なると、当該アンテナは2つの異な
った周波数で共振点を有するようになる。すなわち、こ
のときには、各々の周波数でL形アンテナの放射特性を
示すことになる。このような現象は2つの共振点におけ
る各々のQが高いときには少しのずれによって生じるこ
とになる。つまり低姿勢化すればするほど、上述した現
象が生じることになる。
容量素子としてのみ働いていた頂部の線状素子は、低姿
勢化を進めると次第に一種の半波長の長さをもつ線路と
みえるようになり、見掛上モノポールの部分はその線路
に給電を行う給電線として働くようになる。
振器として共振を行うようになる。この様な半波長の共
振モードでは、筺体上に流れる電流は、打ち消し合うも
のと考えられる。これによって筺体からの放射が減り、
無線装置全体の放射抵抗は低下する。しかし、線状素子
上や線状素子の下の筺体上に電流が流れるため導体損は
比較的多くなってくる。
上、給電線との整合が取れていても、実際には放射され
る電流成分よりも導体損などになる電流成分が多くなっ
ている場合がある。ここでアンテナが非常に低姿勢で放
射抵抗が低い場合や、この周波数で放射モードの共振が
生じていないときには、この導体損が無視できなくな
り、放射効率の低下が大きくなる。
では、低姿勢によって生じる半波長共振器の共振周波数
と前述のずれによって生じた2つの共振周波数が非常に
近接することになる。よって線状素子と給電線のずれに
よって生じた2つの共振周波数が各々の素子の帯域幅に
比較して比較的離れているときに2つの共振周波数の間
において先程の線状素子上の半波長の共振の状態が優勢
になり、このときアンテナの放射効率は低下する。
点から線状素子の先端までの距離をそれぞれ同じにして
おくことがアンテナの性能の低下を防ぐことになる。
な距離を調整してアンテナを携帯無線装置上に取り付け
ても、アンテナが取り付けられた位置に対する無線装置
筺体の形状の非対称性および他の回路部品の配置の非対
称性によって、線状素子の複数ある端部から、アンテナ
の給電点までの電気的な距離が同一とはならない。
は容量性の素子として表される。この容量的な特性はア
ンテナの先端部分とアンテナの取り付けられている地板
との間に生じるものである。今回、対象としている線状
素子を取り付けて低姿勢化したようなアンテナで、しか
もアンテナ先端部が複数あるようなアンテナにおいて
は、各々の先端部は地板全体との間で、一様に容量性の
特性を生じさせるのではなく、その先端部付近の地板と
強く結合して容量性の特性を生じさせているものと考え
られる。
付近の地板の状態によって、その先端部との付近の地板
との間に生じる容量の値が変わり、さらにこのように容
量の値が各々の素子によって変化するとそれらの素子の
電気長が変わってくることになる。これによって先に述
べたような放射効率の低下現象が生じることになる。
筺体が地板のはたらきをし、さらにはこの筺体上の電流
も放射に寄与している。またアンテナの特性に対して、
筺体を保持する人体の手の影響を低減するためには、ア
ンテナは無線装置の筺体の上の方に配置されることにな
り、アンテナと筺体は非対称的な形になる。これによっ
て線状素子自体のパターンは給電点に対して対称型とな
っているにもかかわらず、上で示したような原因によっ
てこの筺体上ではアンテナの放射効率の劣化が生じるこ
とになる。
アンテナ上に非放射性の電流分布が生じ、アンテナの放
射性能が劣化することが実験により明らかになった。図
26は、発明者らが行った携帯無線装置を模擬した筺体
上のアンテナの入力インピーダンスのスミスチャート上
の軌跡と定在波比の実験結果である。この図26に示さ
れるようにアンテナの中心にアンテナのパターンが対称
型となるように給電点を位置させた場合では、図26
(a)のスミスチャート上に示されているようにアンテ
ナのインピーダンス軌跡にループが生じており、2重共
振が生じている。このとき図中、周波数f0 で見掛上給
電線との整合が取れているように見えるが、このときの
動作効率は、図4の携帯無線装置の放射効率を比較した
図に示すように、整合が取れていない他の部分の周波数
帯よりも最大で6dB程度劣化している。
に、携帯無線装置は小型であることが望ましい。しかし
このように小形化することにより、筐体を保持する使用
者の手および頭部がより一層、アンテナに近接し、アン
テナの放射界に対して影響を及ぼすことが知られてい
る。
春季全国大会B−100において発表された、「FDT
D法を用いた損失姓誘電体近傍にあるダイポールアンテ
ナの解析」や、89年電子情報通信学会秋季全国大会B
−153において発表された、「サーモグラフィによる
UHF帯生体吸収電力分布の推定」や、同じく89年電
子情報通信学会秋季全国大会B−59において発表され
た、「ショルダー形携帯無線装置における人体近接特性
の解析法について」や、同じく89年電子情報通信学会
秋季全国大会SB−2−6において発表された、「目の
電波保護の問題について」または91年電子情報通信学
会春季全国大会B−311において発表された、「FD
