JP2002152116A - 携帯端末機 - Google Patents

携帯端末機

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JP2002152116A
JP2002152116A JP2000345451A JP2000345451A JP2002152116A JP 2002152116 A JP2002152116 A JP 2002152116A JP 2000345451 A JP2000345451 A JP 2000345451A JP 2000345451 A JP2000345451 A JP 2000345451A JP 2002152116 A JP2002152116 A JP 2002152116A
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JP
Japan
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transmitting
antenna
transmission
receiving
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JP2000345451A
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Shinichi Haruyama
眞一 春山
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Samsung R&D Institute Japan Co Ltd
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Yokohama Research Institute
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/245Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with means for shaping the antenna pattern, e.g. in order to protect user against rf exposure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285Planar dipole

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信時にSARを改善すると共に、受信時に
良好な通信特性を確保することのできるTDD方式の携
帯端末機を提供する。 【解決手段】 携帯電話機本体のPCB上に2つのダイ
ポール・アンテナ21、22を設ける。送信時には、送
受信回路部6からの送信電力を電力分配/合成器33で
1/2づつ分配し、位相器34、35を介してバラン3
6、37で不平衡−平衡変換した後、ダイポール・アン
テナ21、22に供給する。このとき送信/受信切替信
号10により位相器34、35における各アンテナ電流
の位相φ1、φ2を調整し、人体頭部の近傍電磁界が打
ち消し合うようにして、SARを低減する。受信時に
は、送信/受信切替信号10により上記位相φ1、φ2
を調整し、輻射パターンを最適化して良好な受信特性が
得られるようにする。又、電力分配/合成器33を同時
に調整してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信と受信が時分
割で行われるTDD方式による無線電話機等の携帯端末
機に関し、特に、SAR(Specific Abso
rption Rate)の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話機等の携帯端末機の普及
に伴って端末機から輻射される電波の人体への影響、特
に使用者の人体頭部への影響(SAR)が喧伝されてい
る。携帯端末機においては、アンテナの腹部に電流が集
中し、この結果、アンテナ給電点等の輻射源近傍の人体
頭部に電磁界が集中してSARが増大することになる。
このようなSARの改善について防護指針も開示されつ
つある。
【0003】図6は従来の携帯電話機に広く用いられて
いるモノポール・アンテナ方式によるアンテナ構造及び
動作時の電流分布、電圧分布を示す。図6(a)におい
て、電話機本体のPCB(プリント配線基板)1には、
1/4λモノポール・アンテナ2が給電点3を介して取
り付けられている。図6(a)(b)において、モノポ
ール・アンテナ1はアンテナ素子とアンテナ地板とによ
り所望の周波数で共振し1つのアンテナを構成するた
め、アンテナ電流iaに応じてPCB1を地板とする地
板電流ieが図示のようにPCB1に流れる。
【0004】図7(a)はこのときのアンテナ電流ia
及び地板電流ieによる近傍電界分布を示し、同図
(b)は近傍磁界分布を示す。図において、4は携帯電
話機本体、5は使用者の人体頭部である。
【0005】上記の構成において、SARを低減するに
は、実使用状態で人体頭部方向への近傍電磁界の強度を
低減すればよいが、その観点から見ると図6のアンテナ
構造には、次の問題があった。
【0006】(1)1/4λモノポール・アンテナ方式
では、電話機本体4のPCB1が地板を形成するため、
PCB1に地板電流ieが流れる。このPCBを流れる
地板電流ieを制御することは難しいので、近傍電磁界
