JP2004056484A - Antenna device for portable radio equipment and portable radio equipment provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信衛星からの電波を受信する機能を有する携帯電話などの携帯無線機用アンテナ装置及びこれ備えた携帯無線機器に関する。
【0002】
【従来技術】
近年、携帯電話機などに代表される移動体通信サービスにおいて、例えば、従来の地上でのセルラー(celluler)方式の通信(例えば、800MHz帯、1.5GHz帯)などに加えてGPS(Global Positioning System)の通信衛星を利用した位置情報サービスが展開されはじめている。そのため、携帯電話機などのアンテナとしては、地上でのセルラー方式での通信用の線状アンテナ(ホイップアンテナ)に加え、衛星系での円偏波の受信アンテナが必要となっている。
【0003】
これに対応して、その携帯電話機などのアンテナには、例えば、特許第3122017号公報において示されるように、衛星からの電波を受信するアンテナとして、円偏波用平面パッチアンテナ(薄型のマイクロストリップアンテナ;MSA)を使用することが提案されている。
【0004】
また、この携帯電話機のアンテナとしては、それとは別に、例えば特開2000−16433号公報に記載のように、誘電体基板の両面に約1/4波長の素子を互いに直交した状態で配置し、90度位相差給電を行なう構成のものも提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した前者の円偏波用平面パッチアンテナにあっては、携帯電話の地上セルラー方式でのアンテナに加えパッチアンテナを配置する必要があるため、アンテナの実装面積が大きくなるという問題がある。
一方、後者の約1/4波長の素子を用いる構成では、直交状態で配置した2個の素子から円偏波アンテナを構成しているため、面積が大きくなるという問題がある。
【0006】
それらの問題に加え、通信衛星からの円偏波の電波が、例えば建物、地面又は樹木等で反射・散乱されて到来すると、円偏波の偏波方向が変動してしまうため、一定の偏波方向のアンテナでは、使用場所や使用形態によって受信レベルの低下を招くという問題がある。
【0007】
本発明は、このような問題点を解決するものであり、円偏波アンテナの小型化および受信特性の改善を図ることができる携帯無線機用アンテナ装置及びこれを備えた携帯無線機器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する手段】
本発明の携帯無線機用アンテナ装置は、複数の周波数帯において動作する第1のアンテナ素子と、
この第1のアンテナ素子に直交する方向に配置された第2のアンテナ素子と、前記第1のアンテナ素子及び第2のアンテナ素子をそれぞれ給電する複数の給電部と、
前記第1のアンテナ素子及び前記第2のアンテナ素子に給電する信号に所定の位相差を設定する手段と
を備えたことを特徴としている。
【0009】
これにより、地上のセルラー方式でのアンテナを円偏波アンテナの一部として共用することができ、携帯無線機用アンテナ全体を小型化できるという効果を有する。また、移相差を設定する手段により、受信レベルが高くなるように位相差を設定すれば、受信特性を改善することが可能になる。
【0010】
また、本発明の携帯無線機用アンテナ装置は、前記第1のアンテナ素子に対して前記第2のアンテナ素子に給電する信号の位相を所定値遅らせる又は所定値進める位相変化手段と、
受信レベルを検出するための受信レベル検出部と、
この受信レベル検出部で検出した受信レベルが高くなるように前記位相変化手段の位相条件を決定する手段と
を備えたことを特徴としている。
これにより、受信特性を改善できるという効果を有する。
【0011】
さらに、本発明の携帯無線機用アンテナ装置は、複数の周波数帯において動作する第1のアンテナ素子と、
この第1のアンテナ素子に対して直交する方向に配置された第2のアンテナ素子と、
この第2のアンテナ素子と前記第1のアンテナ素子との接続部近傍に設けた所定の周波数の略1/4波長の遅延線と
を備えたことを特徴としている。
これにより、地上のセルラー方式でのアンテナを円偏波アンテナの一部として共用することができ、携帯無線機用アンテナ全体を小型化できるという効果を有する。
【0012】
本発明の携帯無線機用アンテナ装置は、前記アンテナ素子として、ヘリカルアンテナを用いたことを特徴としている。
これにより、円偏波アンテナ素子を小型化できるという効果を有する。
【0013】
さらに、本発明の携帯無線機器は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の携帯無線機用アンテナ装置を備えたことを特徴としている。
これにより、携帯無線機器のアンテナとして、円偏波アンテナの小型化および受信特性の改善を図ることができる。
【0014】
【発明実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。[第1の実施の形態]
初めに、第1の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置を備えた携帯無線機について、図1〜図4を用いて説明する。
【0015】
図1は、この発明の第1の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置を備えた携帯無線機1を示すものであり、この携帯無線機1は、筐体1Aから露出した状態で取付けた第1、第2のアンテナ素子2A,2Bと、筐体1Aの内部に設けたプリント基板3上に実装した、第1、第2の整合回路31A,31B、アンテナ共用器32、セルラー方式による無線回路部33、ハイブリッド回路34及び衛星系の受信回路35とを有する携帯無線機用アンテナ装置を備えている。