TD法による眼球内SARの数値計算」などや、発明者
らが90年電子情報通信学会秋季全国大会B−108に
おいて発表した、「損失性誘電体柱近傍におかれたアン
テナの放射効率」などに詳しい。
減する方法の一つとして人体の方向に放射を行わないこ
とが考えられる。このように人体方向に指向性を持たな
いようにするためには、アンテナは指向性を有するもの
でなくてはならない。このような特性を有するアンテナ
で簡単な構成のものとしてアンテナとその近傍に無給電
素子を並べてアレー化したものがある。このアンテナと
無給電素子の配置の設定のしかたによって任意の放射指
向性を得ることができる。しかし人体頭部も高周波的に
は、ある程度導電性の性質を有することから、アンテナ
が通常の無線装置筐体のように天辺に配置されているよ
うな場合、人体頭部表面上にこのアンテナの電気的射像
が生じ、上記のアンテナ素子間で配置を設定することに
よって得た放射界も、この頭部上の射像によって大きく
変動を来し、所望の指向特性が得られなくなることがあ
る。
の電流に対して筐体上に接する手と頭部が直接相互作用
をおこしてしまうといった問題がある。特にアンナテが
四分の一波長のモノポールアンテナや板状逆Fアンテナ
などのアンテナでは、筐体上に流れる高周波電流が比較
的大きく、この電流が無線装置全体から見た放射界に比
較的大きく寄与することから、このような人体による影
響は無視できない。これを解決する方法としては、アン
テナが接合している筐体と、人体が直接触れる筐体とを
高周波的に分けるといった方法が考えられるが、小型の
無線装置では上記のように分割した筐体が近接してしま
うために、高周波的にこれを切断することは比較的困難
である。またこの高周波的な切断を行うためにかなり無
線装置筐体が大きくなってしまうといった問題があっ
た。
ナとして図46に示すようなバラン付きスリーブモノポ
ールアンテナが提案されている。このアンテナは、四分
の一波長程度の長さの円筒型の導体(ここではこの円筒
部分をバランとよんでいる。)217aによって高周波
電流に対するチョーク効果がある。従って、他のアンテ
ナに比べると無線装置の筐体上に高周波電流をあまり流
さないといった特徴があり、筐体近傍の人体による影響
を低減するアンテナとして有望視されてきた。しかしこ
のアンテナを、実際に用いる場合にはその構造を保つた
め、同軸給電線の外側に円筒型の誘電体217bをかぶ
せ、さらに四分の一波長程度の円筒型の導体、すなわち
バラン217aとを被せた構造となり、複雑な構造とな
ってしまう。これによってアンテナ素子自体に柔軟性を
持たせることが出来にくくなることから、携行時等にア
ンテナが破損しやすい、また小形化がしにくいなどの問
題点があった。
る方法の一つとしてバランを外してしまうことが考えら
れる。このときの放射界の変化について図43を参照し
て説明する。
外した場合のアンテナの放射パターンである。ここでア
ンテナは筐体上に四分の一波長の給電線とその先に四分
の一波長のアンテナ線を繋げただけであり、このアンテ
ナが導体でできた筐体上に接合されているものである。
長さ的には、給電線とアンテナ素子は半波長の長さのダ
イポールアンテナに相当する。しかし図44に示すダイ
ポールアンテナの放射界と図43のパターンはかなり異
なっていることがわかる。この原因は、給電線とアンテ
ナ素子の接合点にある給電点から給電線の外導体の外側
に流れ出た電流が給電線と筐体の接合点で止まらず、筐
体上に流れ込んでおり、この筐体上の電流からの放射が
アンテナの放射界に影響を与えていることによるものと
考えられる。ここで筐体は長さがほぼ一波長であったた
め、アンテナと筐体からの放射は、図45に示した三分
の二波長のダイポールアンテナに類似してしまってい
る。
り無線装置の放射界は、所望であった図44に示す半波
長ダイポールアンテナの放射界から、かなり異なってし
まったばかりでなく、筐体上に高周波電流が流れ込んで
しまうと考えられることから、これに密着する人体頭部
や手との間で相互に影響を与え合うことになる。
頂部容量負荷付きアンテナでは、携帯無線装置など有限
な大きさで、しかもアンテナの取り付け位置に対して、
無線装置筺体の形状が非対称的な場合、アンテナ特性が
劣化するといった問題点があった。
着する頭部とアンテナの間に、相互作用が生じてしまう
ことにより通信性能が著しく劣化するといった問題点が
あった。また携帯無線装置のアンテナにはこの相互作用
を低減するものとしてスリーブアンテナが提案されてい
たが比較的複雑な構造となるため、実際の適用が難しい
との問題点があった。
で、アンテナに生じていた人体との相互作用を低減で
き、これにより安定した通信を行うことのできる携帯無
線装置を提供することを目的とする。
本願発明は、スピーカを具備する第1の筐体と、アンテ
ナを具備する第2の筐体と、前記第1の筐体と第2の筐
体とを接続し、前記第1の筐体または前記第2の筐体を
扇状に転回自在に軸支する回転機構部とから構成され、
前記アンテナは、前記第2の筐体の上端部に配置される
