JP2002532929A - 移動電話機用平衡ダイポールアンテナ - Google Patents
移動電話機用平衡ダイポールアンテナInfo
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 移動電話機用の平衡ダイポールアンテナ(600)は放射素子(604)とカウンターポイズ(608)を備え、両者は導電性材料から形成されている。カウンターポイズは移動電話機のプリント配線基板(PWB)(612)の接地平面から電気的に絶縁されている。例えばバラン(616、900、1000、1100)である整合ネットワークは平衡電流をダイポールアンテナに供給し、結果的に対称放射パターンを生み出す。平衡ダイポールアンテナ(600)は移動電話機のユーザがすべての方向すなわち360度で有効かつ均一に通信できるようにすることにより、今日の移動電話機中で見られる従来のアンテナに対して優れた性能を可能にする。
Description
【0001】
この発明は一般的にアンテナに関する。特にこの発明は移動体電話用平衡ダイ
ポールアンテナに関する。
ポールアンテナに関する。
【0002】
電子工学における最近の進歩は移動電話機の性能を著しく向上させている。例
えば集積回路技術における進歩は高性能無線周波数(RF)回路を導いた。RF
回路は移動電話機中に典型的に見られる、送信機、受信機および他の信号処理構
成部品を構成するために使用される。また集積回路技術における進歩はRF回路
のサイズの減少を導き、これにより移動電話機の全体的なサイズの減少を導いた
。
えば集積回路技術における進歩は高性能無線周波数(RF)回路を導いた。RF
回路は移動電話機中に典型的に見られる、送信機、受信機および他の信号処理構
成部品を構成するために使用される。また集積回路技術における進歩はRF回路
のサイズの減少を導き、これにより移動電話機の全体的なサイズの減少を導いた
。
【0003】 同様に、バッテリ技術における進歩は、移動電話機中で使用される、より小型
で、より軽量で、より長く永続するバッテリを生み出すことになった。これらの
進歩は一回の充電でより長い時間の間動作する、より小型でより軽量な移動電話
機を生み出した。
で、より軽量で、より長く永続するバッテリを生み出すことになった。これらの
進歩は一回の充電でより長い時間の間動作する、より小型でより軽量な移動電話
機を生み出した。
【0004】 一般的に、移動電話機のユーザはそのユーザから任意の方向に位置する他のユ
ーザまたは地上局と通信できなければならない。この理由のために、ユーザの移
動電話機中のアンテナはすべての方向からの信号を送受信できなければならない
。結果的に、アンテナが方位方向に均一な利得を有する対称放射パターンを示す
ことが望ましい。
ーザまたは地上局と通信できなければならない。この理由のために、ユーザの移
動電話機中のアンテナはすべての方向からの信号を送受信できなければならない
。結果的に、アンテナが方位方向に均一な利得を有する対称放射パターンを示す
ことが望ましい。
【0005】 残念ながら、今日の典型的な移動電話機中で見られるアンテナは対称放射パタ
ーンを示さない。移動電話機は一般的にモノポールアンテナ(例えばホイップア
ンテナ)を利用し、不平衡電流のために、このモノポールアンテナは非対称放射
パターンを示す。これは主にモノポールの形状および寸法がカウンターポイズと
して使用されるプリント配線基板(PWB)の接地平面の形状および寸法と等し
くなく、結果としてモノポール中と接地平面中で不均一な電流分布になるという
事実のためである。
ーンを示さない。移動電話機は一般的にモノポールアンテナ(例えばホイップア
ンテナ)を利用し、不平衡電流のために、このモノポールアンテナは非対称放射
パターンを示す。これは主にモノポールの形状および寸法がカウンターポイズと
して使用されるプリント配線基板(PWB)の接地平面の形状および寸法と等し
くなく、結果としてモノポール中と接地平面中で不均一な電流分布になるという
事実のためである。
【0006】
結果として、対称放射パターンを示す移動電話機用のアンテナに対する必要性
が存在することが認識されている。
が存在することが認識されている。
【0007】
本発明はセルラおよびPCS電話機のような移動電話機用の平衡ダイポールア
ンテナに向けられている。平衡ダイポールアンテナは導電性材料から形成されて
いる、放射素子とカウンターポイズを備えている。カウンターポイズは移動電話
機のプリント配線基板(PWB)から電気的に絶縁されている。
ンテナに向けられている。平衡ダイポールアンテナは導電性材料から形成されて
いる、放射素子とカウンターポイズを備えている。カウンターポイズは移動電話
機のプリント配線基板(PWB)から電気的に絶縁されている。
【0008】 バランは平衡ダイポールアンテナを信号源に結合する。バランは1つの入力端
子と2つの出力端子を有する。入力端子は信号源に接続されている。第1および
第2の出力端子は放射素子およびカウンターポイズにそれぞれ接続されている。
バランは信号源からシングルエンデッド不平衡信号を受け取り、放射素子とカウ
ンターポイズにそれぞれ第1および第2の信号を供給する。第1および第2の信
号は等しい大きさを有するが、180度だけ位相がずれている。第1および第2
の信号は平衡電流を生み出し、これは放射素子とカウンターポイズ中で循環し、
それにより対称放射パターンを生み出す。
