JP2004242179A - 無線端末用アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回路基板の地導体となる導体板1と、導体板1の短手方向の両端から導体板1の長手方向に突出するように設けられた線状導体2,3と、導体板1に接続され線状導体2を励振する高周波電源4と、導体板1に接続され線状導体3を線状導体2と同振幅・逆位相で励振する高周波電源5とを備え、導体板1の短手方向の幅と線状導体2,3の長さを合わせた電気長を少なくともλ/2とし、線状導体2,3の突出する先端を導体板1の長手方向に沿わせている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は携帯電話の端末等に搭載される無線端末用アンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は従来の無線端末用アンテナ装置の構成として、例えば非特許文献1に掲載されたものである。この無線端末用アンテナ装置は、地導体201、給電端202、平衡不平衡変換器203、ダイポールアンテナ204により構成されている。給電端202に給電された電力は平衡不平衡変換器203を介してダイポールアンテナ204に平衡状態で伝達される。ダイポールアンテナ204の大部分は、地導体201の幅方向(短手方向)に沿って設置されているため、地導体201の短手方向の偏波を放射する。
【0003】
また、特許文献1では、導体地板上に2つのアンテナ素子を設け、それぞれのアンテナ素子を互いに逆相で給電することにより、導体地板上の筺体電流(影像電流)を低減している。
【0004】
【非特許文献1】
江川 潔、大貫 忠、伊藤英雄、「携帯無線機用U字ダイポールアンテナの検討」、2000年電子情報通信学会総合大会、予稿集B−1−78、電子情報通信学会、通信分冊、2000年3月28日、p.78
【特許文献1】
特開2001−339215(段落番号0022)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無線端末用アンテナ装置は以上のように構成されているので、非特許文献1に示された従来の技術では、ダイポールアンテナ204上の電流により地導体201上に影像電流が誘起され、ダイポールアンテナ204上の電流と地導体201上の影像電流が放射を打ち消して、帯域が狭くなるという課題があった。また、帯域を広げるためには、ダイポールアンテナ204と地導体201の間隔を広げる必要があり、ダイポールアンテナ204の占有体積が大きくなるという課題があった。
【0006】
また、特許文献1に示された従来の技術でも、2つのアンテナ素子が導体地板上に設置されているために、導体地板上の筺体電流(影像電流)を完全に低減することはできず広帯域化には限界があった。
【0007】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、小形で広帯域な無線端末用アンテナ装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る無線端末用アンテナ装置は、回路基板の地導体となる導体板と、導体板の短手方向の両端から導体板の長手方向に突出するように設けられた第1及び第2の線状導体と、導体板に接続され第1の線状導体を励振する第1の高周波電源と、導体板に接続され、第2の線状導体を第1の線状導体と同振幅・逆位相で励振する第2の高周波電源とを備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図であり、この無線端末用アンテナ装置は、導体板1、線状導体2(第1の線状導体)、線状導体3(第2の線状導体)、高周波電源4(第1の高周波電源)及び高周波電源5(第2の高周波電源)により構成されている。
【0010】
導体板1は長手方向が100mm程度、短手方向が40mm程度の長さを有しており、一般的な携帯電話等の無線端末の大きさに対応し、無線端末における回路基板の地導体となっている。線状導体2及び線状導体3は導体板1の長手方向の一端に設けられ、かつ導体板1の短手方向の両端から導体板1の長手方向の一方向に突出するように設けられている。線状導体2と導体板1の間には高周波電源4が設けられ、また、線状導体3と導体板1の間には高周波電源5が設けられている。高周波電源4と高周波電源5は同振幅で逆位相の高周波電力を発生させる。