ことを要旨とする。
されている高周波電流が流れる第2の筐体と人体に密着
するスピーカが上端部に配置されている第1の筐体の2
つの筐体を有している。さらに回転機構部により第1の
筐体または前記第2の筐体を扇状に転回自在に軸支する
ことから、通話時にはアンテナおよび筐体上の高周波電
流およびアンテナから放射される電磁波から人体を離す
ことができ、さらにポケット収納時などには回転機構部
により折り畳むことにより、使用者の都合に合わせてそ
の転回角度を決定すると共に、無線装置全体の大きさを
設定することとができる。またさらにこの回転機構部な
どにあらかじめ計算または測定などによって得た、アン
テナと人体間の距離をパラメータとした最大指向性利得
特性などを表示することにより、使用時に自分がどの程
度放射界に影響を与えているかを知ることが可能とな
る。
電線のうち筐体との接点から四分の一波長だけを筐体に
平行に配置し、これによって高周波電流に対するチョー
ク部を形成することにより無線装置の筐体上に流れ込も
うとする高周波電流を抑制する。さらに給電線の残りの
部分の四分の一波長のアンテナ素子とによって等価的に
ダイポールアンテナを形成する。このことにより人体か
ら高周波電流の最大振幅の位置を離すことができる。以
上のことからバラン付きスリーブモノポールアンテナに
比べて簡単な構造で同様の効果が得られる。
て説明する。図1は本発明に係る携帯無線装置の外観の
要部構成を示す斜視図である。
置1は導体で構成される無線機筺体3と、この無線機筺
体3に平行に配置され一体に構成される第1の素子とし
ての第1の帯状導体素子と第2の素子としての第2の帯
状導体素子からなるアンテナ5を設けてなる。
素子と第2の帯状導体素子の接合部若しくは境界部に給
電点7が設けられ、この給電点7に接続され無線機筺体
3から伸びる給電線7Aを介して給電が行われる。
導体素子と第2の帯状導体素子の各々の先端までの距離
は使用する周波数の4分の1波長程度の長さであり、さ
らにアンテナ5の筺体3からの高さは、8分の1波長以
下であり、また第1の帯状導体素子と第2の帯状導体素
子の少くともいづれかの素子に、当該第1の帯状導体素
子と第2の帯状導体素子との電気長を同一にするための
手段が具備されている。
電点7をアンテナ5の中央からオフセットして位置させ
ることによって2重共振を無くしたものであるが、図3
に示されるように、2重共振していたときと比較して5
dB程度放射効率が改善されている。すなわち、給電点
7をアンテナ5の中央からオフセットして位置させるこ
とによってアンテナ5の給電点7を中心としたときの当
該中心からアンテナ素子の2つの端a,bまでの電気長
を補正し、2重共振を無くし、放射効率の低下を防いで
いる。
模式図である。アンテナ5で受信された電波は共用器1
1で、受信回路13に送られ、復調の後、スピーカ,C
RT等の出力装置15にその情報信号を送る。逆にマイ
クロホン,キーボード等の入力装置7から入力された信
号は、送信回路19に送られ、変調,増幅の後共用器1
1を介してアンテナ5から送信される。なおこの携帯無
線装置1はアンテナ5を送受兼用としたが、受信送信各
々に個別にアンテナを設けても良く、そのとき共用器1
1は省略することができる。またもちろん送信系、受信
系にアンテナを直接つけて、各々の系だけをそれぞれ筺
体内に構成して携帯送信機または、携帯受信機としても
良い。
実施例について図6を参照して説明する。この第2の実
施例は、図1に示すアンテナ5の給電点7に地板との間
に、図6に示すような短絡線27aを設けることにより
折り返し構造にして、整合を簡単に行う方法である。こ
の場合も前述した給電点7の場合と同様の現象が生じる
が、同様に折り返し部の短絡線27aを給電点7と同じ
方向に同じ量だけオフセットすることによって共振現象
を避け、アンテナの性能の劣化を防ぐことができる。
実施例は、アンテナ25の外に引出し式アンテナ25A
が付け加えられており、この引出し式アンテナ25Aを
設けることによってアンテナ切り替えダイバシチが可能
となる。また引出し式アンテナ25Aを引き出すことに
よって、自動的にアンテナの給電がアンテナ25から引
出し式アンテナ25Aへと切り替わるようにしておけ
ば、強電界領域では小型アンテナであるアンテナ25
を、また弱電界域では引出し式アンテナ25Aを引き出
して使用することによってアンテナ切り替えを行いなが
ら安定した通信を行なうことができる。
成した銅箔膜をエッチングによって切り込みを入れて制
作されている。この切り込みによってリボン状になって
いる帯状素子は、周囲長が一波長程度で電気長がほぼ半
波長となっている。例えば、この場合誘電体基板は、
0.8mm厚のテフロン(登録商標)基板などを用いると
よい。
るように、中心線aより図中、右手方向に距離bだけず
らして給電点27b及び短絡線27aの中心が位置する
ように設置されている。またさらに、切り込みの長さを
給電点からみた2つの素子で異なるように構成してい
る。これによって給電点から見た2つの端までの両素子