子と2つの出力端子を有する。入力端子は信号源に接続されている。第1および
第2の出力端子は放射素子およびカウンターポイズにそれぞれ接続されている。
バランは信号源からシングルエンデッド不平衡信号を受け取り、放射素子とカウ
ンターポイズにそれぞれ第1および第2の信号を供給する。第1および第2の信
号は等しい大きさを有するが、180度だけ位相がずれている。第1および第2
の信号は平衡電流を生み出し、これは放射素子とカウンターポイズ中で循環し、
それにより対称放射パターンを生み出す。
【0009】 本発明のさらなる特徴および効果は本発明のさまざまな実施形態の構成および
動作とともに、添付した図面を参照した以下で詳細に説明する。
動作とともに、添付した図面を参照した以下で詳細に説明する。
【0010】 図面では同一の参照数字は一般的に同一、機能的に類似、および/あるいは構
造的に類似した構成要素を示している。構成要素が最初に現れる図面は参照番号
中の最も左の数字により示されている。
造的に類似した構成要素を示している。構成要素が最初に現れる図面は参照番号
中の最も左の数字により示されている。
【0011】
I.本発明の概略 先に着目したように、今日の典型的な移動電話機に見られるアンテナは対称的
な放射パターンを示さない。移動電話機は一般的にモノポールアンテナを使用し
、このモノポールアンテナは不平衡電流が存在するために、非対称放射パターン
を示す。これは図1および図2にさらに図示されている。
な放射パターンを示さない。移動電話機は一般的にモノポールアンテナを使用し
、このモノポールアンテナは不平衡電流が存在するために、非対称放射パターン
を示す。これは図1および図2にさらに図示されている。
【0012】 図1は典型的な移動電話機101で使用されるモノポールアンテナ100を図
示している。移動電話機101は送信/受信回路と、通話を送受信し、他のすべ
ての通常電話動作を実行するのに必要とされる他の補助的な電子および機械構成
部品を備えている。これらの構成部品はよく知られており、本発明の一部を形成
しないことから示されておらず、さらに説明されていない。モノポールアンテナ
100は放射器(モノポール)104、プリント配線基板(PWB)108、リ
アクタンス性整合ネットワーク112および信号源116を備えている。リアク
タンス性整合ネットワーク112は第1および第2の出力120および124を
備えている。第1の出力120はモノポール104に接続され、第2の出力12
4はPWB108の接地平面128に接続されている。接地平面128はアンテ
ナ100中の電流に対するリターンパスを提供するためにカウンターポイズとし
て機能する。
示している。移動電話機101は送信/受信回路と、通話を送受信し、他のすべ
ての通常電話動作を実行するのに必要とされる他の補助的な電子および機械構成
部品を備えている。これらの構成部品はよく知られており、本発明の一部を形成
しないことから示されておらず、さらに説明されていない。モノポールアンテナ
100は放射器(モノポール)104、プリント配線基板(PWB)108、リ
アクタンス性整合ネットワーク112および信号源116を備えている。リアク
タンス性整合ネットワーク112は第1および第2の出力120および124を
備えている。第1の出力120はモノポール104に接続され、第2の出力12
4はPWB108の接地平面128に接続されている。接地平面128はアンテ
ナ100中の電流に対するリターンパスを提供するためにカウンターポイズとし
て機能する。
【0013】 リアクタンス性整合ネットワーク112はモノポール104に対する不平衡フ
ィードを形成する。不平衡フィードは不平衡電流が接地平面128に沿って流れ
るようにする。これは主にモノポール104の形状および寸法が接地平面128
の形状および寸法と等しくなく、モノポール104中と接地平面128中で、等
しくない電流分布となるという事実によるものである。結果として、モノポール
104と接地平面128は非対称ダイポールを形成し、これにより非対称放射パ
ターン(すなわち歪んだ放射パターン)を生じさせる。
ィードを形成する。不平衡フィードは不平衡電流が接地平面128に沿って流れ
るようにする。これは主にモノポール104の形状および寸法が接地平面128
の形状および寸法と等しくなく、モノポール104中と接地平面128中で、等
しくない電流分布となるという事実によるものである。結果として、モノポール
104と接地平面128は非対称ダイポールを形成し、これにより非対称放射パ
ターン(すなわち歪んだ放射パターン)を生じさせる。
【0014】 図2はモノポール104中と接地平面128中のそれぞれにおける電流ベクト
ルI1およびI2を示している。接地平面128中の電流I2の水平成分I2xはモ
ノポール104中の電流I1の水平成分I1xにより平衡にされている。しかしな
がら、接地平面128中の電流I2の垂直成分I2yは不平衡のままである。その
理由はモノポール104中の対抗する垂直成分がないからである。モノポール1
04の形状および寸法は電流ベクトルI1の垂直成分の形成を阻止する。結果と
して、不平衡電流が接地平面128に沿って流れ、歪んだ放射パターンを生じさ
せる。
ルI1およびI2を示している。接地平面128中の電流I2の水平成分I2xはモ
ノポール104中の電流I1の水平成分I1xにより平衡にされている。しかしな
