JP2003198246A

JP2003198246A - アンテナ及びアンテナ付き無線通信装置

Info

Publication number: JP2003198246A
Application number: JP2001396794A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kashiwagi; 宏貴柏木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナ付き無線通信装置を小型化し、製造
を容易にし、信頼性、再現性を向上する。【解決手段】本発明のアンテナは、給電素子と、前記
給電素子の周囲に配された複数の無給電素子を備え、前
記複数の無給電素子の各々をスイッチング素子により反
射器または導波器として動作するよう切り替えて指向性
を制御するアンテナであって、前記複数の無給電素子の
うちの一部が前記給電素子を中心として回転するように
構成されていることを特徴とする。また、本発明のアン
テナ付き無線通信装置は、上記アンテナを無線通信装置
に装着したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ及びこの
アンテナを装着したアンテナ付き無線通信装置に関す
る。アンテナは特に、展開可能な指向性切替アンテナに
関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信においては、指向性を限定して
送受信することが要求される場合が多い。指向性を絞る
方法として、平面アンテナや八木アンテナ等が知られて
いる。

【０００３】ここで、上記のアンテナを移動体無線通信
に応用するのに、端末の位置ならびに方向が不定である
ことによるマルチパスの影響を軽減する目的から、その
指向性切替えを必要とする場合がある。

【０００４】これを実現する方法として、特開平０９−
２８４０４５に記載のように平面パッチアンテナを立体
的に配したもの、特開平１１−２７０３８、特開平１１
−１６８３１８等に記載のようにアレイアンテナを十字
に配置したもの等があるが、切り替える指向性方向の数
に比例して素子の数が増大し、アンテナの大型化を招く
という問題点があった。

【０００５】そこで、特開平１０−１５４９１１、特開
２００１−３６３３７等に記載のように、１つの給電素
子を用い周囲に配した無給電素子を導波器、反射器とし
て動作するようにスイッチング素子により切り替えると
いう提案がされた。特開２００１−３６３３７に記載の
アンテナについて図９の（ａ）にアンテナ素子の配置の
様子を、（ｂ）に指向性の切替えられる様子を示す。所
定長さのアンテナ素子（給電素子及び無給電素子）を用
い、大地板９０１上に、１つの給電素子９０２を中心に
してその周囲に無給電素子９０３〜９０６を配し、無給
電素子９０３〜９０６に付加されたスイッチング素子９
０７〜９１０により、無給電素子９０３〜９０６を導波
器または反射器として働くように切り替えることでアン
テナの指向性を切り替えるという提案している。９１１
〜９１４は各無給電素子９０３〜９０６と大地板９０１
間に挿入したキャパシタンスである。給電素子９０２に
給電し、スイッチング素子９０８をオフにして無給電素
子９０４を短く保ちキャパシタンスとの協働作用で導波
器とし、スイッチング素子９０７、９０９、９１０をオ
ンにして無給電素子９０３、９０５、９０６を半波長よ
り長くして反射器とすることで、指向性９１５Ａを得
る。スイッチング素子９０９をオフにして無給電素子９
０５を導波器とし、スイッチング素子９０７、９０８、
９１０をオンにして無給電素子９０３、９０４、９０６
を反射器とすることで指向性９１５Ｂを得るというよう
に、９０度ごとに指向性を切り替えることができる。ま
た、スイッチング素子９０７〜９１０を全てオフにして
無給電素子９０３〜９０６を全て導波器とすることで、
無指向性９１５Ｅが得られる。このように、同一の無給
電素子を反射器や導波器に切り替えて使うことにより、
それ以前の提案に比べ、小型化を実現している。

【０００６】基本的に、無給電素子が等価的に半波長よ
り短い所では導波器、長い所では反射器として働き、か
なり短い所では給電素子に影響を与えない状態と等価に
なる。スイチング素子がオフ状態では無給電素子はそれ
自体の長さで作用するが、オン状態ではアースされ、等
価的に長くなった状態で作用する。すなわち、スイッチ
ング素子を切り替えることにより、アンテナ素子長に対
応して表１のように３通りの変化をする。×はアンテナ
素子がないと等価の状態である。

【０００７】

【表１】

【０００８】のように反射器と導波器で切り替える場
合には、図９（ｂ）を参照すると、無給電素子９０３〜
９０６の状態と指向性の関係は表２のようになる。例え
ば、無給電素子９０３〜９０６の全てを導波器として作
用させれば無指向性が得られる。