の電気長を同じ長さに補正して、2重共振を無くしてい
る。
して、給電点bをどれだけシフトしたときに最も本発明
の効果を奏するかは、使用する電波の波長とアンテナの
大きさとの相対関係により決定される。現在の実験で
は、例えば周波数800MHzで、アンテナの包絡形状
を20mm×35mmとしたときに、アンテナの物理形
状の中心からλ/50〜λ/100程度シフトさせたと
き、最も放射効率を改善することができる。
る方向であるため、例えば第1の素子、第2の素子の一
方を幅の広い素子とすると、その幅の広い素子の方向に
給電点をより大きくシフトさせると、改善効果を高めら
れる。
導体を用いており、周囲長の和が1波長程度となってい
るが、第1の素子、第2の素子と筐体との間に誘電体を
挿入することにより、第1の素子、第2の素子の物理長
を短くして本発明と同様の効果を持たせることも可能で
ある。
めの形状変更の一例を示す図である。アンテナ25は、
筺体23から給電点27bで給電され、さらに短絡線2
7aによって筺体23に接続されている。また、アンテ
ナ素子25は、切り込みをいれることによって周囲長が
一波長程度になっている。図7では、図7(a)に示さ
れるアンテナ25aの形状を原形とする。図7(b)に
示すアンテナ25bでは図7(a)に示すb1を短くす
ることによって、また図7(c)に示すアンテナ25c
では図7(a)に示すa1を短くすることによって、ま
た図7(d)に示すアンテナ25dでは図7(a)に示
すc1を短くすることによって、それぞれアンテナ25
の給電点27bを中心としたときの、当該中心からアン
テナ素子の両端部までの電気長を補正し、2重共振を無
くし、放射効率の低下を防いでいる。
アンテナ25の電気長を容量の変更によって補正する例
を示す図である。
は、アンテナ25eの一側の素子幅a1 が他方の側の素
子幅a2 よりも幅が広いためa1 の方の素子の容量が増
え、等価的に給電点からa1 の方の素子の電気長が長く
なっているようになっており、これにより左右の素子の
電気長を同じ長さに調整している。
は筺体23に導体による導体凸部29Aを設け、端部A
の方の容量を殖やし、電気長の補正を行っている。また
この場合、この導体凸部29Aは外部に導電体を有する
他の回路部品であっても良い。また、図8(c)に示す
アンテナ25gでは、アンテナ25gの一側の端部Aに
折り曲げ部を設けることにより容量を増加するものであ
り、このとき端部Aの下端部分は筐体23に接触しない
ように距離Lだけ離間するように構成される。さらに、
図8(e)に示すアンテナ25hでは、アンテナ25h
の一側の端部に可変容量29Bを設けることにより、2
重共振をなくすことに対して柔軟に対応できる。
視図である。
J字型を2つ組み合わせ、全体として「逆S字型」に構
成されている。また、アンテナ35の一側の端部Aは導
体凸部39Bとの間で容量的に結合され、一側端Aの電
気的容量を増加させ給電点37bから端部Aまでのアン
テナ素子35の電気長を増加させている。これに対し、
アンテナ素子35の他側の端部Bの下には誘電体39A
が挿入され、これによって端部Bの電気的容量が増加
し、給電点37bから端部Bまでのアンテナ素子35の
電気長を延ばしている。これらによって両方のアンテナ
素子35の電気長を一致させ、2重共振を防いでいる。
によって離間させ、このねじの締め付け具合により誘電
体39Aの厚みを変更して、端部Bの電気容量を変える
ようにしても良い。
して説明する。
3と、回路基板42上に給電線7A、短絡線27aを介
して回路基板42との間に間隙を有して固定されるアン
テナの線状素子45と、筐体43の裏面側(内側)面の
線状素子45と対向する位置に設けられる無給電線状素
子45aとを有し、また無給電素子45aは筐体43の
裏側に例えばエポキシ系接着剤または接着テープなどの
誘電体の固定材44で固定される。アンテナ線状素子4
5と無給電素子45aとは、それぞれの電気長を僅かに
変えておくことにより、各々の素子の共振周波数がわず
かに変化し、アンテナの動作帯域の広帯域化が望める。
短絡線27aと給電線7Aの間隔および太さを変えるこ
とによってアンテナ線状素子45と給電線7Aとの整合
を行うことができる。
を参照して説明する。
側)面にアンテナの線状素子45が設けられる。回路基
板42に給電回路7Aaが設けられ、給電点7を介して
給電される。アンテナ線状素子45は、筐体43上に鍍
金などによって形成される。
素子とこれらに挟まれた直線状の線状素子によって構成
され、さらに給電点7を起点として回路基板上のグラン
ドに終端されているようになっている。またこの給電回
路7Aaは、ばね製の材料でつくられており、この回路
の上の方から力が加わることにより、くの字型の部分が
撓むようになっていることから、この給電回路7Aaが
アンテナ線状素子45に押し付けられるだけで高周波的
に安定した接点を持つことができ、アンテナの特性が不
安定に変化することがなくなる。このように給電回路4
5とアンテナ線状素子5が組み合わされてアンテナが構