がら、接地平面128中の電流I2の垂直成分I2yは不平衡のままである。その
理由はモノポール104中の対抗する垂直成分がないからである。モノポール1
04の形状および寸法は電流ベクトルI1の垂直成分の形成を阻止する。結果と
して、不平衡電流が接地平面128に沿って流れ、歪んだ放射パターンを生じさ
せる。
【0015】 さらに、モノポールアンテナ100はその放射パターンがPWB108のサイ
ズおよび/または形状により余儀なくされるので柔軟性がより少ない。PWB1
08のサイズおよび/または形状はPWB108を収納する移動電話機のケース
のサイズおよび/または形状により大部分余儀なくされるので、設計者は移動電
話機のケースにおける既存のサイズおよび/または形状により放射パターンの選
択にハンディキャップを負うことが多い。
ズおよび/または形状により余儀なくされるので柔軟性がより少ない。PWB1
08のサイズおよび/または形状はPWB108を収納する移動電話機のケース
のサイズおよび/または形状により大部分余儀なくされるので、設計者は移動電
話機のケースにおける既存のサイズおよび/または形状により放射パターンの選
択にハンディキャップを負うことが多い。
【0016】 本発明は先に言及した問題に対する解法を提供する。本発明は例えばPCS電
話機やセルラ電話機のような移動電話機用の平衡ダイポールアンテナである。本
発明は移動電話機中に平衡ダイポールアンテナを効果的に組み込み、これは移動
電話機の放射パターンを顕著に改善する。さらに、本発明は設計者がPWBの形
状に制約を受けることなく移動電話機用の所要放射パターンを選択できるように
する。
話機やセルラ電話機のような移動電話機用の平衡ダイポールアンテナである。本
発明は移動電話機中に平衡ダイポールアンテナを効果的に組み込み、これは移動
電話機の放射パターンを顕著に改善する。さらに、本発明は設計者がPWBの形
状に制約を受けることなく移動電話機用の所要放射パターンを選択できるように
する。
【0017】 簡単に説明すると、平衡ダイポールアンテナは放射素子とカウンターポイズを
備えており、この両者は導電性材料から形成されている。カウンターポイズは移
動電話機のプリント配線基板(PWB)の接地平面から電気的に絶縁されている
。例えばバランである整合ネットワークは平衡電流をダイポールアンテナに提供
し、結果的に対称放射パターンを生じさせる。平衡ダイポールアンテナは、移動
電話機のユーザがすべての方向すなわち360度で一様に通信できるようにする
ことにより、今日の移動電話機で見られるような従来のアンテナ対して優れた性
能を可能にする。
備えており、この両者は導電性材料から形成されている。カウンターポイズは移
動電話機のプリント配線基板(PWB)の接地平面から電気的に絶縁されている
。例えばバランである整合ネットワークは平衡電流をダイポールアンテナに提供
し、結果的に対称放射パターンを生じさせる。平衡ダイポールアンテナは、移動
電話機のユーザがすべての方向すなわち360度で一様に通信できるようにする
ことにより、今日の移動電話機で見られるような従来のアンテナ対して優れた性
能を可能にする。
【0018】 先に述べたように、本発明はダイポールアンテナの利点を移動電話機に組み込
む。簡単に説明すると、ダイポールアンテナはダイバージング2線伝送線路であ
る。図3はダイポールアンテナ300を図示している。ダイポールアンテナ30
0は第1および第2の放射器304および308を備えており、それぞれ2線伝
送線路316により信号源312に接続されている。
む。簡単に説明すると、ダイポールアンテナはダイバージング2線伝送線路であ
る。図3はダイポールアンテナ300を図示している。ダイポールアンテナ30
0は第1および第2の放射器304および308を備えており、それぞれ2線伝
送線路316により信号源312に接続されている。
【0019】 ダイポールアンテナ300はL=λ、λ/2、λ/4のような任意の長さLを
とることができ、ここでλはダイポールアンテナ300の動作周波数fの波長に
対応している。第1および第2の放射器304および308中の電流分布は、各
放射器の直径がλ/100よりも小さいならばシヌソイドである。異なる長さの
多数のダイポールアンテナにおける近似電流分布の例が図4に示されている。
とることができ、ここでλはダイポールアンテナ300の動作周波数fの波長に
対応している。第1および第2の放射器304および308中の電流分布は、各
放射器の直径がλ/100よりも小さいならばシヌソイドである。異なる長さの
多数のダイポールアンテナにおける近似電流分布の例が図4に示されている。
【0020】 ダイポールアンテナ300は対称放射パターンを示している。対称放射パター
ンは360度で均一利得を提供し、これによりすべての方向で均一に有効な通信
が可能になる。図5の(A)および(B)は選択された長さを有するダイポール
アンテナ300の放射パターンを図示している。ダイポールアンテナ300中の
電流分布はシヌソイドであると仮定されている。
ンは360度で均一利得を提供し、これによりすべての方向で均一に有効な通信
が可能になる。図5の(A)および(B)は選択された長さを有するダイポール
アンテナ300の放射パターンを図示している。ダイポールアンテナ300中の
電流分布はシヌソイドであると仮定されている。
【0021】 図5(A)はL=λ/2を有するダイポールアンテナの放射パターンを図示し