【0011】
次に動作について説明する。
図2は携帯電話等の無線端末の使用状態の例を示す図であり、無線端末101を人体頭部102に当てている様子を示している。使用状態では図2に示すように、人体頭部102付近で無線端末101の長手方向は地面に水平近くまで傾けられている。その結果、無線端末101の基地局に垂直アンテナが用いられるシステムにおいて、無線端末101のアンテナ装置に要求される偏波は無線端末101の短手方向に沿ったものが必要となり、図1に示す無線端末用アンテナ装置は導体板1の短手方向に沿った偏波を放射する必要がある。
【0012】
図3は高周波電源4と高周波電源5を同振幅・逆位相で励振した場合の電流分布を示す図である。図3において、矢印の方向は電流の方向を示しており、矢印の太さは電流の振幅を示している。このように、導体板1の短手方向に振幅の大きな電流が流れるために、この無線端末用アンテナ装置の主偏波は導体板1の短手方向に沿ったものとなる。
【0013】
また、この無線端末用アンテナ装置では、導体板1上に電流を流し、それを放射源として用いているために、導体板1上に影像電流が誘起されることがなく、広い帯域が得られるという特徴がある。つまり、図1に示す構成を用いることにより、導体板1の短手方向の偏波を放射する小形で広帯域な無線端末用アンテナが実現できる。
【0014】
図1に示す無線端末用アンテナ装置は、線状導体2の長さと、線状導体3の長さと、導体板1の短手方向の長さとを合わせた長さのダイポールアンテナとして動作するために、それらを合わせた長さの電気長は少なくともλ/2であることが望ましい。また、短手方向の電流から電力を有効に放射させるためには、短手方向に流れる電流の長さを長くする必要がある。そのため、線状導体2及び線状導体3は導体板1の短手方向の両端に設置することが望ましい。なお、図1では線状導体2及び線状導体3を使用しているが、これらは板状のものを使用しても同様な動作をする。
【0015】
以上のように、この実施の形態1によれば、小形で広帯域であり、かつ導体板1の短手方向の偏波を放射することができるという効果が得られる。
【0016】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図であり、この無線端末用アンテナ装置は、導体板1、線状導体2、線状導体3、高周波電源4及び高周波電源5より構成されている。実施の形態1の図1に示す無線端末用アンテナ装置と異なっている点は、線状導体2及び線状導体3の先端部が導体板1の短手方向に沿って互いに近づく方向に折り曲げられていることである。
【0017】
次に動作について説明する。
線状導体2及び線状導体3は先端が折り曲げられているため、図1に示す無線端末用アンテナ装置に比べて長い電気長のアンテナ装置として動作する。そのため、アンテナ装置が動作する周波数をより低くすることが可能となる。導体板1、線状導体2及び線状導体3を含めた無線端末全体の外形は、図1に示す無線端末用アンテナ装置と変わらないため、同じ大きさでより低い周波数で使用することができる。
【0018】
以上のように、この実施の形態2によれば、小形で広帯域であり、かつ導体板1の短手方向の偏波を放射することができると共に、より低い周波数で使用することができるという効果が得られる。
【0019】
実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図であり、この無線端末用アンテナ装置は、導体板1、線状導体2、線状導体3、高周波電源4、高周波電源5及び誘電体基材6により構成されている。この実施の形態では、実施の形態2の図4に示す線状導体2及び線状導体3をエッチングやメッキ等の手段により誘電体基材6の表面又は内部に設けている。
【0020】
図5に示す無線端末用アンテナ装置では、線状導体2及び線状導体3をまとめて一つの部品として扱うことが可能となるため、生産性に優れるという利点が生じる。また、誘電体基材6の波長短縮効果により、実施の形態2の図4に示す無線端末用アンテナ装置より、さらに低い周波数で動作させることが可能となる。
【0021】
以上のように、この実施の形態3によれば、小形で広帯域であり、かつ導体板1の短手方向の偏波を放射することができると共に、生産性に優れさらに低い周波数で使用することができるという効果が得られる。
【0022】
実施の形態4.