【０００９】

【表２】

【００１０】については、表２の導波器を×に置換す
れば良く、については、表２の反射器を×に置換すれ
ば良い。このとき、全ての無給電素子を×にすることで
も９１５Ｅの指向性を得ることができる。このように、
スイッチング素子を切り替えることによりアンテナ指向
性を制御することができる。なお、表２以外の組み合わ
せも可能であり、例えば、無給電素子９０３と９０４を
導波器、９０５と９０６を反射器として作用させると、
図９（ｂ）の左上方向に、よりブロードな指向性を得る
ことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
提案においても、そのアンテナ素子長、ならびに各々の
アンテナ素子間の間隔は、使用する周波数帯の波長に依
存しており、小型化には限界があり、このため、小型・
薄型化競争が著しい携帯端末への応用には限界がある。

【００１２】例えば、２ＧＨｚで考えると一波長は１５
０ｍｍとなり１／４波長でも４ｃｍ近くなり、給電素子
と各無給電素子の間隔も１／８波長としても反射器、導
波器とで同じく１／４波長となって直径４ｃｍ、高さ４
ｃｍの円柱状のアンテナが必要となり、例えば、３ｍ
ｍ、５ｍｍの厚みで規格されたＰＣＭＣＩＡ（Personal
Computer Memory Card International Association）カ
ード等に対しては非常に大きくなる。また、その立体的
な構造ゆえに、製造が容易であるとは言いがたく、この
ため、特性の信頼性と再現性も望みにくい。

【００１３】本発明は、携帯端末等の無線通信装置に装
着するアンテナについて、指向性の切り替えが可能で、
しかもより小型化、薄形化に適する構造のアンテナを提
供することを目的とする。また、その製造を容易にし、
信頼性と再現性にすぐれた構造のアンテナを提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の従来技術
の課題を解決するものであり、請求項１に記載のアンテ
ナは、給電素子と、前記給電素子の周囲に配された複数
の無給電素子を備え、前記複数の無給電素子の各々をス
イッチング素子により反射器または導波器として動作す
るよう切り替えて指向性を制御するアンテナであって、
前記複数の無給電素子のうちの一部が前記給電素子を中
心として回転するように構成されていることを特徴とす
る。

【００１５】ここにおいて、「無給電素子の各々をスイ
ッチング素子により反射器または導波器として動作する
よう切り替えて」とは、スイッチング素子をオン／オ
フすることにより、反射器として動作する状態から導波
器として動作する状態へ、またはその逆に切り替える場
合と、スイッチング素子をオン／オフすることにより
動作しない状態（アンテナ素子が無いと等価の状態）か
ら反射器または導波器として動作する状態へ、またはそ
の逆に切り替える場合との両方を含むものとする。

【００１６】これにより、使用時には複数の無給電素子
のうちの回転するグループを切替え指向性平面内の所定
の位置に展開でき、使用しない時には回転するグループ
を回転しないグループの近傍に移動することができ収
納、持ち運びが容易になる。これにより、指向性の切り
替えが可能で、しかもより小型化、薄形化が達成でき
る。また、実装した主基板やアンテナ基板は、最終的に
はハウジングに包含されることから、これらの基板には
フレキシブル基板も使用可能であり、強度が許せば更な
る薄型化が可能となる。

【００１７】また、立体的に構成される複数のアンテナ
素子を、回転しないグループを１アンテナ基板に、回転
するグループを他の１以上のアンテナ基板に、平面単位
で分割して構成できることから、半導体集積回路製造の
ために開発され、量産性に優れ高精密な微細加工技術を
適用でき、アンテナ素子自体をアンテナ基板上にエッチ
ング、印刷、実装でき、スイッチング素子も同様にアン
テナ基板上に実装が可能なことから、作成が容易であ
り、かつ、信頼性、再現性に優れたアンテナを提供でき
る。

【００１８】請求項２に記載のアンテナは、回転する無
給電素子の前記給電素子からの距離が回転しない無給電
素子の前記給電素子からの距離と等しくなるように配置
され、回転していない状態では前記回転する無給電素子
と前記回転しない無給電素子とが略同一平面に収まるよ
うに構成されていることを特徴とする。ここに、回転し
ない無給電素子は回転する無給電素子の回転軌道上にあ
り、後者を回転しながら近づけていくと前者にぶつかる
ので、両者が給電素子を含めて同一平面上に並ぶことは
ない。しかし、両アンテナ素子が最も近づいた状態の近
くでは、両者が略同一平面に収まるといえるので、「略
同一平面に収まる」とはそのような状態をいうものとす
る。