を制御、低減することができない。 (2)アンテナの給電点3付近にアンテナ電流iaが集
中して流れるが、通常はこの電流集中部分は頭部5が最
も接近する部分である。 (3)このため、頭部側に遮蔽板を別途設けて、頭部方
向への電力輻射を軽減する方式が提案されているが、モ
ノポール・アンテナ方式では、PCBに地板電流ieが
流れるため、遮蔽板にも地板電流が流れ、遮蔽効果が少
ない。
【0007】上記の問題を解決するために、PCB1上
に同一信号の送受信を同時に行う2個のダイポール・ア
ンテナを設け、各ダイポール・アンテナへの給電位相
を、2つの電磁界が打ち消し合うように制御することに
より、PCBに地板電流を流すことなく頭部の近傍電磁
界を低減し、SARを改善すると共に、各ダイポール・
アンテナへの給電電力の分配比を調整して、通信性能
(輻射パターン)を最適化するようにした携帯電話機が
本出願人より提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た2個のダイポール・アンテナを設ける方式では、実際
には、SARの改善と通信性能の最適化との両方を満足
するように制御することは難しいという問題があった。
【0009】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたもので、2個のダイポール・アンテナを用いてTD
D方式による無線通信を行う携帯端末機において、送信
時にSARの改善を図り、受信時に通信性能の最適化を
図ることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による送信と受信を時分割で行う携帯端末
機においては、送信と受信を時分割で行う携帯端末機に
おいて、同一の通信を共通に行う複数のダイポール・ア
ンテナを設けると共に、上記各ダイポール・アンテナに
対する送信電力位相と受信電力位相をそれぞれ所定に制
御する位相制御手段を設けている。
【0011】また、上記各ダイポール・アンテナに対す
る送信電力の分配比及び受信電力合成比をそれぞれ所定
に調整する電力比調整手段を設けてよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態による
TDD方式による携帯端末機におけるアンテナ構造を示
す構成図であり、(a)は平面図、(b)は側面図であ
る。
【0013】図1において、1は端末機本体のPCB、
21はPCB1の上部に設けた第1のダイポール・アン
テナ(平衡給電方式アンテナ)、22はPCB1の上部
に設けた第2のダイポール・アンテナである。31はダ
イポール・アンテナ21の給電部、32はダイポール・
アンテナ22の給電部である。6はPCB1の下部に設
けた送受信回路部である。一般に携帯電話機において
は、図1のように、PCBの上部にアンテナが配され、
下部に送受信回路部が配されている。
【0014】7は給電部31、32と送受信回路6とを
接続する同軸ケーブル(セミリジッドケーブル)であ
る。8はスピーカで、PCB1の上記ダイポール・アン
テナが取り付けられた面とは反対側の面(頭部側)に取
り付けられている。また、ダイポール・アンテナ21に
は、位相がφ1のアンテナ電流ia1が流れ、ダイポー
ル・アンテナ22には、位相がφ2のアンテナ電流ia
2が流れる。尚、2つのダイポール・アンテナ21、2
1は同一信号の送信・受信に同時に用いられるものであ
る。
【0015】また、上記の例では、送受信回路部6から
の電力を同軸ケーブル7を通じてPCB上部の給電部3
1、32を含む後述する給電回路部のマイクロストリッ
プ回路に導いてから後述する電力分配器により電力を2
つのアンテナに分配するように構成しているが、送受信
回路部6と給電部31とを同軸ケーブル7で接続すると
共に、送受信回路部6と給電部32とを別の同軸ケーブ
ルで接続することにより、2つのアンテナに別々に給電
するように構成してもよい。
【0016】図2は上記給電回路31、32が構成され
る給電回路部30の構成を示すブロック図である。図2
において、給電回路部30は、送受信回路部6と同軸ケ
ーブル7で接続される電力分配/合成器33と、各アン
テナ電流ia1、ia2の位相を制御する位相器34、
35と各位相制御された電流を不平衡−平衡変換して各
アンテナに供給するバラン(Balun)36、37か
ら構成されている。
【0017】また、各位相器34、35は、送信/受信
切替信号10により、各ダイポール・アンテナ21、2
2に関して送信電力位相及び受信電力位相を制御される
ようになされると共に、電力分配/合成器33は、送信
/受信切替信号10により送信電力分配比及び受信電力
合成比を制御されるようになされている。
【0018】次に、上記構成による動作について説明す
る。図3(a)(b)(c)は、ダイポール・アンテナ
21、22及びその各アンテナ電流の位相φ1、φ2と
使用者の頭部5との関係を概略的に示す構成図で、頭部
5は正面を向いた図である。
【0019】図4(a)(b)は、送信モード時におけ
る上記位相φ1、φ2と頭部5と近傍磁界との関係及
び遠方輻射パターンを示す構成図であり、頭部5を上か
ら見た図である。
【0020】図5(a)(b)は、受信モード時におけ
る上記位相φ1、φ2と頭部5と近傍磁界との関係を
及び遠方輻射パターンを示す構成図であり、頭部5を上
から見た図である。
【0021】図2において、送信時には送受信回路部6
から送信される信号電力を電力分配/合成器33で1/
2づつ分配し、位相器34、35でそれぞれ所望の位相