図6はこの発明の実施の形態4による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図であり、この無線端末用アンテナ装置は、導体板1、線状導体2、線状導体3、高周波電源4、誘電体基材6、伝送線路7(第1の伝送線路)及び伝送線路8(第1の伝送線路)により構成されている。実施の形態3の図5に示す無線端末用アンテナ装置と異なっている点は、高周波電源5が削除されて、高周波電源4と線状導体2及び線状導体3の間に、それぞれ伝送線路7及び伝送線路8により構成される電力分配回路が備えられていることである。
【0023】
伝送線路8にはクランク状の遅延線路が設けられ、伝送線路7に比べ、使用する周波数において180°分の電気長だけ長くなっており、それぞれの伝送線路7,8の先端には線状導体2と線状導体3が接続される。高周波電源4は伝送線路7と伝送線路8の分岐部分に接続される。
【0024】
次に動作について説明する。
高周波電源4は伝送線路7と伝送線路8の分岐部分に接続されており、高周波電源4からの高周波電力は、伝送線路7と伝送線路8で構成された電力分配回路により分配される。伝送線路7と伝送線路8は180°の電気長が異なるため、線状導体2、線状導体3は同振幅で逆位相に励振される。実施の形態1〜3に記載した無線端末用アンテナ装置では、同振幅で逆位相の高周波電力を発生させる2つの高周波電源4,5が必要であり、導体板1上に2つの高周波電源4,5を実装するための面積が必要になる。これに対し、実施の形態4の無線端末用アンテナ装置では、線状導体2、線状導体3を同振幅で逆位相に励振する伝送線路7、伝送線路8により1つの高周波電源4で済み、導体板1上に必要となっていた高周波電源5が省略できるという利点が生じる。
【0025】
なお、図6では遅延線路としてクランク状の伝送線路8を設けたが、これは他の手段でも代替可能である。例えば、高周波電源4の分岐部分を線状導体2側に移動し、伝送線路7を短くし伝送線路8を長くしても同様な効果が得られる。
【0026】
以上のように、この実施の形態4によれば、小形で広帯域であり、かつ導体板1の短手方向の偏波を放射することができると共に、伝送線路7及び伝送線路8を使用することにより、高周波電源5を導体板1上から削除することができ、さらに小形化できるという効果が得られる。
【0027】
実施の形態5.
図7はこの発明の実施の形態5による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図である。この無線端末用アンテナ装置は、導体板1、線状導体2、線状導体3、高周波電源4、傾き検知部10、電力分配回路20、電力分配回路20の入力端子21、電力分配回路20の出力端子22(第1の出力端子)と出力端子23(第2の出力端子)、180°ハイブリッド回路30、180°ハイブリッド回路30の入力端子31,32及び180°ハイブリッド回路30の出力端子33,34により構成されている。
【0028】
ここで、180°ハイブリッド回路30の入力端子31に入力された高周波電力は、出力端子33、出力端子34に同振幅で逆位相に分配される。また、180°ハイブリッド回路30の入力端子32に入力された高周波電力は、出力端子33、出力端子34に同振幅・同位相で分配される。出力端子33,34はそれぞれ線状導体2,3に接続されている。
【0029】
また、180°ハイブリッド回路30の2つの入力端子31,32には、電力分配回路20の出力端子22,23がそれぞれ接続される。電力分配回路20の入力端子21には高周波電源4が接続される。電力分配回路20は傾き検知部10が検知した導体板1の傾き角度に応じて、高周波電源4からの高周波電力を出力端子22,23に分配する際の分配比を変化させる。
【0030】
次に動作について説明する。
180°ハイブリッド回路30の入力端子31に高周波電源4からの高周波電力を入力した場合には、出力端子33、出力端子34に同振幅・逆位相で分配されるので、その動作は実施の形態1と同様である。
【0031】
180°ハイブリッド回路30の入力端子32に高周波電源4からの高周波電力を入力した場合には、180°ハイブリッド回路30の出力端子33,34には同振幅で同位相の高周波電力が伝達される。
【0032】
図8は180°ハイブリッド回路30の出力端子33と出力端子34を同振幅・同位相で励振した場合の電流分布を示す図である。図8に示すように、この場合、導体板1の長手方向の電流が誘起される。そのため、導体板1の長手方向に沿った偏波を放射する。180°ハイブリッド回路30の入力端子31から励振した場合の図3に示す電流分布と、180°ハイブリッド回路30の入力端子32から励振した場合の図8に示す電流分布は直交しているために、導体板1の短手方向の偏波によるアンテナ装置と長手方向の偏波によるアンテナ装置は同じ位置にあっても互いに独立して動作する利点がある。
【0033】
