JP2003508944A - 長尺な個人用通信装置 - Google Patents

長尺な個人用通信装置

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JP2003508944A JP2001519524A JP2001519524A JP2003508944A JP 2003508944 A JP2003508944 A JP 2003508944A JP 2001519524 A JP2001519524 A JP 2001519524A JP 2001519524 A JP2001519524 A JP 2001519524A JP 2003508944 A JP2003508944 A JP 2003508944A
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Abstract

(57)【要約】 個人用通信装置がアンテナダイバーシティ装置を含む長尺な本体（２０２）を有し、該装置には上記本体の両端に第１及び第２のアンテナ（102A、102B）が配設されている。一実施例においては、マイクロフォン（１１４）が一方のアンテナ（102A）の先端部に配設され、スピーカ（１１６）が他方のアンテナ（102B）の先端部に配設されている。マイクロフォン（１１４）及びスピーカ（１１６）は各アンテナに対して頂部負荷として作用し、これにより、より短いアンテナの使用を可能にする。これらアンテナ（102A、102B）は同軸ケーブルから形成することができ、これらが上記マイクロフォン（１１４）又はスピーカ（１１６）と当該装置の本体内の送受信機回路との間の電気的接続を行うのを可能にする。マイクロフォン（１１４）及びスピーカ（１１６）が無線周波数において低インピーダンスを有するように構成することにより、上記同軸ケーブルが誘導性スタブとして作用し、アンテナ（102A、102B）が更に短縮されるのを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、アンテナダイバーシティ装置を有する、ペン型無線電話のような長
尺な個人用通信装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
電子部品の小型化の進展は、多様な小型通信装置の製造を可能にした。斯様な
装置の一例は、米国特許第4,969,180号に開示されているもののようなペン型無
線電話である。斯様な装置の設計における主要な関心事は、当該装置が典型的に
使用される環境内で良好な性能を発揮させる効果的なアンテナ配置を提供するこ
とである。
【０００３】
【発明の開示】
本発明の目的は、長尺な個人用通信装置用の改善されたアンテナ構成を提供す
ることにある。
【０００４】 本発明によれば、内部に配置された送受信機回路を有する長尺な本体を有する
ような個人用通信装置であって、当該装置が上記本体の両端に配置された第１及
び第２の空間的に離隔されたアンテナを更に有し、上記送受信機回路が上記第１
及び第２アンテナに結合されたダイバーシティユニットを含むことを特徴とする
。
【０００５】 他の利点は、上記第１アンテナにマイクロフォンが取り付けられ、第２アンテ
ナにスピーカが取り付けられ、これらアンテナが上記マイクロフォン及びスピー
カと上記送受信機回路との間の電気的接続を提供する場合に得られる。この構成
は、マイクロフォンとスピーカとの間の最適な距離を得るのを容易にする。また
、上記アンテナを設計する際にマイクロフォン及びスピーカの電気的影響を考慮
に入れれば、より小型の形状が可能となる。
【０００６】 以下、本発明の実施例を例示として添付図面を参照して説明する。尚、添付図
においては、同様の符号化が対応する構成要素を示すために使用されている。
【０００７】
【発明を実施するための形態】
アンテナダイバーシティ装置を有する個人用通信装置100のブロック図が図１
に示されている。この特定の例は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communi
cations）セルラフォンに基づくものであるが、他のセルラ電話規格及び例えば
双方向無線のような他の個人用通信装置にも同様の原理が当てはまる。
【０００８】 先ず、音声電話通話に対して動作する回路の受信機部分を考察する。２つの空
間的に分離されたアンテナ102A及び102Bは遠隔基地局から信号を受信し、これら
信号はダイバーシティユニット104により処理されて、単一の無線周波数（ＲＦ
）信号を発生する。最も単純な形態では、上記ユニット104は２つの信号のうち
の最強のものを選択するが、他の合成方法も既知であり、代わりに使用すること
もできる。次いで、上記ＲＦ信号はＲＦ送受信機ブロック108に入り、このブロ