成されている。アンテナと給電点との整合は、給電回路
の2つの「くの字形」素子の間隔と「くの字形素子」の
太さを変えることによって行う。
ク製の筐体43の表面側(外側)面に無給電線状素子4
5aが、裏面側(内側)面にアンテナの線状素子45が
それぞれ設けられる。回路基板42上に給電回路7Ab
が設けられ、給電点を介して給電される。アンテナ線状
素子45および無給電線素子45aは、筐体43上に鍍
金などによって形成される。
子とこれらに挟まれた「くの字型」の線状素子によって
構成され、さらに給電回路7Abの一側端の給電点を起
点として回路基板上のグランドに終端されているように
なっている。またこの給電回路7Abは、ばね性の材料
でつくられており、くの字型の部分が撓むようになって
いることから、この給電回路7Abがアンテナ線状素子
45に押し付けられるだけで高周波的に安定した接点を
持つことができ、アンテナの特性が不安定に変化するこ
とがなくなる。このように給電回路7Abとアンテナ線
状素子45が組み合わされてアンテナが構成されてい
る。またさらにここでは無給電素子45aがアンテナ素
子45の筐体を挟んだ裏面に配置されている。アンテナ
線状素子45と無給電素子45aはその電気長を僅かに
変えておくことにより、各々の素子の共振周波数がわず
かに変化し、アンテナの動作帯域の広帯域化が図れる。
る。アンテナ線状素子45、給電点27b、短絡線27
a、誘電体基板29、アンテナ用のグランド41、回路
基板42、回路素子43、溝46、同軸線の給電線47
及びアンテナ素子固定用の突起物49が設けられる。
上は給電点付近のリング状の穴(スルーホール)は誘電
体基板29上にエッチングなどで形成する。またあらか
じめ誘電体基板29には給電点27bに向って溝46が
穿設されており、ここにも鍍金が施されている。この溝
46には同軸線の給電線47が収納される。この同軸線
46の心線は給電点27bに半田付けなどで固定され
る。給電点27bおよび短絡線27aは誘電体基板29
中にスルーホールにより形成される。
誘電体基板29、アンテナ用のグランド41、回路基板
42、アンテナ線状素子45、アンテナ素子固定用の突
起物49、コプラナ形のマイクロストリップ線路51及
び給電線接続用コネクタ53で構成される。
上のコプラナ形のマイクロストリップ線路51の給電線
路は誘電体基板29上にエッチングなどで形成する。ま
たあらかじめコプラナ形のマイクロストリップ線路51
の端部に接続用コネクタ53が半田付けなどで接続され
ており、このコネクタ53を介して回路基板42上の給
電線と給電線51は接続される。また回路基板42上で
誘電体基板29が配置される場所で特に給電線51が通
る場所の周囲を、エッチングなどで誘電体を剥きだしに
しておくことにより、給電線はコプラナ形のマイクロス
トリップ線路として働くことができる。給電線27bお
よび短絡線27aは誘電体基板29中にスルーホールに
より形成される。
3、アンテナ線状素子5、円筒型の導体51、アンテナ
を筐体に固定するコネクタ52、伸縮可能な線状アンテ
ナ素子53、電気的接点54、給電線55で構成され
る。
接点54aがコネクタ52と接続されアンテナ線状素子
5への給電点となる。このとき接点54bは導体円筒5
1の凸部に接触することにより、高周波的に短絡され
る。ここでコネクタ52から導体円筒57内の凸部まで
の距離を約四分の一波長としておくことにより、コネク
タ52から導体円筒57側を見たときの入力インピーダ
ンスは、ほぼ開放状態となっていることになる。よって
収納時には、導体円筒57は高周波的に無視される。こ
こで接点54aから線状素子5までの距離を十六分の一
波長以上としておくことによって、アンテナは整合回路
なしでも給電線との整合をとることができる。
接点54cがコネクタ52に接続され、ここがアンテナ
線状素子5および線状素子53の給電点となる。ここで
線状素子53の長さをコネクタ52から半波長としてお
くことによって、引き伸ばした状態においてもアンテナ
の入力インピーダンスは給電線との整合が取れている状
態となる。このようにして、ポケット収納時や強電界域
における場合には線状素子53を収納し、弱電界域では
線状素子53を引き出して用いる。
アンテナ線状素子5、短絡線27a、給電線27b、キ
ーボード63、スピーカ61、マイク65である。
れた凹みに、短絡線27aと給電線27bによって固定
される。またキーボード63、スピーカ61、マイク6
5はアンテナ線状素子5が配置されている場所から離れ
たところに配置されている。このような構成をとること
によって、人体方向への放射が低減される。
筐体アーム部3A、アンテナ線状素子5、キーボード6
3、ディスプレイ67、ピン69、スピーカ61、マイ
ク65で構成される。
状素子5とマイク65を有している。このように構成す
ることで、人体頭部が密着するスピーカ61が配置され
た筐体3よりも人体からアンテナ部を離すことができ、
人体によるアンテナ特性への影響を低減できる。またこ