高周波電源4と180°ハイブリッド回路30の2つの入力端子31,32との間に、電力分配回路20を設けた場合、無線端末用のアンテナ装置から放射される偏波を自由に選定することが可能となる。例えば、電力分配回路20の出力端子22側に100%、出力端子23側に0%の電力を配分した場合には、導体板1の短手方向の偏波が放射される。また、電力分配回路20の出力端子22側に0%、出力端子23側に100%の電力を配分した場合には、導体板1の長手方向の偏波が放射される。さらに、電力分配回路20の出力端子22,23に50%ずつの電力を配分した場合には、導体板1の長手方向に対して45°傾いた偏波が放射される。
【0034】
このように、電力分配回路20を傾き検知部10と組み合わせ、導体板1の傾き角度に応じて適宜電力分配比を変化させることで、導体板1の傾き角度によらず、常に基地局の偏波に適合した電波を放射することが可能となる。
【0035】
なお、以上のことは、180°ハイブリッド回路30の2つの入力端子31,32で独立して動作するために実現が容易である。独立して動作しない場合には、電力分配器20の分配比のとおりに導体板1の長手方向、短手方向の各偏波が励振されないために、導体板1の傾き角度に応じて偏波を自由に適合させることが困難となる。
【0036】
ここでは、一つの高周波電源4と電力分配器20を用いた構成について説明したが、高周波電源4と電力分配器20を二つの独立した高周波電源に置き換えても同様の効果がある。
【0037】
図9はこの発明の実施の形態5による無線端末用アンテナ装置の他の構成を示す図である。この無線端末用アンテナ装置は、導体板1、線状導体2、線状導体3、高周波電源4、高周波電源5、傾き検知部10、180°ハイブリッド回路30、180°ハイブリッド回路30の入力端子31,32及び180°ハイブリッド回路30の出力端子33,34により構成されている。
【0038】
図9において、高周波電源4及び高周波電源5は、傾き検知部10が検知した導体板1の傾き角度に応じて高周波電力を、180°ハイブリッド回路30の入力端子31,32に出力する。すなわち、導体板1の長手方向が地面に水平に傾けられている場合には、高周波電源4から100%の高周波電力が180°ハイブリッド回路30の入力端子31に出力され、高周波電源5からは高周波電力が出力されない。
【0039】
また、導体板1の長手方向が地面に垂直になっている場合には、高周波電源5から100%の高周波電力が180°ハイブリッド回路30の入力端子32に出力され、高周波電源4からは高周波電力が出力されない。さらに、導体板1の長手方向が地面に対して45°傾いている場合には、高周波電源4及び高周波電源5から50%ずつの高周波電力が180°ハイブリッド回路30の入力端子31,32にそれぞれ出力される。その他の処理は図7の無線端末用アンテナ装置と同様である。
【0040】
以上のように、この実施の形態5によれば、小形で広帯域であり、かつ導体板1の傾きに対応して地面に対して垂直方向の偏波を放射することができるという効果が得られる。
【0041】
上記実施の形態1〜実施の形態5では、無線用端末を構成する筐体が一体型のものについて述べてきたが、これは折りたたみ可能な2つの筐体から構成される場合にも適用可能である。
【0042】
図10は折りたたみ筐体から構成される無線端末の例を示す図である。図10に示すように、無線端末は導体板1aと導体板1bを有しており、それぞれ折りたたみ可能な筐体内部に設置される。図10において、上記実施の形態1〜実施の形態5の無線端末用アンテナ装置は、例えば上側筐体の上部であるA部、上側筐体の下部であるB部、下側筐体の上部であるC部、下側筐体の下部であるD部等に設置可能である。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、回路基板の地導体となる導体板と、導体板の短手方向の両端から導体板の長手方向に突出するように設けられた第1及び第2の線状導体と、導体板に接続され第1の線状導体を励振する第1の高周波電源と、導体板に接続され、第2の線状導体を第1の線状導体と同振幅・逆位相で励振する第2の高周波電源とを備えたことにより、小形で広帯域であり、かつ地導体1の短手方向の偏波を放射することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図である。
【図2】無線端末の使用状態の例を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態1による無線端末用アンテナ装置の高周波電源を同振幅・逆位相で励振した場合の電流分布を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態2による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態3による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態4による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図である。