ックは該ＲＦ信号を低い中間周波数（ＩＦ）に変換（ダウンコンバート）する。
【０００９】 上記ＩＦ信号が中間周波ブロック（ＩＦ）110に到達すると、このブロックは
該ＩＦ信号をベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）する。この信号は、
次いで、ベースバンド処理ブロック（ＢＢ）112に到る。このブロックは、音声
復号、チャンネル復号及び逆インターリーブを含む種々の作業を実行する。受信
されたオーディオ信号はアナログ信号に戻されて、スピーカ116又は他の適切な
出力装置で再生される。
【００１０】 ここで、当該回路の送信側を考察する。音声信号はマイクロフォン114又は他
の適切な入力装置により入力されると共に、ベースバンド処理ブロック1112に受
け渡され、該ブロックにおいて、上記信号はデジタルの形態に変換される。次い
で、ベースバンド処理ブロック112は上記音声を符号化すると共に、受信される
ビットのエラー率を低減するためにチャンネル符号化及びインターリーブを実行
する。結果としての送信用信号は変調されて、ＩＦブロック110に渡される。こ
こでは、上記ベースバンド信号がＩＦ周波数に転換される。
【００１１】 上記ＩＦ信号はＲＦ送受信機ブロック108に伝達され、このブロックにおいて
該信号はＲＦ送信周波数に混合形成されると共に、出力増幅器（ＰＡ）106によ
り所要の電力に増幅される。該信号は、次いで、アンテナ102の一方又は両方に
よる送信のためにダイバーシティユニット104に渡される。
【００１２】 個人用通信装置の或る小型の形態は、例えばペン状の長尺な本体を有している
。図２は、無線電話であり得る斯様な装置の一実施例の図である。該装置200は
、クリップ204を備える長尺本体202を有し、上記クリップは使用時でない場合に
当該装置200を上着又は他の着衣に取り付けるために使用することができる。第
１及び第２のアンテナ102A及び102Bが上記本体の両端に取り付けられている。好
ましい実施例はヘリカルアンテナ102を使用する。当該個人用通信装置の回路の
主要部は、上記第１及び第２アンテナ102に結合されたダイバーシティユニット1
04を含み、本体202内に配置されている。マイクロフォン114及びスピーカ116は
、本体202の開口の背後に配置されている。表示器206、及び例えば複数の操作釦
210のような当該装置200を制御する手段208も設けられている。
【００１３】 ２つのアンテナを有するダイバーシティ装置から性能の効果的な改善を得るた
めの条件は、各アンテナにより受信される場強度が実質的に相関されていないと
いうことである。従って、マルチパス干渉が第１アンテナ102Aを零状態にさせる
場合は、第２アンテナ102Bは良好な信号を受信することができそうであるか、又
はその逆である。
【００１４】 移動体無線環境における場の空間的相関は、ベル・システムズ技術誌、第４７
巻、第６号、第957〜1000頁のR.J. Clarkeによる“移動体無線受信の統計理論”
において研究されている。装置200が略垂直に保持される通常の使用状態におい
ては、第１及び第２のヘリカルアンテナ102A及び102Bは電界の垂直成分を受信す
る。図３は、波長（λ）で測定された上記２つのアンテナの離隔ｘに対する、電
界の大きさの自己相関｜ρ｜２の変化を示すグラフである。
【００１５】 通常、良好なダイバーシティ動作は｜ρ｜２が０.５より小さい場合に達成さ
れると考えられる。図３から、このことは、上記アンテナが少なくとも０.２λ
だけ分離されることを必要とすることが分かる。これは、９２５ＭＨｚなるＧＳ
Ｍ中心周波数においては６.５ｃｍ、そして約２０５０ＭＨｚのＵＭＴＳ（Unive
rsal Mobile Telecommunication System）中心周波数においては３.０ｃｍの離
隔に相当する。斯様な離隔は図２に示すもののようなペン状の又は他の長尺な装
置においては容易に達成することができ、第１及び第２アンテナ102A及び102Bの
間の相関が低く、ダイバーシティ性能が良好であることを保証する。従って、斯
様な装置は図示したもののようなダイバーシティ装置にとり特に適している。更
に、長尺な装置200は、上記アンテナが使用者の手により著しくは妨害されない
ような形で保持されそうである。このことは、これも良好なダイバーシティ性能
の要件である第１及び第２のアンテナ102A及び102Bの平均利得が同様のものとな
ることを保証する。
【００１６】 図２に示した長尺な装置200の便利な変形例は、図４に示すように、マイクロ
フォン114を、第１アンテナ102Aにおける前記送受信機回路に接続された端部と
は反対の端部に取り付けることである。ヘリカルアンテナ102Aは同軸ケーブルか
ら形成することができ、接続線402が上記マイクロフォン114を該同軸ケーブルの