ている。L=λ/2に対する放射パターンは以下の等式により与えられる。 E=cos[(π/2)cosθ]/sinθ
ている。L=λ/2に対する放射パターンは以下の等式により与えられる。 E=cos[(π/2)cosθ]/sinθ
【0022】 図5(B)はL=λを有するダイポールアンテナの放射パターンを図示してい
る。L=λに対する放射パターンは以下の等式により与えられる。 E=cos(πcosθ)+1/sinθ
る。L=λに対する放射パターンは以下の等式により与えられる。 E=cos(πcosθ)+1/sinθ
【0023】 II.本発明 図6は本発明の1つの実施形態にしたがった平衡ダイポールアンテナ600を
図示している。アンテナ600は放射器604、カウンターポイズ608、PW
B612およびバラン616を備えている。
図示している。アンテナ600は放射器604、カウンターポイズ608、PW
B612およびバラン616を備えている。
【0024】 信号源620はバラン616に接続されている。信号源620は第1および第
2の端子624および628をそれぞれ有する。第1の端子624はバラン61
6に接続されている。これに対して第2の端子628は接地されている。1つの
実施形態では、信号源620はPWB612上に取り付けられている。動作にお
いて、信号源620は第1の端子624によりシングルエンデッドRF信号をバ
ラン616に供給している。
2の端子624および628をそれぞれ有する。第1の端子624はバラン61
6に接続されている。これに対して第2の端子628は接地されている。1つの
実施形態では、信号源620はPWB612上に取り付けられている。動作にお
いて、信号源620は第1の端子624によりシングルエンデッドRF信号をバ
ラン616に供給している。
【0025】 信号源620に加えて、PWB612は受信機、送信機、移動電話機の動作に
必要とされる他の信号処理回路のようなオンボード回路もサポートする。PWB
612は接地平面644を有し、これはすべてのオンボード回路に対する接地を
提供する。
必要とされる他の信号処理回路のようなオンボード回路もサポートする。PWB
612は接地平面644を有し、これはすべてのオンボード回路に対する接地を
提供する。
【0026】 一般的に、バランの目的は平衡アンテナを不平衡源(あるいは不平衡伝送線路
)に接続することである。この実施形態では、バラン616は放射器604およ
びカウンターポイズ608を不平衡源すなわち信号源620に接続する。信号源
620の出力はシングルエンデッドであることから、これは不平衡である。信号
源620からのシングルエンデッド出力が放射器604およびカウンターポイズ
608に直接結合されると、アンテナ600中に不平衡電流をもたらす。したが
って、バラン616は不平衡源を平衡源に変換するのに使用される。
)に接続することである。この実施形態では、バラン616は放射器604およ
びカウンターポイズ608を不平衡源すなわち信号源620に接続する。信号源
620の出力はシングルエンデッドであることから、これは不平衡である。信号
源620からのシングルエンデッド出力が放射器604およびカウンターポイズ
608に直接結合されると、アンテナ600中に不平衡電流をもたらす。したが
って、バラン616は不平衡源を平衡源に変換するのに使用される。
【0027】 バラン616は第1および第2の出力端子632および636をそれぞれ有す
る。第1および第2の出力端子632および636はそれぞれ放射器604およ
びカウンターポイズ608に接続されている。バラン616はシングルエンデッ
ド信号を第1および第2の信号に変換し、これらはそれぞれ放射器604および
カウンターポイズ608に供給される。第1および第2の信号は等しい大きさを
有するが、180度位相がずれている。バラン616の動作は後で詳細に説明す
る。
る。第1および第2の出力端子632および636はそれぞれ放射器604およ
びカウンターポイズ608に接続されている。バラン616はシングルエンデッ
ド信号を第1および第2の信号に変換し、これらはそれぞれ放射器604および
カウンターポイズ608に供給される。第1および第2の信号は等しい大きさを
有するが、180度位相がずれている。バラン616の動作は後で詳細に説明す
る。
【0028】 アンテナ600が十分に動作するためには、カウンターポイズ608がPWB
612の接地平面644から電気的に絶縁されていなければならない。カウンタ
ーポイズ608の絶縁は、電流が確実にカウンターポイズ608から接地平面6
44に流れないようにする。カウンターポイズ608が接地平面644から電気
的に絶縁されていないと、不平衡電流が接地平面644に沿って流れ、それによ
り歪んだ放射パターンとなる。カウンターポイズ608に対する絶縁は、PWB
612とカウンターポイズ608との間のギャップを維持することによりもたら
すことができる。例えば、カウンターポイズ608は図6に示されているように
PWB612と並行に配置することができる。代わりに、カウンターポイズ60
8は後に説明するさまざまな既知の技術によりPWB612上に構成することが
できる。そのケースでは、カウンターポイズ608は一般的に誘電性材料により
接地平面644から分離される。
612の接地平面644から電気的に絶縁されていなければならない。カウンタ
ーポイズ608の絶縁は、電流が確実にカウンターポイズ608から接地平面6