φ1、φ2に調整した後、バラン36、37で伝送モー
ドを不平衡−平衡変換し、給電端子を介してダイポール
・アンテナ21、22に供給する。ダイポール・アンテ
ナは、自ら共振し、2個のダイポール・アンテナとして
機能する。
【0022】このとき、位相器34、35により各アン
テナ電流ia1、ia2の位相φ1、φ2を、0〜18
0°の間で適当に調整することにより、例えば図4のよ
うに180°の給電位相差をもつように調整することに
より、頭部5の近傍磁界が打ち消し合って減少させる
ことができ、SARを低減することができる。
【0023】ところで、SARは携帯端末機が送信モー
ドのときだけ考慮すればよい問題なので、位相器34、
35を、送信/受信切替信号10により送信時のみ図4
の関係となるように給電位相を制御することにより、S
ARの改善を優先的に図るようにしている。
【0024】各アンテナに対する電力位相が図4のよう
になると、頭部5と反対側の近傍磁界も減少し、その方
向へのアンテナ利得も低下する。このため、受信モード
時には、送信/受信切替信号10により図5のような関
係となるように受信電力位相を調整すると共に、電力分
配/合成器33による受信電力合成比を調整することに
より、輻射パターンの最適化を優先的に図り、受信特性
を良好にしている。
【0025】尚、本実施の形態においては、ダイポール
・アンテナを2つ設けた場合について説明したが、3つ
以上のダイポール・アンテナを設け、送信モード時と受
信モード時とで、それぞれ電力位相及び電力分配・合成
比を調整するように構成してもよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のダイポール・アンテナを設けて同一信号の送信・受
信に共通に用いると共に、各ダイポール・アンテナの送
信電力及び受信電力位相をそれぞれ所定に制御するよう
に構成したので、携帯端末機のPCBにアンテナ電流を
流すことなく、SARが問題となる送信時において使用
者頭部の近傍電磁界を低減させてSARを改善すること
ができる。
【0027】また、各ダイポール・アンテナの送信電力
分配比及び受信電力合成比をそれぞれ所定に調整できる
ように構成することにより、受信時における通信性能
(輻射パターン)を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態による携帯電話機のアン
テナ構造を示す正面図及び側面図である。
【図2】 給電回路部の構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明の実施の形態における2つのダイポー
ル・アンテナを設けた電話機本体と人体頭部との関係を
概略的に示すPCBの正面図及び側面図、電話機本体と
使用者頭部正面の構成図である。
【図4】 本発明の実施の形態の送信モード時における
2つのダイポール・アンテナの給電位相と人体頭部の近
傍電磁界と遠方輻射パターンの関係を概略的に示す平面
図である。
【図5】 本発明の実施の形態の受信モード時における
2つのダイポール・アンテナの受信電力位相と人体頭部
の近傍電磁界と遠方輻射パターンの関係を概略的に示す
平面図である。
【図6】 従来の携帯端末機におけるモノポール・アン
テナの取り付け構造及び電流分布、電圧分布示す構成図
である。
【図7】 従来の携帯端末機における頭部近傍磁界を概
略的に示す構成図である。
【符号の説明】
1 電話機本体のPCB(プリント配線基板) 21 第1のダイポール・アンテナ 22 第2のダイポール・アンテナ 30 給電回路部 31、32 給電部 33 電力分配/合成器 34、35 位相器 36、37 バラン 5 人体の頭部 6 送受信回路部 7 同軸ケーブル 10 送信/受信切替信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 1/04 H04B 7/06 5K067 7/06 7/08 D 7/08 H04Q 1/38 H04Q 1/38 H04B 7/26 D Fターム(参考) 5J021 AA02 AB03 CA06 DB03 FA06 FA32 FA34 HA05 HA10 JA00 5J047 AA03 AA17 AB07 FD01 5K059 CC02 CC03 DD33 EE03 5K060 BB07 CC04 CC19 DD04 HH37 JJ21 KK03 KK04 LL30 5K064 AA25 DC24 5K067 AA23 AA35 BB04 CC24 EE02 KK03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信と受信を時分割で行う携帯端末機に
    おいて、 同一の通信を共通に行う複数のダイポール・アンテナを
    設けると共に、上記各ダイポール・アンテナに対する送
    信電力位相と受信電力位相をそれぞれ所定に制御する位
    相制御手段を設けたことを特徴とする携帯端末機。
  2. 【請求項2】 前記各ダイポール・アンテナに対する送
    信電力分配比及び受信電力合成比をそれぞれ所定に調整
    する電力比調整手段を設けたことを特徴とする請求項1
    記載の携帯端末機。
JP2000345451A 2000-11-13 2000-11-13 携帯端末機 Pending JP2002152116A (ja)

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Effective date: 20030318