【００１９】また、請求項３に記載のアンテナは、回転
する無給電素子の前記給電素子からの距離が回転しない
無給電素子の前記給電素子からの距離より短くなるよう
に配置され、回転していない状態では前記回転する無給
電素子と前記回転しない無給電素子とが同一平面に収ま
るように構成されていることを特徴とする。これらの構
成により、アンテナを使用する時には空間的に広がった
構造とし、使用しない時には平面的な構造として収納し
易く、持運びも容易になる。

【００２０】請求項４に記載のアンテナは、前記給電素
子及び前記無給電素子を取り付けたアンテナ部を主基板
に対して回転可能にしたことを特徴とする。アンテナは
アンテナ部と主基板と主基板用ハウジング等で構成さ
れ、アンテナ部は、給電素子、無給電素子を搭載した複
数のアンテナ基板、アンテナ基板を接続するコネクタ、
制御線、アンテナ用ハウジング（あれば）から構成され
る。アンテナ基板を回転するための動力機構や制御機構
はアンテナ部に含めないものとする。アンテナを使用す
る時にはアンテナ部を主基板、すなわち主基板用ハウジ
ングから直角に立てて使用し、使用しない時には主基板
用ハウジングに重ねて畳む構造として、収納し易く、持
運びも容易にしたものである。

【００２１】請求項５に記載のアンテナ付き無線通信装
置は、前記主基板をカード型の主基板用ハウジングに収
納すると共に、前記アンテナ部を前記主基板用ハウジン
グに引き出し可能に収納したことを特徴とする。アンテ
ナをカード型に実装し、アンテナ部引き出し可能とした
ので、携帯端末等の無線通信装置やパーソナルコンピュ
ータ等の情報端末に装着して使用するのに便利であり、
また、これらの装置に装着するアンテナを一層小型化で
きる。

【００２２】請求項６に記載のアンテナ付き無線通信装
置は、請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテナを備
えたことを特徴とする。

【００２３】また、請求項７に記載のアンテナ付き無線
通信装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテ
ナを備えたカードを筐体（無線通信装置の筐体）に着脱
可能に装着したことを特徴とする。

【００２４】請求項７はカードを介して無線通信装置に
アンテナを着脱可能にしているが、請求項６はこれを無
線通信装置に固定したものといえる。また、パーソナル
コンピュータのような情報端末でも本発明のアンテナを
固定または装着して無線通信が可能となった装置も、本
発明の無線通信装置に該当するものとする。

【００２５】これらにより、本発明のアンテナを無線通
信装置に装着して使用できる。使用時にはマルチセクタ
アンテナを備える無線通信装置として機能し、未使用時
にはその機器の携帯性を損なうことないようアンテナ部
を筐体（無線通信装置の筐体）に収納して持運びできる
ので、特に薄型の携帯型無線通信端末等に使用した場合
は好適である。

【００２６】また、小型なので、アンテナに供給する電
力増幅器の出力を低く抑えることが可能となり、低消費
電力、低価格の増幅器が使用可能となる。また、所望の
切替え指向性平面を無線通信装置の回路基板面（すなわ
ち、アンテナの主基板面）に対してある程度自由に設定
可能となり、使用状況に合わせて指向性平面を調整する
ことが可能となる。また、装置に装着していたアンテナ
部を展開することにより装置全体の表面積が増加し、通
常アンテナ近辺に実装される電力増幅器の放熱を助ける
効果がある。

【００２７】また、アンテナの素子長も一部又は全部を
無線通信装置の寸法内に吸収できる。つまり、装置に対
して厚み方向のみの増加に抑えるか、もしくは装置内へ
の収納が可能となる。すなわち、本発明は、アンテナ付
き無線通信装置の更なる小型化を提供するものである。
また、カード型のアンテナであれば、無線通信装置に着
脱可能であり、単体でも持ち運びできる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明によるアンテナ及び当該ア
ンテナを付したアンテナ付無線通信装置の実施形態の例
を図１乃至図１０に基づいて以下に説明する。