44に流れないようにする。カウンターポイズ608が接地平面644から電気
的に絶縁されていないと、不平衡電流が接地平面644に沿って流れ、それによ
り歪んだ放射パターンとなる。カウンターポイズ608に対する絶縁は、PWB
612とカウンターポイズ608との間のギャップを維持することによりもたら
すことができる。例えば、カウンターポイズ608は図6に示されているように
PWB612と並行に配置することができる。代わりに、カウンターポイズ60
8は後に説明するさまざまな既知の技術によりPWB612上に構成することが
できる。そのケースでは、カウンターポイズ608は一般的に誘電性材料により
接地平面644から分離される。
【0029】 放射器604とカウンターポイズ608が、等しい大きさを持つが180度位
相がずれている第1および第2の信号によりそれぞれ励磁されるとき、放射器と
カウンターポイズ中に平衡電流が循環する。結果として、アンテナ600は対称
放射パターンを生成する。
相がずれている第1および第2の信号によりそれぞれ励磁されるとき、放射器と
カウンターポイズ中に平衡電流が循環する。結果として、アンテナ600は対称
放射パターンを生成する。
【0030】 カウンターポイズ608は一般的に移動電話機のハウジング640内部に封入
される。言い換えると、カウンターポイズ608は外部から見えない。一方、放
射器604は一般的に移動電話機のハウジング640の外に伸びている。したが
って、外部から本発明は移動電話機の外観を変更しない。
される。言い換えると、カウンターポイズ608は外部から見えない。一方、放
射器604は一般的に移動電話機のハウジング640の外に伸びている。したが
って、外部から本発明は移動電話機の外観を変更しない。
【0031】 1つの実施形態では、放射器604およびカウンターポイズ608は実質的に
同様な寸法および/または形状を有している。しかしながら、放射器604およ
びカウンターポイズ608は異なる形状および/または寸法を有していてもよい
。カウンターポイズ608はPWB612上にプリントされてもよい。代わりに
カウンターポイズ608は移動電話機のケース中に埋め込まれた金属スリップで
あってもよい。カウンターポイズ608は技術的に知られている他の技術を使用
して構成してもよい。
同様な寸法および/または形状を有している。しかしながら、放射器604およ
びカウンターポイズ608は異なる形状および/または寸法を有していてもよい
。カウンターポイズ608はPWB612上にプリントされてもよい。代わりに
カウンターポイズ608は移動電話機のケース中に埋め込まれた金属スリップで
あってもよい。カウンターポイズ608は技術的に知られている他の技術を使用
して構成してもよい。
【0032】 本発明にしたがった平衡ダイポールアンテナを線形ダイポールアンテナとして
説明してきたが、本発明の背後にある基礎となる概念は移動電話機中の他のアン
テナに同様に適用できることが当業者に明らかになるであろう。実際、本発明の
概念は移動電話機中の他のタイプのアンテナに有効に利用して、それにより平衡
電流を提供することができる。
説明してきたが、本発明の背後にある基礎となる概念は移動電話機中の他のアン
テナに同様に適用できることが当業者に明らかになるであろう。実際、本発明の
概念は移動電話機中の他のタイプのアンテナに有効に利用して、それにより平衡
電流を提供することができる。
【0033】 1つの実施形態では、アンテナ600の長さはλであり、ここでλは動作周波
数に対応する波長である。アンテナの長さは放射器604とカウンターポイズ6
08のトータルの長さである。λ/2、λ/4などのような他の長さを使用する
こともできる。1つの実施形態では、アンテナ600はセルラ周波数帯(約90
0MHz)に対して動作するように大きさが定められる。他の実施形態では、ア
ンテナ600はPCS周波数帯(約1.9GHz)に対して動作するように大き
さが定められる。
数に対応する波長である。アンテナの長さは放射器604とカウンターポイズ6
08のトータルの長さである。λ/2、λ/4などのような他の長さを使用する
こともできる。1つの実施形態では、アンテナ600はセルラ周波数帯(約90
0MHz)に対して動作するように大きさが定められる。他の実施形態では、ア
ンテナ600はPCS周波数帯(約1.9GHz)に対して動作するように大き
さが定められる。
【0034】 図7の(A)および(B)はアンテナ100すなわち1.99GHzで動作す
る典型的な移動電話機中で使用される従来のホイップアンテナのコンピュータシ
ミュレーション電界パターンを図示している。図7(A)は(移動電話機の前面
から測定された)前面パターン702を図示しており、図7(B)は(移動電話
機の横から測定された)側面パターン704を図示している。両方のケースにお
いて、アンテナ100の電界パターンは非対称である。結果として、アンテナ1
00はすべての方向において信号を均一に送信または受信しない。
る典型的な移動電話機中で使用される従来のホイップアンテナのコンピュータシ
ミュレーション電界パターンを図示している。図7(A)は(移動電話機の前面
から測定された)前面パターン702を図示しており、図7(B)は(移動電話
機の横から測定された)側面パターン704を図示している。両方のケースにお
いて、アンテナ100の電界パターンは非対称である。結果として、アンテナ1