の様な構成によって無線機を小形化でき、持ち運びに便
利となる。
線状素子5、短絡線27a、給電線27b、回路基板4
2、回路部品43で構成される。アンテナ線状素子5
は、他の回路の実装状態に合わせて図に示すように任意
の形状にすることが可能である。
は、以上の実施例の、各々を適宜組み合わせて用いるこ
とが可能である。また本発明は、携帯無線装置に限るこ
と無く、上記のようなアンテナが金属筺体と組み合わせ
て用いられる無線機、例えば、無線式カード、無線式パ
ーソナルコンピュータ、各種マルチメディア機器、無線
LANの端末、各種小型無線基地局、自動車などの移動
体に用いられるアンテナなどならば適用可能である。
構成する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに
限定されること無く、例えば筐体を構成する一面若しく
はその一部のみを導体で構成する等の適宜の方式の携帯
無線装置に適用することができる。例えば、車両に搭載
される装置本体と、車両に取り付けられるアンテナによ
って構成される携帯無線装置が該当する。
アンテナを構成する場合を例にとって説明したが、本発
明はこれに限定されること無く、2素子以上なら何素子
でも良く、またその形状は線状、帯状或いは板状体で構
成されるU字型、J字型、O字型、T字型、三角形型、
扇型、ループ型、スパイラル型等の任意の形状のアンテ
ナの構成に適用できることはいうまでもない。
ある。筐体110、スピーカ111、マイク115、ア
ンテナ117L及び無給電素子117Rで構成される。
る前面と向き合った背面上にアンテナ117L及び無給
電素子117Rを配置し、これらによってアレーアンテ
ナを構成することで、アレーアンテナの指向性は人体頭
部の方向ではなく、図28中に示すような方向に向く。
またアンテナ117L及び無給電素子117Rは背面に
対して法線方向に向いて配置されている。この様な場
合、アンテナの給電点からわき出た高周波電流は、アン
テナ117L上と筐体110上の背面上に比較的大きな
電流分布を生じるが、前面には背面上に分布する電流分
布に比べて小さなものしか生じない。前面に生じた電流
は、密着する人体との相互作用を生じてしまう。しかし
先に述べたようにこの電流は小さいため問題にはならな
い。これに対してアンテナ上の電流は、筐体の厚さ分だ
け人体から離れており、さらに人体表面から離れていく
方向に伸びている。このため、この電流によって誘起さ
れる人体表面上の射像は、アンテナ上の電流に比べて小
さなものとなる。これは人体が良導体ではないことによ
る。また背面上の電流による人体表面上の射像は、この
背面が人体から筐体の厚さだけ離れていることと、人体
が良導体でないことから比較的小さな分布となる。以上
のことから人体上の射像は、これによって所望の放射指
向性を得ることが可能となり、アンテナから放射された
電磁波と人体頭部とによる相互作用を低減できる。
例である。
と無給電素子117Uをアレーとして配置することによ
りアレーアンテナの指向性は、図に示した両方向とな
る。この様な構成においても効果は図27に示した実施
例に等しい。
の一波長モノポールアンテナ、及びこれを短縮化した板
状逆Fアンテナ、ノーマルモードのヘリカルアンテナお
よびマイクロストリップアンテナなど一般に携帯無線機
に用いられているアンテナなどを用いれば良く。さらに
半波長モノポールアンテナやバラン付き半波長スリーブ
アンテナなどを用いることによって筐体上に流れ込む電
流を減らすことができ、アンテナ特性に対する人体の影
響を低減し、さらに筐体上に密着する人体と高周波電流
との相互作用も低減できる。また無給電素子117U
は、アンテナ117Dと同種のアンテナを用い、さらに
給電点に負荷を挿入し、この負荷の値を所望とすること
によって放射指向性を可変できる。
の距離を変更し得る構成の実施例である。筐体110a
と筐体110bとの間に蛇腹110cが設けられ、さら
にアンテナ117、スピーカ111、マイク115が設
けられる。具体的に説明すると、筐体110aにはスピ
ーカ111とマイク115が配置され、筐体110bに
はアンテナ117が配置されている。また筐体110b
は内部の部品をシールドするために導体に覆われてい
る。筐体110aと筐体110bとは蛇腹110cの長
さより長い信号線で結ばれており、蛇腹の伸縮に対して
耐えうる構造とする。またここで筐体110b内に高周
波回路部を集めておくことによって、筐体110aと筐
体110bは低周波信号線で接続できる。
比べて伸縮による信号線の変形によるインピーダンスの
変動が小さいため、このように低周波の信号線で二つの
筐体を接続するのは有利な方法である。図31に示され
るように、通信時には蛇腹を延ばし(a)、待ち受け時
には縮める(b)。このように構成することによって、
収納するときに邪魔にならず、さらに通信時には人体に
対する電磁波の放射量が低減されるようにできる。
の距離を変更し得る構成の他の実施例である。筐体12
1は筐体110内に収納可能な構成となっている。筐体