【００２９】図１に、本発明による展開型指向性切替ア
ンテナの第１の実施形態における構成を示す。図１
（ａ）はアンテナ部の平面図（無給電素子の一部を回転
する前の状態）、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は展開さ
れた状態（無給電素子の一部を回転した後の状態）の平
面図である。アンテナは上記アンテナ部と主基板と主基
板用ハウジング等で構成される。主基板１０９には高周
波部、信号処理部が実装される。アンテナ部は、給電素
子１０１、無給電素子１０２、１０３を搭載したアンテ
ナ基板１０６（給電素子１０１、無給電素子１０２、１
０３を含む平面を第１の平面とする）、無給電素子１０
４、１０５を搭載したアンテナ基板１０７（給電素子１
０１、無給電素子１０４、１０５を含む平面を第２の平
面とする）、及びこれらのアンテナ基板１０６、１０７
を接続するコネクタ１０８、スイッチング素子１１１、
１１２、制御線１１５、１１６から構成されている。１
１０は給電ピンである。給電素子１０１及び無給電素子
１０２〜１０５をまとめてアンテナ素子という。図面上
重なるため省略したが、全ての無給電素子１０２〜１０
５にはスイッチング素子と制御線が接続されている。
又、図２のようにアンテナ用ハウジングがある場合は、
アンテナ用ハウジングもアンテナ部に含まれるものとす
る。なお、アンテナ基板を回転するための動力機構や制
御機構が必要であるが、これらはアンテナ部に含めない
ものとする。

【００３０】未使用時には、（ａ）、（ｂ）のように、
無給電素子１０２と１０４、無給電素子１０３と１０５
が最も近づいた状態の近くになるようにアンテナ基板１
０６、１０７を寄せ集めることにより、全てのアンテナ
素子は、略同一平面に収まるように構成されているとい
える。この状態ではアンテナ基板１０６、１０７を寄せ
集めたものが薄板形状に維持される。使用時には（ｃ）
のように、給電素子１０１を中心として、無給電素子１
０２〜１０５は同心円状にほぼ９０度の角度で展開され
る。

【００３１】ここで、コネクタ１０８は同軸上になって
おり給電素子１０１及び給電チップ１１０はその中心導
体の延長である。アンテナ素子長を約１／４波長とした
場合は、無給電素子１０２〜１０５はスイッチング素子
１１１，１１２等が導通状態のとき（オン時）はアース
され、そのアンテナ素子長より決定される反射器もしく
は導波器の役目を成し、これにより指向状態が実現され
る。非道通状態のとき（オフ時）はアンテナ素子がない
状態と等価となる構成である。

【００３２】これを、約１／２波長のアンテナ素子を大
地板なしで使用することで、導通状態で反射器、非道通
状態で導波器とする構成も可能である。図９（ａ）のよ
うにスイッチング素子１１１，１１２等が連結されてい
る場合には、無給電素子１０２〜１０５はスイッチング
素子１１１，１１２等が導通状態のとき（オン時）アー
スされ、そのアンテナ素子長より決定される反射器の役
目を果たし、非道通状態のとき（オフ時）は導波器の役
目を成す。したがって、スイッチング素子１１１，１１
２等を適当に制御することにより図９（ｂ）に示すよう
な指向状態が実現される。

【００３３】図２に、本発明による展開型指向性切替ア
ンテナの第２の実施形態の構成を示す。図２（ａ）はア
ンテナ用ハウジングを含むアンテナの側面図（非使用状
態）、（ｂ）はその正面図（アンテナ基板を収納したハ
ウジングを立てた状態）、（ｃ）はその平面図（無給電
素子の一部を回転する前の状態）、（ｄ）は展開された
状態（無給電素子の一部を回転した後の状態）の平面図
である。なお、図中の（２ｂ）、（２ｃ）、（２ｄ）は
図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を見た方向を示す。図にお
いて、２０１、２０２はアンテナ基板１０６、１０７を
収納した（又は取り付けた）アンテナ用ハウジング、２
０３はインターフェースコネクタ、２０５は主基板を収
納した主基板用ハウジング、２０６はハウジング回転部
である。２０４は２つの回転軸を持つコネクタであり、
その構成は図３に示される。第１の実施形態にハウジン
グ回転部２０６を持ったコネクタ２０４を使用すること
でアンテナ部（アンテナ用ハウジング２０１、２０２に
収納）を主基板用ハウジング２０５に重なるように折り
たたみ長さ方向の増大を抑えている。