00はすべての方向において信号を均一に送信または受信しない。
【0035】 図8の(A)および(B)は1.99GHzで動作する平衡ダイポールアンテ
ナ600のコンピュータシミュレーション電界パターンを図示している。図8(
A)は前面パターンを図示しており、図8(B)は側面パターンを図示している
。両方のケースにおいて、電界パターンはまったく対称である。前面パターンの
ケースでは、最大電界は−5.38度において2.08dBである一方、側面パ
ターンのケースでは、最大電界は0度において1.94dBである。図8(A)
および図8(B)は従来のアンテナに対して本発明にしたがった平衡ダイポール
アンテナにより示されている電界パターンが改善されていることを証明している
。
ナ600のコンピュータシミュレーション電界パターンを図示している。図8(
A)は前面パターンを図示しており、図8(B)は側面パターンを図示している
。両方のケースにおいて、電界パターンはまったく対称である。前面パターンの
ケースでは、最大電界は−5.38度において2.08dBである一方、側面パ
ターンのケースでは、最大電界は0度において1.94dBである。図8(A)
および図8(B)は従来のアンテナに対して本発明にしたがった平衡ダイポール
アンテナにより示されている電界パターンが改善されていることを証明している
。
【0036】 図9は1つの実施形態にしたがったバラン900を図示している。バラン90
0は信号源からシングルエンデッド不平衡信号を受け取り、平衡信号をダイポー
ルアンテナに出力している。バラン900は2つのインダクタ904、908と
2つのコンデンサ912、916を備えている。インダクタ904およびコンデ
ンサ912は一端において信号源920に接続されている。インダクタ908は
一端においてコンデンサ912に接続されている一方、インダクタ908の他端
は接地されている。コンデンサ916は一端においてインダクタ904に接続さ
れている一方、コンデンサ916の他端は接地されている。出力信号924およ
び928は平衡にされ、互いに180度だけ位相シフトされている。
0は信号源からシングルエンデッド不平衡信号を受け取り、平衡信号をダイポー
ルアンテナに出力している。バラン900は2つのインダクタ904、908と
2つのコンデンサ912、916を備えている。インダクタ904およびコンデ
ンサ912は一端において信号源920に接続されている。インダクタ908は
一端においてコンデンサ912に接続されている一方、インダクタ908の他端
は接地されている。コンデンサ916は一端においてインダクタ904に接続さ
れている一方、コンデンサ916の他端は接地されている。出力信号924およ
び928は平衡にされ、互いに180度だけ位相シフトされている。
【0037】 図10は他の実施形態にしたがったバラン1000を図示している。バラン1
000は電力スプリッタ1004を備え、この電力スプリッタ1004は信号源
1024からシングルエンデッド出力を受け取って、出力端子1008および1
012において平衡信号を出力する。インダクタまたはチョーク1016は直列
に出力端子1012に接続されている。出力端子1008は放射器1030に接
続されている一方、出力端子1012はインダクタ1016を通してカウンター
ポイズ1020に接続されている。
000は電力スプリッタ1004を備え、この電力スプリッタ1004は信号源
1024からシングルエンデッド出力を受け取って、出力端子1008および1
012において平衡信号を出力する。インダクタまたはチョーク1016は直列
に出力端子1012に接続されている。出力端子1008は放射器1030に接
続されている一方、出力端子1012はインダクタ1016を通してカウンター
ポイズ1020に接続されている。
【0038】 電力スプリッタ1004の機能は信号源1024からの信号をそれぞれ等しい
大きさを持つ2つの信号に分割することである。第1の信号は放射器1030に
供給される。第2の信号はインダクタ1016により180度位相シフトされ、
この位相シフトされた信号はカウンターポイズ1020に供給される。バラン9
00および1000は例示目的のためだけに説明したものである。
大きさを持つ2つの信号に分割することである。第1の信号は放射器1030に
供給される。第2の信号はインダクタ1016により180度位相シフトされ、
この位相シフトされた信号はカウンターポイズ1020に供給される。バラン9
00および1000は例示目的のためだけに説明したものである。
【0039】 図11は折り返しバラン1100を図示しており、これは同軸線1102のダ
イポールアンテナ1108への直接的な接続を可能にする。同軸外部導体111
2は中央導体1120から給電されるポール1116に接続されている。同軸ケ
ーブル1112は4分の1波長用のフィーダ同軸ケーブル1104と並んで走っ
ている。他のポール1128はフィーダ同軸ケーブル1104のシールドに直接
接続している。いくつかの選択されたバランを説明したが、他のタイプのバラン
も本発明において容易に使用することができることは当業者に明らかになるであ
ろう。
イポールアンテナ1108への直接的な接続を可能にする。同軸外部導体111
2は中央導体1120から給電されるポール1116に接続されている。同軸ケ
ーブル1112は4分の1波長用のフィーダ同軸ケーブル1104と並んで走っ