内部導線の一端に接続するようにし、該内部導線の他端が接地点に接続されるよ
うにする。上記マイクロフォン114からの第２の接続線404はアンテナ102Aの頂部
において上記ケーブルに接続される。他の例として、アンテナ102Aは中空ワイヤ
から形成することもでき、上記第１の接続線は上記マイクロフォンを接地点に接
続するよう該中空ワイヤに挿通される。
【００１７】 アンテナ102Aの底部において、マイクロフォン114からのオーディオ信号と、
アンテナ102Aにより受信又は送信されるＲＦ信号とは容易に分離することができ
る。共用された接続406が、当該アンテナの底部において上記同軸ケーブル（又
は上記中空アンテナワイヤ）の外側に対してなされる。この接続からは、上記マ
イクロフォンからのオーディオ信号はローパスフィルタ（ここでは、単一のイン
ダクタ408として示されている）を介してオーディオ出力端410に結合される一方
、上記ＲＦ信号はハイパスフィルタ（単一のコンデンサ412として示されている
）を介してＲＦ出力端414に結合される。
【００１８】 上記接続に関しては、他の可能性を考えることができる。例えば、マイクロフ
ォン114からの２本の接続線を中空アンテナワイヤに挿通し、フィルタの必要性
をなくすことができる。他の例として、上記接続線をヘリカルアンテナ102Aの中
心を通して配置し、該アンテナが中実ワイヤから形成されるのを可能にすること
もできる。
【００１９】 マイクロフォン114をアンテナ102Aの頂部に配置する特別な利点は、該マイク
ロフォン装置が頂部負荷（トップロード：放射抵抗を増加させ、容量性リアクタ
ンスを減少させる）となり、これにより一層短いアンテナ102Aの使用を可能にす
るという点にある。アンテナ102Aが同軸ケーブルから形成される実施例において
は、マイクロフォン114も低ＲＦインピーダンスを示す場合、該マイクロフォン
はヘリカルアンテナの頂部において短絡回路となる。この場合、該へリックスの
内側の伝送線は短絡回路スタブとなり、これは誘導性インピーダンスを示し、こ
れによりアンテナ102Aの容量性リアクタンスを減少させると共に、更に短いアン
テナ102Aの使用を可能にする。
【００２０】 他の例として、又は上述した変形例との組み合わせにおいて、スピーカ116も
、第２アンテナ102Bにおける前記送受信機回路に接続されるものとは反対の端部
に取り付けることができる。この変形例に対しては、上記マイクロフォン114と
第１アンテナ102Aとの組み合わせに関するものと同様の考察が当てはまる。
【００２１】 上述した本発明の実施例は、ヘリカルアンテナを使用した。しかしながら、他
の形式の物理的に短縮された電気アンテナを代わりに使用することもできる。斯
様なアンテナは、電気的長さよりも物理的に小さな単極状又は双極状アンテナで
あり、電界を優勢に受信する。斯様な代替えアンテナの一例は、ミアンダ線アン
テナである。
【００２２】 本開示を読むことから、当業者にとっては他の変形例が明らかとなるであろう
。そのような変形例は、個人用通信装置及びその構成部品の設計、製造及び使用
において既知であり、ここで既述した特徴の代わりに又は斯かる特徴に加えて使
用することができるような他の特徴を含むことができる。この出願においては、
請求項は特定の特徴の組み合わせに対して記載されているが、本出願の開示の範
囲は、何れかの請求項に現在記載されているものと同一の発明に関するか否かに
拘わらず、及び本発明がなすのと同様の技術的課題の何れか又は全てを解決する
か否かに拘わらず、ここに明示的に又は暗示的に開示された如何なる新規な特徴
若しくは如何なる特徴の新規な組み合わせ又はそれらの如何なる一般化も含むも
のであると理解されたい。出願人は、斯様な特徴及び／又は特徴の組み合わせに
対して、本出願の又は本出願から派生した何れかの他の出願の審査の間に、新た
な請求項を記載するかもしれないことを付言しておく。
【００２３】 本明細書及び請求項において、単数形で記載された構成要素は複数の斯かる構
成要素の存在を排除するものではない。更に、“有する”なる用語は、掲載され
たもの以外の他の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。
【００２４】
【産業上の利用可能性】
本発明は、例えばＧＳＭ等の一連の無線通信システムに使用する装置に適用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、個人用通信装置のブロック図である。
【図２】 図２は、本発明により作製された個人用通信装置の説明図である。
【図３】 図３は、２点における電界の大きさに関する自己相関関数｜ρ｜２が、これら
点の波長での隔たりｘ／λに従いどの様に変化するかを示すグラフである。