【００３４】図３に、本発明による展開型指向性切替ア
ンテナを実現するためのコネクタ２０４の実施形態を示
す。図３（ａ）はコネクタの平面図、（ｂ）はその側面
図、（ｃ）はその正面図である。中心導体１０１と絶縁
体３０２と外部導体３０３とで第１の同軸３２０を形成
し、更に外部導体３０３の周囲を回転する回転外部導体
３０４が制御線端子３０５、３０６を介してアンテナ基
板１０６に接続される形状となっている。第１の同軸３
２０は、中心導体３１０と絶縁体３１２と外部導体３０
７とで形成される第２の同軸３３０に、第３の同軸３１
１を介して接続される。第２の同軸３３０の中心導体３
１０はその先端が給電端子となり、主基板１０９のアン
テナ入力部へと接続される。また、第２の同軸３３０は
第３の同軸３１１に対して回転可能な構造となってい
る。更に第２の同軸３３０は制御線端子３０８、３０９
を介してアンテナ基板１０７と接続される。結果的に、
主基板１０９のアンテナ入力部から各同軸の中心導体を
介して給電素子１０１に給電が行われ、各同軸の外部導
体とアンテナ基板１０６、１０７を介して各スイッチン
グ素子４０１、１１２、１１１、４０２（図４参照）が
オンであれば各無給電素子１０２〜１０５はグランド
（大地板）と導通する。このようにして、主基板１０９
及びアンテナ基板１０６、１０７への制御信号が送られ
る。ここで、図３と図２を対比すると、コネクタ２０４
は図３のコネクタに該当し、ハウジング回転部２０６は
第３の同軸３１１に対して回転可能に設置された第２の
同軸３３０に相応する。

【００３５】図４は、図３のコネクタとアンテナ基板１
０６、１０７との結合方法を示している。中心導体３１
０は給電素子１０１に接続され、外部導体３０４はアン
テナ基板１０６の大地板１１４に接続される。同軸部３
０７及び外部導体３０７はアンテナ基板１０７の大地板
１１３に接続され、中心導体３１０は主基板１０９のア
ンテナ入力部に接続される。ここで、無給電素子１０
２、１０３、１０４、１０５はスイッチング素子４０
１、１１２、１１１、４０２がオンの時に各グランド
（大地板）に落とされているが、図示しないが高い周波
数においてはアンテナ素子長を約１／２波長（λ／２）
とすることでグランドを配慮しない設計も可能となる。
また、給電素子についてもアンテナ素子長が約１／４波
長（λ／４）グランドプレーンのモノポールアンテナ、
もしくはスリーブアンテナを使用することもできる。

【００３６】図５に、より薄型化を目指した展開型指向
性切替アンテナの第３の実施形態の構成を示す。図５
（ａ）はアンテナ部の正面図、（ｂ）はその平面図、
（ｃ）はその側面図である。アンテナ基板５０１（給電
素子１０１、無給電素子１０２、１０３を含む平面を第
１の平面とする）の無給電素子１０２、１０３の間隔
を、アンテナ基板５０２（給電素子１０１、無給電素子
１０４、１０５を含む平面を第２の平面とする）の無給
電素子１０４、１０５の間隔より狭くすることで、互い
の無給電素子を最も近づけた時に、第１の平面５０１は
第２の平面５０２（無給電素子１０４と１０５の間に切
り欠き部が設けられている）の切り欠き部に入り込み、
第２の平面５０２と同一平面内に納まる構造である。展
開時はアンテナ素子１０４、１０５、１０１の間には空
気が存在するが、アンテナ素子１０２、１０３、１０１
の間は誘電材料であることから、その誘電率を勘案し、
アンテナ素子１０２、１０３の間隔をアンテナ素子１０
４、１０５の間隔より狭い配置とした状態で等価にな
る。また、システム設計上ゲイン等のある程度のばらつ
きは問題とならない場合が多いので、このような構造を
採用可能である。なお、（ｃ）において、主基板１０９
はアンテナ部に対して９０度開いた状態、１０９ａ（破
線で示す）は折りたたんだ状態を示す。

【００３７】図６に、本発明による展開型指向性切替ア
ンテナの第４の実施形態の構成を示す。これは、展開型
指向性切替アンテナを具体的にＰＣＭＣＩＡカード６０
０に実装した際の使用状況を示すものである。第２の実
施形態（図２参照）との差異は、アンテナ部もカードハ
ウジング２０５内に収納され、また、引き出し可能な点
である。ここにおいて、カード６００とは上記アンテナ
部と主基板とハウジング等で構成されたアンテナ自身で
ある。図６（ａ）、（ｂ）はカード６００が使用状態に
ないときで、アンテナ部（アンテナ用ハウジング２０
１、２０２に収納されている）とそれに接続された主基
板１０９がカードハウジング（主基板ハウジング）２０
５内に収納された状態の平面図、側面図である。また、
カード６００が規格サイズのカードスロット（例えばノ
ート型パーソナルコンピュータや携帯型情報端末等の）
内に挿入された状態を想定している。すなわち、カード
６００をこれらの無線通信機器（情報端末に本発明によ
るアンテナを装着し無線通信機器として使用する場合も
含む）の筐体に着脱可能に装着して使用することを想定
している。なお、カード６００はカードスロットから取
り出して携帯可能である。（ｃ）は使用状態への第１ス
テップでアンテナ部（アンテナ用ハウジング２０１、２
０２に収納されている）とそれに接続された主基板１０
９の一部がカードハウジング（主基板ハウジング）２０
５から引き出されることにより、アンテナ部固定のため
のロックが外れた状態（ここまで引き出せば十分であ
る）、（ｄ）はアンテナ部がカードハウジング２０５か
ら垂直に立ち上げられた状態、更に（ｅ）はアンテナ用
ハウジング２０１、２０２の展開が行われた状態を示
す。展開時に使用者が回転角度調整ダイヤル６０１を設
定することにより（ｆ）のようなアンテナ部が傾斜した
状態も選択可能である。なお、６０２Ａ、６０２Ｂは主
基板１０９にフレキシブル基板を用いた状態を示す。