ている。他のポール1128はフィーダ同軸ケーブル1104のシールドに直接
接続している。いくつかの選択されたバランを説明したが、他のタイプのバラン
も本発明において容易に使用することができることは当業者に明らかになるであ
ろう。
【0040】 本発明のさまざまな実施形態を上記で説明したが、これらは例示のためだけに
提示したものであり、限定のために提示したものでないことを理解すべきである
。したがって、本発明の広さおよび範囲は上記で説明した例示的な実施形態のい
ずれかによって限定されるべきではなく、特許請求の範囲およびその均等物にし
たがってのみ規定されるべきである。
提示したものであり、限定のために提示したものでないことを理解すべきである
。したがって、本発明の広さおよび範囲は上記で説明した例示的な実施形態のい
ずれかによって限定されるべきではなく、特許請求の範囲およびその均等物にし
たがってのみ規定されるべきである。
【図1】 図1は典型的な移動電話機中で使用されるモノポールアンテナを図示している
。
。
【図2】 図2はモノポールアンテナ中の電流ベクトルを示している。
【図3】 図3はダイポールアンテナを図示している。
【図4】 図4は異なる長さのダイポールアンテナ中の電流分布を示している。
【図5】 図5の(A)は半波長ダイポールアンテナの放射パターンを図示し、(B)は
全波長ダイポールアンテナの放射パターンを図示している。
全波長ダイポールアンテナの放射パターンを図示している。
【図6】 図6は本発明の1つの実施形態にしたがった平衡ダイポールアンテナを図示し
ている。
ている。
【図7】 図7の(A)および(B)は従来のアンテナのコンピュータシミュレーション
電界パターンを図示している。
電界パターンを図示している。
【図8】 図8の(A)および(B)は1つの実施形態にしたがった平衡ダイポールアン
テナのコンピュータシミュレーション電界パターンを図示している。
テナのコンピュータシミュレーション電界パターンを図示している。
【図9】 図9は本発明の実施形態にしたがったバランを図示している。
【図10】 図10は本発明の実施形態にしたがったバランを図示している。
【図11】 図11は本発明の実施形態にしたがったバランを図示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 オザキ、アーネスト・ティー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92064 サン・ディエゴ、ラーク・ストリ ート 13844 (72)発明者 トラン、アレン・ミーン−トリエット アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91216 サン・ディエゴ、フラワー・メド ウ・ドライブ 7579 (72)発明者 クレメンス、ガイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92126 サン・ディエゴ、カミニト・アル バレズ 11088 (72)発明者 リー、チュン−イー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92121 サン・ディエゴ、ラスク・ブール バード 6455 Fターム(参考) 5J046 AA04 AB07 PA07 5J047 AA04 AB07 FD01
Claims (14)
- 【請求項1】 信号源、送信回路、受信回路、信号源用ならびに送信回路お
よび受信回路用にその上に形成された接地平面を有するプリント配線基板(PW
B)を備えた移動電話機用の平衡ダイポールアンテナにおいて、 導電性材料から形成された放射素子と、 導電性材料から形成され、PWB接地平面から電気的に絶縁されたカウンター
ポイズと、 前記信号源および前記放射素子および前記カウンターポイズ間に結合され、大
きさが実質的に等しいが180度だけ位相がずれている第1および第2の信号を
それぞれ発生させる信号平衡手段とを具備し、 平衡電流が前記放射素子と前記カウンターポイズ中で循環し、それにより対称
放射パターンを生成する平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項2】 前記信号平衡手段は、 前記信号源に接続された入力端子と、 前記放射素子と前記カウンターポイズにそれぞれ接続された第1および第2の
出力端子とを備え、 前記信号平衡手段はシングルエンデッド不平衡信号を前記信号源から受け取り
、前記第1および第2の信号を出力する請求項1記載の平衡ダイポールアンテナ
。 - 【請求項3】 前記信号平衡手段は、 前記入力端子に接続された第1の端部と、前記第1の出力端子に接続された第
2の端部とを有する第1のコンデンサと、 前記第1の出力端子に接続された第1の端部と、前記接地平面に接続された第
2の端部とを有する第1のインダクタと、 前記入力端子に接続された第1の端部と、前記第2の出力端子に接続された第
2の端部とを有する第2のインダクタと、 前記第2の出力端子に接続された第1の端部と、前記接地平面に接続された第
2の端部とを有する第2のコンデンサとを備えている請求項1記載の平衡ダイポ
ールアンテナ。 - 【請求項4】 前記信号平衡手段は、 入力端子と第1および第2の出力端子を有し、前記入力端子は前記信号源に接
続されており、前記第1の出力端子は前記放射素子に接続されている電力スプリ