121は筐体110の内部より伸縮させることができる
ようになっている。またアンテナ117は筐体121に
設けられる。スピーカ、マイクは筐体110に設けられ
る。目盛り123は筐体121の側面に設けられその引
き出し量が容易に判別される。すなわち、この目盛り1
23は筐体121の位置と人体をパラメータとした最大
指向性利得を示すもので、あらかじめ計算または実験に
よって確認したものを筐体121の側面に表示したもの
である。この目盛り123は、筐体110と合致する場
所で読み取ることによって、その時の人体による放射界
の変化量を簡易に確認することができる。
ーカと筐体の距離を変更し得る構成の他の実施例であ
る。
の長さの筐体125Bが筐体125Aの略半分の長さの
位置で回転機構部127により揺動自在に軸支される。
また、筐体125Aの一方の側の端部にアンテナ117
が設けられ、他方の側の前面(内側面)にマイク115
が設けられ、さらに筐体125Bの前面(内側面)にス
ピーカ111が設けられる。通話時にはこの回転機構部
127を中心として図33(b)に示されるように、筐
体125Aに対し筐体125Bを扇状に展開させ、固定
する。この展開した状態で筐体125Bに配置されるス
ピーカ111と筐体125Aのマイク115との距離は
図34にも示すように、人間の耳と口との距離に略等し
くなるように形成されており、使用する人の顔の形状や
好みにより、転回角度を変更することによりその距離を
変更することができる。また、スピーカ111に耳が密
着することから、アンテナ117の給電点は人体頭部か
ら離して設定される。従って以上のように構成すること
によってアンテナと筐体上の高周波電流と人体との相互
作用が低減される。また持ち運びの時には、図33
(a)に示すように、筐体125Bを折り畳むことによ
って突出部が無くなり小形化できる。
の距離を変更し得る構成の他の実施例である。この実施
例は前述した図33に示す携帯無線装置と略同様の構成
である。この図35に示す実施例では筐体125Aaの
片側半分を他方の厚みの半分にして構成したものであ
り、この半分の厚みの部分に、同じく半分の厚みの筐体
125Baが回転機構部127により揺動し、収容され
る。なお、可動筐体である筐体125Baにスピーカ1
11が設けられ、本体側筐体である筐体125Aaの一
方の側の端部にアンテナ117が設けられ、他方の側の
前面にマイク115が設けられる。
に示した実施例とほぼ同様であり、この例では、通話時
の展開の方法を後ろ側としたときの例である。効果は図
35の場合と略同様である。
bは回転機構部127によって接続されている。通話時
にはこの回転機構部127を中心として図36(b)に
示されるように筐体125Abに対して後方に筐体12
5Bbが扇状に展開されて固定される。筐体125Ab
にはスピーカ111が配置され、ここに耳が密着するこ
とから、アンテナ117の給電点は人体頭部から離され
る。
ナおよび筐体上の電流と人体との相互作用が低減され
る。また先の発明の実施例と同様に、持ち運びの時に
は、折り畳むことによって小形化できる。
て説明する。筐体110、アンテナ117b、給電線1
17aで構成される。
17aは、まず筐体110上のある面から垂直に立ち上
がり、続いてほぼ直角に曲がることによって先程の面と
数十分の一波長程度の間隔d(図38(c)参照)を保
ちつつ平行になり、図37,38中の点nから点mまで
四分の一波長の長さにわたって筐体110と平行になっ
ている。点mにおいて給電線117aは、またほぼ垂直
に曲がり、無線機筐体110の長手方向の延長方向に伸
びている。さらに四分の一波長伸びた点pで給電線11
7aは終り、その先に四分の一波長のアンテナ線状素子
117bが付いている。
7bとこれに続く四分の一波長の給電線117aの外側
部分は、その接合点pに給電線を持つ半波長ダイポール
アンテナと同様に働く。これは、この部分に繋がってい
る給電線117aの点mから点nまでと筐体110が高
周波電流をチョークする働きをするからである。この働
きの説明を次に述べる。
は、点mから見て四分の一波長のところで筐体110に
短絡している。従って給電線117Aと筐体110の表
面によって形成されるコの字型の部分を点mから見たと
きのインピーダンスはかなり高いものとなる。これによ
りpからわき出て給電線117aの外導体の外側を流れ
る電流にとって、コの字型部分は点mでチョークを行う
働きをすることになる。このチョークによって、先の電
流は筐体110上に流れ込むことが出来なくなる。これ
によってこの筐体110に密着する人体頭部と筐体上お
よびアンテナ上の電流との相互作用は低減される。この
構成によれば、外導体にスリーブが必要無くなる。よっ
てアンテナの構造はスリーブアンテナよりも簡略化でき
るとともに同等の性能を実現できる。
の放射パターンを示す。図43に示したパターンと異な
り、半波長のダイポールアンテナのパターンに近い。こ
のことから筐体上に流れ込む電流がかなり低減されてい
ることがわかる。また筐体と給電線によってチョークが