【００３８】図７は、図６のＰＣＭＣＩＡカード６００
をノート型パーソナルコンピュータ７０１のカードスロ
ット７０２に挿入して使用した様子を示す。アンテナ部
は図６の（ｅ）の状態にある。

【００３９】図８は、ＰＣＭＣＩＡカード６００を携帯
型情報端末８０１のカードスロット８０２に挿入して使
用した様子を示す。アンテナ部は図６の（ｆ）の状態に
ある。使用者が携帯型情報端末８０１を手で持った状況
（傾めに保持された状況）での使用を想定し、指向性平
面が地面と平衡になるように展開され、指向方向を切替
え可能な状態にある。

【００４０】指向性の切り替えは図９、表１、表２で説
明した従来の方式と同様に可能である。図９（ｂ）を用
いて説明すると、給電素子９０２に給電し、無給電素子
９０４を導波器とし、無給電素子９０３、９０５、９０
６を反射器とすることで、指向性９１５Ａを得る。無給
電素子９０５を導波器、無給電素子９０３、９０４、９
０６を反射器とすることで指向性９１５Ｂを得るという
ように指向性を切り替え可能である。また、無給電素子
９０３、９０４、９０５、９０６を導波器とすること
で、無指向性９１５Ｅが得られる。すなわち、表２に示
したと同様に指向性を制御できる。

【００４１】図１０に、本発明による展開型指向性切替
アンテナを具体的にＰＣＭＣＩＡカード６００に実装し
た際の、電力増幅器の放熱を考えた使用状況を示す第６
の実施形態を示す。主基板１０９には、信号処理部実装
部品又は高周波部実装部品９５２及び電力増幅器９５３
が搭載され、主基板１０９に搭載された電力増幅器９５
３はアンテナ部（アンテナ基板用ハウジング２０１、２
０２に収納されている）近くにある。アンテナ展開時に
カードハウジング２０５から外部へ引き出された内部シ
ールド９５１と主基板１０９は接していることから、電
力増幅器の熱を上記内部シールド９５１を介して直接外
気に放熱することが可能となる。また、アンテナハウジ
ング２０１、２０２も展開されることで表面積が増加
し、結果として近くに配置された電力増幅器９５３の熱
を効率よく放熱する。また、この図では伸縮コネクタ９
５４（９５４Ａ、Ｂ、Ｃから構成される）はスライド式
となっており、主基板１０９に実装された９５４Ａが図
のように一番右に来たときに、９５４Ｂを左右にスライ
ド可能となり、情報端末等へのインタフェースコネクタ
として機能する９５４Ｃと主基板１０９が接続されるよ
うに構成されている。これにより、本発明のアンテナを
装着したＰＣＭＣＩＡカード６００が情報端末等のカー
ドスロットに挿入されただけでは、カード側へは給電さ
れず、アンテナを展開したときに初めてカードが挿入さ
れたと認識され、給電される。

【００４２】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に
種々の変更を加え得ることは自明である。例えば、無給
電素子を搭載したアンテナ基板が３以上であっても良
い。３の場合は展開時のアンテナ基板間の角度は６０度
になる。また、無給電素子に接続するスイッチング素子
にキャパシタンスやインダクタンスを並列に挿入しても
良いし、アンテナ素子の寸法や間隔も一定の条件下に変
更可能である。また、アンテナ基板の回転角度は９０度
を超える程度でよいので同軸を用いず制御線や給電線に
リード線やマイクロストリップ線を用いても良い。ただ
し、この場合もアンテナ基板を結合するコネクタやアン
テナ基板を回転させる機構は必要である。また、本実施
形態ではアンテナを無線通信装置や情報端末に着脱可能
な例を挙げたが、アンテナをこれらに固定してアンテナ
付き無線通信装置として用いることも可能である。