ッタと、 前記第2の出力端子と前記カウンターポイズとの間に直列に接続されたインダ
クタとを備えている請求項1記載の平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項5】 前記放射素子と前記カウンターポイズは実質的に等しい寸法
を有する請求項1記載の平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項6】 前記放射素子と前記カウンターポイズは実質的に同様な形状
を有する請求項1記載の平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項7】 前記カウンターポイズはPWB上にプリントされている請求
項1記載の平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項8】 前記カウンターポイズは導電性配線である請求項1記載の平
衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項9】 前記カウンターポイズは金属ストリップである請求項1記載
の平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項10】 前記第1および第2の信号はセルラ周波数帯中にある請求
項1記載の平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項11】 前記第1および第2の信号はPCS周波数帯中にある請求
項1記載の平衡ダイポールアンテナ。 - 【請求項12】 前記放射素子と前記カウンターポイズのトータルの長さが
λであり、λは動作周波数に対応した波長である請求項1記載の平衡ダイポール
アンテナ。 - 【請求項13】 前記放射素子と前記カウンターポイズのトータルの長さが
λ/2であり、λは動作周波数に対応した波長である請求項1記載の平衡ダイポ
ールアンテナ。 - 【請求項14】 信号源、送信回路、受信回路、信号源用ならびに送信回路
および受信回路用にその上に形成された接地平面を有するプリント配線基板(P
WB)を備えた移動電話機用の平衡ダイポールアンテナにおいて、 導電性材料から形成され、PWB接地平面から電気的に絶縁された第1のダイ
ポール素子と、 導電性材料から形成され、PWB接地平面から電気的に絶縁された第2のダイ
ポール素子と、 前記信号源および前記第1のダイポール素子および前記第2のダイポール素子
間に結合され、大きさが実質的に等しいが180度だけ位相がずれている第1お
よび第2の信号をそれぞれ発生させる信号平衡手段とを具備し、 前記信号平衡手段は、内部導体と外部導体を有する同軸ケーブルを備え、 前記外部導体は第1および第2の分岐を有し、 前記内部導体は前記第1の外部導体分岐内で同軸的に伸び、前記第1の外部導
体分岐は前記第1のダイポール素子に電気的に結合され、前記内部導体は前記第
2のダイポール素子に電気的に結合され、 前記第2の外部導体分岐は前記第2のダイポール素子に電気的に結合され、 平衡電流が前記第1および第2の放射素子中で循環し、それにより対称放射パ
ターンを生成する平衡ダイポールアンテナ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/206,538 | 1998-12-07 | ||
US09/206,538 US6147653A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Balanced dipole antenna for mobile phones |
PCT/US1999/029095 WO2000035048A1 (en) | 1998-12-07 | 1999-12-07 | Balanced dipole antenna for mobile phones |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002532929A true JP2002532929A (ja) | 2002-10-02 |
JP2002532929A5 JP2002532929A5 (ja) | 2009-07-23 |
Family
ID=22766836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000587406A Pending JP2002532929A (ja) | 1998-12-07 | 1999-12-07 | 移動電話機用平衡ダイポールアンテナ |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6147653A (ja) |
EP (1) | EP1149430A1 (ja) |
JP (1) | JP2002532929A (ja) |
KR (1) | KR20010080716A (ja) |
AU (1) | AU2046500A (ja) |
BR (1) | BR9916015A (ja) |
CA (1) | CA2353927A1 (ja) |
MX (1) | MXPA01005676A (ja) |
WO (1) | WO2000035048A1 (ja) |
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