行われている長さを五分の一波長としたときのパターン
を図40に示す。このパターンにおいても、図43に示
したパターンに比べて、放射界の改善が著しく行われて
おり筐体上の電流が減少していることがわかる。
携帯無線装置は筐体110の一側の面、例えば上面の一
隅に四分の一波長ほどの長さの導体性の導体円筒129
を埋め込み、この導体円筒129の中にアンテナ117
bと給電線117aを配設したものである。この導体円
筒129は底の部分nで給電線117aと電気的に短絡
されている。
体円筒129との接合点mから見て、四分の一波長ほど
先のn点で導体円筒129と電気的に短絡している。従
って、接合点mから点nの方をみたときのインピーダン
スは、非常に大きくなり、給電線117aとアンテナ素
子117bの接合点pからわき出た高周波電流は点mで
チョークされる。ここでアンテナ素子117bはアンテ
ナの高さを押えるために四分の一波長程度の線をコイル
状に巻いたものである。
た発明と同様にこの筐体110に密着する人体とアンテ
ナ上および筐体上の電流との相互作用は低下する。
携帯無線装置は、筐体110の一部を切り欠いて、段部
を形成し、この段部にアンテナ117bを設けたもので
ある。
る点mと段部の底部の点である点nとの間の長さは、四
分の一波長ほどである。また、給電線117aは、この
底部のn点で筐体110と電気的に短絡していることか
ら、接合点mから点nの方をみたときのインピーダンス
は非常に大きくなる。従って、給電線117aとアンテ
ナ素子117bの接合点pからわき出た高周波電流は点
mでチョークされる。ここで点pと点mとの間の部分の
アンテナ素子117bと給電線117aは、アンテナの
高さを押えるためにコイル状に巻れている。
した各実施例と同様に、この筐体110に密着する人体
とアンテナ上および筐体上の電流との相互作用は格段に
低下する。
装置は、アンテナに生じていた人体との相互作用を低減
でき、これにより安定した通信を行うことができる等の
効果を奏するものである。
を示す斜視図である。
電点の位置関係を示す図である。
のインピーダンス特性を示す図である。
した図である。
ブロック図である。
す図である。
子の電気長を補正するための形状変更の一例を示す図で
ある。
子の電気長を容量の変更によって補正する例を示す図で
ある。
す図である。
示す図である。
す図である。
す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
る。
の給電点の位置関係を示す図である。
ーダンス特性を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
アンテナの放射パターン図及び無線装置の外観を示す斜
視図である。
図である。
を示すパターン図である。
ナを備えた携帯無線装置の外観を示す斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 スピーカを具備する第1の筐体と、 アンテナを具備する第2の筐体と、 前記第1の筐体と第2の筐体とを接続し、前記第1の筐
体または前記第2の筐体を扇状に転回自在に軸支する回
転機構部とから構成され、 前記アンテナは、前記第2の筐体の上端部に配置される
ことを特徴とする携帯無線装置。 - 【請求項2】 前記回転機構部は、前記第1の筐体の下
端部に設けられ、前記第1の筐体を扇状に転回自在に軸
支することを特徴とする請求項1に記載の携帯無線装
置。 - 【請求項3】 前記回転機構部は、前記第2の筐体の下
端部に設けられ、前記第2の筐体を扇状に転回自在に軸
支することを特徴とする請求項1に記載の携帯無線装
置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP4-260938 | 1992-09-30 | ||
JP2002012138A JP3776806B2 (ja) | 1992-09-30 | 2002-01-21 | 携帯無線装置 |
Related Parent Applications (1)
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Related Child Applications (1)
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JP3776806B2 JP3776806B2 (ja) | 2006-05-17 |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP3776806B2 (ja) |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002012138A patent/JP3776806B2/ja not_active Expired - Fee Related
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