【００４３】

【発明の効果】上記にて説明された本発明により以下の
効果がもたらされる。

【００４４】請求項１に記載のアンテナは、使用時には
複数の無給電素子のうちの回転するグループを切替え指
向性平面内の所定の位置に展開でき、使用しない時には
回転するグループを回転しないグループの近傍に移動す
ることができ収納、持ち運びが容易になる。これによ
り、指向性の切り替えが可能で、しかもより小型化、薄
形化が達成できる。また、実装した主基板やアンテナ基
板は、最終的にはハウジングに包含されることから、こ
れらの基板にはフレキシブル基板も使用可能であり、強
度が許せば更なる薄型化が可能となる。

【００４５】また、立体的に構成される複数のアンテナ
素子を、回転しないグループを１アンテナ基板に、回転
するグループを他の１以上のアンテナ基板に、平面単位
で分割して構成できることから、半導体集積回路製造の
ために開発され、量産性に優れ高精密な微細加工技術を
適用でき、アンテナ素子自体をアンテナ基板上にエッチ
ング、印刷、実装でき、スイッチング素子も同様にアン
テナ基板上に実装が可能なことから、作成が容易であ
り、かつ、信頼性、再現性に優れたアンテナを提供でき
る。

【００４６】請求項２乃至４に記載のアンテナは、これ
らの構成により、使用時には空間的に広がった構造とな
り、マルチセクタアンテナ本来の高ゲインと複数方向へ
の指向性切替えができると共に、未使用時には薄形、平
面的な構造として収納し易くし、持運びも容易になる。

【００４７】請求項５に記載のアンテナ付き無線通信装
置は、アンテナをカード型に実装し、アンテナ部引き出
し可能としたので、携帯端末等の無線通信装置やパーソ
ナルコンピュータ等の情報端末に装着して使用するのに
便利であり、また、これらの装置に装着するアンテナを
一層小型化できる。

【００４８】請求項６又は７に記載のアンテナ付き無線
通信装置は、上述のアンテナを装着した構成としている
ので、使用時にはマルチセクタアンテナを備える無線通
信装置として機能し、未使用時にはその機器の携帯性を
損なうことないようアンテナ部を筐体に収納して持運び
できるので、特に薄型の携帯型無線通信端末等に使用し
た場合は好適である。

【００４９】また、小型なので、アンテナに供給する電
力増幅器の出力を低く抑えることが可能となり、低消費
電力、低価格の増幅器が使用可能となる。また、所望の
切替え指向性平面を無線通信装置の回路基板面（すなわ
ち、アンテナの主基板面）に対してある程度自由に設定
可能となり、使用状況に合わせて指向性平面を調整する
ことが可能となる。また、装置に装着していたアンテナ
部を展開することにより装置全体の表面積が増加し、通
常アンテナ近辺に実装される電力増幅器の放熱を助ける
効果がある。

【００５０】また、アンテナの素子長も一部又は全部を
無線通信装置の寸法内に吸収できる。つまり、装置に対
して厚み方向のみの増加に抑えるか、もしくは装置内へ
の収納が可能となる。すなわち、本発明は、アンテナ付
き無線通信装置の更なる小型化を提供するものである。
また、カード型のアンテナであれば、無線通信装置に着
脱可能であり、単体でも持ち運びできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による展開型指向性切替アンテナの第１
の実施形態の構成を示す図である。（ａ）アンテナ部の平面図（無給電素子の一部を回転す
る前の状態）である。（ｂ）アンテナ部の正面図（無給電素子の一部を回転す
る前の状態）である。（ｃ）アンテナ部の平面図（無給電素子の一部を回転し
た後の状態）である。

【図２】本発明による展開型指向性切替アンテナの第２
の実施形態の構成を示す図である。（ａ）ハウジングを含むアンテナの側面図（非使用状
態）である。（ｂ）ハウジングを含むアンテナの正面図（アンテナ基
板を収納したハウジングを立てた状態）である。（ｃ）ハウジングを含むアンテナの平面図（無給電素子
の一部を回転する前の状態）である。（ｄ）ハウジングを含むアンテナの平面図（無給電素子
の一部を回転した後の状態）である。

【図３】本発明による展開型指向性切替アンテナを実現
するためのコネクタの実施形態を示す図である。（ａ）コネクタの平面図である。（ｂ）コネクタの側面図である。（ｃ）コネクタの正面図である。