【図7】この発明の実施の形態5による無線端末用アンテナ装置の構成を示す図である。
【図8】この発明の実施の形態5による無線端末用アンテナ装置の180°ハイブリッド回路の出力端子を同振幅・同位相で励振した場合の電流分布を示す図である。
【図9】この発明の実施の形態5による無線端末用アンテナ装置の他の構成を示す図である。
【図10】折りたたみ筐体から構成される無線端末の例を示す図である。
【図11】従来の無線端末用アンテナ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 導体板、2 線状導体、3 線状導体、4 高周波電源、5高周波電源、6 誘電体基材、7 伝送線路、8 伝送線路、10 傾き検知部、20 電力分配回路、21 入力端子、22 出力端子、23 出力端子、30 180°ハイブリッド回路、31 入力端子、32 入力端子、33 出力端子、34 出力端子、101 無線端末、102 人体頭部。
Claims (10)
- 回路基板の地導体となる導体板と、
上記導体板の短手方向の両端から上記導体板の長手方向に突出するように設けられた第1及び第2の線状導体と、
上記導体板に接続され上記第1の線状導体を励振する第1の高周波電源と、
上記導体板に接続され、上記第2の線状導体を上記第1の線状導体と同振幅・逆位相で励振する第2の高周波電源とを備えた無線端末用アンテナ装置。 - 導体板の短手方向の幅と第1及び第2の線状導体の長さを合わせた電気長が少なくともλ/2であることを特徴とする請求項1記載の無線端末用アンテナ装置。
- 第1及び第2の線状導体の突出する先端は、導体板の長手方向に沿っていることを特徴とする請求項1記載の無線端末用アンテナ装置。
- 第1及び第2の線状導体の突出する先端を、互いに近づく方向に折り曲げたことを特徴とする請求項1記載の無線端末用アンテナ装置。
- 第1及び第2の線状導体を表面又は内部に形成する誘電体基材を備えたことを特徴とする請求項1記載の無線端末用アンテナ装置。
- 回路基板の地導体となる導体板と、
上記導体板の長手方向に突出するように設けられた第1及び第2の線状導体と、
上記導体板に接続され上記第1及び第2の線状導体を励振するための高周波電力を出力する高周波電源と、
上記高周波電源からの高周波電力を上記第1及び第2の線状導体に同振幅・逆位相で分配する電力分配回路と、
上記第1及び第2の線状導体並びに上記電力分配回路を表面又は内部に形成する誘電体基材とを備えた無線端末用アンテナ装置。 - 分配回路は、第1の線状導体への第1の伝送線路と、上記第1の伝送線路と電気長が180度異なる第2の線状導体への第2の伝送線路とを備えたことを特徴とする請求項6記載の無線端末用アンテナ装置。
- 回路基板の地導体となる導体板と、
上記導体板の短手方向の両端から上記導体板の長手方向に突出するように設けられた第1及び第2の線状導体と、
上記導体板に接続され上記第1及び第2の線状導体を励振するための高周波電力を出力する高周波電源と、
上記導体板の傾きを検知する傾き検知部と、
上記傾き検知部が検知した上記導体板の傾きに対応して上記高周波電源からの高周波電力を第1及び第2の出力端子に分配して出力する電力分配回路と、
上記電力分配回路の第1及び第2の出力端子からの高周波電力を入力し、上記第1及び第2の線状導体を励振すると共に、上記電力分配回路の第1及び第2の出力端子からの高周波電力の分配比により上記導体板の長手方向に対して所定の角度だけ傾いた偏波を放射させる180°ハイブリッド回路とを備えた無線端末用アンテナ装置。 - 電力分配回路が第1の出力端子に100%、第2の出力端子に0%の高周波電力を出力した場合に、180°ハイブリッド回路は導体板の短手方向の偏波を放射させ、
電力分配回路が第1の出力端子に0%、第2の出力端子に100%の高周波電力を出力した場合に、180°ハイブリッド回路は導体板の長手方向の偏波を放射させることを特徴とする請求項8記載の無線端末用アンテナ装置。 - 回路基板の地導体となる導体板と、
上記導体板の短手方向の両端から上記導体板の長手方向に突出するように設けられた第1及び第2の線状導体と、
上記導体板の傾きを検知する傾き検知部と、
上記傾き検知部が検知した上記導体板の傾きに対応して高周波電力を出力する第1及び第2の高周波電源と、
上記第1及び第2の高周波電源からの高周波電力を入力し、上記第1及び第2の線状導体を励振すると共に、上記第1及び第2の高周波電源からの高周波電力の入力比により上記導体板の長手方向に対して所定の角度だけ傾いた偏波を放射させる180°ハイブリッド回路とを備えた無線端末用アンテナ装置。
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