【図４】 図４は、一体化されたマイクロフォンを有するヘリカルアンテナの説明図であ
る。
【符号の説明】
１０２…アンテナ １０４…ダイバーシティユニット １０８…送受信機ブロック １１４…マイクロフォン １１６…スピーカ ２００…個人用通信装置 ２０２…本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA06 AA13 AB02 DB04 EA04 FA17 FA23 FA26 FA31 FA32 GA08 HA05 HA06 JA07 5J046 AA01 AA04 AA07 AA12 AB06 AB10 SA03 5J047 AA01 AA04 AA07 AA12 AB06 AB10 FD01 5K011 AA06 AA16 DA02 DA17 JA01 KA04 5K059 AA08 BB08 CC02 CC03 DD02 【要約の続き】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に配置された送受信機回路を備える長尺な本体を有する
    個人用通信装置において、該装置が前記本体の両端に配置された第１及び第２の
    空間的に分離されたアンテナを更に有し、前記送受信機回路が前記第１及び第２
    のアンテナに結合されたダイバーシティユニットを含んでいることを特徴とする
    個人用通信装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記各アンテナが物理的に
    短縮された電気アンテナであることを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、前記各アンテナがヘリカル
    アンテナであることを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の装置において、更にマイクロ
    フォンを有し、前記第１のアンテナが第１端及び第２端を有し、前記第１端が前
    記送受信機回路に結合され、前記第２端が前記マイクロフォンに結合されている
    ことを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項２又は請求項３に記載の装置において、更にスピーカ
    を有し、前記第２のアンテナが第１端及び第２端を有し、前記第１端が前記送受
    信機回路に結合され、前記第２端が前記スピーカに結合されていることを特徴と
    する装置。
  6. 【請求項６】 請求項２又は請求項３に記載の装置において、更にマイクロ
    フォン及びスピーカを有し、前記第１のアンテナが前記送受信機回路に結合され
    た第１端と前記マイクロフォンに結合された第２端とを有し、前記第２のアンテ
    ナが前記送受信機回路に結合された第１端と前記スピーカに結合された第２端と
    を有していることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項４、５又は６に記載の装置において、前記第１及び第
    ２のアンテナのうちの少なくとも一方が同軸ケーブルから形成され、該同軸ケー
    ブルが前記マイクロフォン又はスピーカと前記送受信機回路との間の電気的接続
    を行うことを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項４、５又は６に記載の装置において、前記第１及び第
    ２のアンテナのうちの少なくとも一方が中空ワイヤから形成され、前記マイクロ
    フォン又はスピーカと前記送受信機回路との間の第１の電気的接続が前記中空ワ
    イヤにより行われ、前記マイクロフォン又はスピーカと前記送受信機回路との間
    の第２の電気的接続が前記中空ワイヤにより囲まれた導体により行われることを
    特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の装置において、前記マイクロフォン又はス
    ピーカが無線周波数において低インピーダンスを有し、これにより前記各アンテ
    ナを形成する前記同軸ケーブルが誘導性スタブとして作用することを可能にする
    ことを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 請求項４ないし９の何れか一項に記載の装置において、前
    記マイクロフォン又はスピーカが前記各アンテナに対して頂部負荷となることを
    特徴とする装置。
JP2001519524A 1999-08-20 2000-08-03 長尺な個人用通信装置 Withdrawn JP2003508944A (ja)

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