【図４】図３のコネクタとアンテナ基板１０６、１０７
との結合方法を示す図である。

【図５】本発明による展開型指向性切替アンテナの第３
の実施形態の構成を示す図である。（ａ）アンテナ部の正面図である。（ｂ）アンテナ部の平面図である。（ｃ）アンテナ部の側面図である。

【図６】本発明による展開型指向性切替アンテナの第４
の実施形態（アンテナをカードに実装した際の実施形
態）の構成を示す図である。（ａ）アンテナがカードハウジング内に挿入された状態
の平面図である。（ｂ）アンテナがカードハウジング内に挿入された状態
の側面図である。（ｃ）アンテナがカードハウジングから引き出された状
態の側面図である。（ｄ）アンテナ部がカードハウジングから垂直に立ち上
げられた状態の側面図である。（ｅ）アンテナ用ハウジングが展開された状態の側面図
である。（ｆ）アンテナ部が傾斜した状態の側面図である。

【図７】本発明によるアンテナを実装したカードをノー
ト型パーソナルコンピュータに挿入して使用した様子を
示す図である。

【図８】本発明によるアンテナを実装したカードを携帯
型の情報端末に挿入して使用した様子を示す図である。

【図９】従来のアンテナ素子の配置の様子と指向性が切
替えられる様子を示す図である。（ａ）アンテナ素子の配置を示す図である。（ｂ）アンテナの指向性の切替えられる様子を示す図で
ある。

【図１０】本発明によるアンテナについて、電力増幅器
の放熱を考えた使用状況を示す第６の実施形態を示す図
である。

【符号の説明】

１０１給電素子１０２、１０３、１０４、１０５無給電素子１０６、１０７アンテナ基板（第１、第２の平面）１０８コネクタ１０９、１０９ａ主基板１１０給電ピン１１１、１１２スイッチング素子１１３、１１４大地板１１５、１１６制御線２０１、２０２アンテナ用ハウジング２０３インターフェースコネクタ２０４コネクタ２０５主基板用ハウジング２０６ハウジング回転部３０２、３１２絶縁体３０３外部導体３０４回転外部導体３０５、３０６、３０８、３０９制御線端子３０７外部導体３１０中心導体３１１、３２０、３３０同軸４０１、４０２スイッチング素子５０１、５０２アンテナ基板６０１回転角度調整ダイアル６０２Ａ、６０２Ｂフレキシブル基板７０１パーソナルコンピュータ７０２、８０２カードスロット８０１携帯型情報端末９０１大地板９０２給電素子９０３、９０４、９０５、９０６無給電素子９０７、９０８、９０９、９１０スイッチング素子９１１、９１２、９１３、９１４キャパシタンス９１５Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ指向性９５１内部シールド９５２信号処理部実装部品又は高周波部実装部品９５３電力増幅器９５４（９５４Ａ、Ｂ、Ｃから構成される）伸縮コネ
クタ

フロントページの続きＦターム(参考） 5J020 AA03 BA02 BA17 BC02 BC08 CA02 DA04 5J021 AA01 AB02 BA01 DA03 DA04 DB04 FA02 FA31 GA02 HA05 JA07 5J046 AA00 AA04 AB06 DA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給電素子と、前記給電素子の周囲に配さ
れた複数の無給電素子を備え、前記複数の無給電素子の
各々をスイッチング素子により反射器または導波器とし
て動作するよう切り替えて指向性を制御するアンテナで
あって、前記複数の無給電素子のうちの一部が前記給電素子を中
心として回転するように構成されていることを特徴とす
るアンテナ。
【請求項２】回転する無給電素子の前記給電素子から
の距離が回転しない無給電素子の前記給電素子からの距
離と等しくなるように配置され、回転していない状態で
は前記回転する無給電素子と前記回転しない無給電素子
とが略同一平面に収まるように構成されていることを特
徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】回転する無給電素子の前記給電素子から
の距離が回転しない無給電素子の前記給電素子からの距
離より短くなるように配置され、回転していない状態で
は前記回転する無給電素子と前記回転しない無給電素子
とが同一平面に収まるように構成されていることを特徴
とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】前記給電素子及び前記無給電素子を取り
付けたアンテナ部を主基板に対して回転可能にしたこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテ
ナ。
【請求項５】前記主基板をカード型の主基板用ハウジ
ングに収納すると共に、前記アンテナ部を前記主基板用
ハウジングに引き出し可能に収納したことを特徴とする
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のアン
テナを備えたことを特徴とするアンテナ付き無線通信装
置。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれかに記載のアン
テナを備えたカードを筐体に着脱可能に装着したことを
特徴とするアンテナ付き無線通信装置。