なお、この実施の形態では、各図において、筐体3の表面が向かう方向をXとし、このXに対して直交するY,Zの各方向を、右手系で設定している。
【0016】
筐体1Aは、例えば厚さ1mm程度の樹脂で構成されており、その寸法は縦120mm横40mmに設定されている。また、この携帯無線機の筐体1Aには、この内部には、縦、横、厚さがそれぞれ、例えば縦115mm、横35mm厚さ1mmのプリント基板3が配置されている。
【0017】
第1のアンテナ素子2Aは、例えば直径が1mmの導線で構成されており、筐体1Aの表面を上面とする状態に配置したときの平面図である図1において、プリント基板2の左側上端部に配置(例えば図1では、Z方向向けて配置)されている。また、この第1のアンテナ素子2Aは、地上でのセルラー方式で使用される800MHz帯において約1/4波長、衛星系で使用される1.5GHz帯においては約1/2波長となる長さの導体で構成されており、例えば全長約90mmに設定される。
【0018】
第1のアンテナ素子2Aは、プリント基板2上に実装された第1の整合回路31Aに接続される。この第1の整合回路31Aは、第1のアンテナ素子2Aのインピーダンスを、800MHz帯と1.5GHz帯の両方において約50Ωにインピーダンス変換する機能を有している。
【0019】
一方、第2のアンテナ素子2Bは、プリント基板3上に配置された第2の整合回路31Bに接続されている。この第2の整合回路31Bは、1.5GHzの周波数帯において第2のアンテナ素子2Bのインピーダンスを50Ωに整合するようになっている。
【0020】
プリント基板3には、筐体1Aの短辺(Z方向に平行な縦辺に直交するY方向に平行な横辺)上部近傍に、第2のアンテナ素子2Bを備えている。この第2のアンテナ素子2Bは、第1のアンテナ素子2Aに対して直交する方向(例えば図1では、Y方向)に配置されている。そして、この第2のアンテナ素子2Bは、例えば直径1mmの導体で構成されており、1.5GHzの周波数帯において約1/2波長となる長さ(約90mm)の導体で構成されている。
なお、このプリント基板3上にはグランドパターンが形成されており、このグランドパターンがアンテナに対する接地板として動作する。
【0021】
第1の整合回路31Aは、アンテナ共用器32に接続されている。このアンテナ共用器32は、内部に例えば800MHz帯以下の周波数の電波を通過させる低域通過フィルタ32A及び1.5GHz帯以上の周波数の電波を通過させる高域通過フィルタ32Bを備えている。
【0022】
このうち、低域通過フィルタ32A側には、セルラー系の無線回路部33が接続されている。一方、高域通過フィルタ32Bの出力及び第2の整合回路31Bの出力は、それぞれ、ハイブリッド回路34の(第4)端子34D及び(第2)端子34Bにそれぞれ入力されている。
【0023】
このハイブリット回路34は、第1のアンテナ素子2A及び第2のアンテナ素子2Bに給電する信号に所定の位相差を設定・付与する位相差付与手段を構成するものであり、(第1)端子34Aからの出力は終端抵抗36に終端される。
【0024】
次に、図2は、第1のアンテナ素子2Aが第1の整合回路31Aによって整合された状態におけるVSWR(Voltage SWR(Standing Wave Ratio))の周波数特性を示す図である。同図において、第1のアンテナ素子2Aの特性を示す曲線(グラフ)αからわかるように、共振周波数(VSWRが最小となる周波数)は、それぞれ、800MHz及び1.5GHzに設定されている。
【0025】
従って、この構成によれば、ハイブリッド回路34により、第1のアンテナ素子2A及び第2のアンテナ素子2Bで受信された信号に90°の位相差をもって合成された信号が、衛星系の受信回路35に入力される。これにより、第1のアンテナ素子2A及び第2のアンテナ素子2Bは円偏波受信アンテナとして動作する。
【0026】
次に、図3は、この第1の実施の形態に係る携帯無線機の使用者Mが、本実施の形態の携帯無線機を使用して衛星系サービス情報(例えば、GPS(Global Positioning System)の通信衛星を利用した位置情報サービス)を利用している状態を示している。
その衛星系を利用したサービス情報は、一般に、携帯無線機1の筐体1Aの表示部4に表示されるため、携帯無線機1の筐体1Aは地面Gに対して水平に近い角度で使用されることが想定される。したがって、特に、図3に示す使用状態において、X方向での円偏波特性が重要であることがわかる。
【0027】
次に、図4は、第1のアンテナ素子2A及び第2のアンテナ素子2Bで構成される円偏波アンテナの軸比特性を示している。この円偏波アンテナの軸比は、一般に6dB程度以下であることが望ましい。
なお、ここで、軸比とは、(円)偏波の最大電界強度E(max)と最小電界強度E(min)との割合(比)のことを指しており、図4(A)の縦軸は、その対数比の10倍、つまり、増幅度M(dB)
M=10・log[E(max)/E(min)]
で表示している。
【0028】
従って、図4に示す軸比特性についての曲線(グラフ)βからわかるように、この円偏波アンテナは、第1のアンテナ素子2Aに対する角度(θ)が凡そ60度から130度の範囲で軸比が6dB以下となり、この状態で使用すれば良好な円偏波特性を発揮することができる、という知見が得られる。
【0029】
以上、本実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置によれば、セルラー方式での周波数帯用の主アンテナ(第1のアンテナ素子2A)と、それに直交する方向に配置した衛星系用アンテナ(第2のアンテナ素子2B)を備えており、それらを給電する信号に90°の位相差を設定して合成することで、衛星系の円偏波を受信できるように構成されている。
なお、第2のアンテナ素子2Bの形状や構成は、本実施の形態に限るものではなく、例えばヘリカル構造として携帯無線機1の筐体1Aの幅方向に沿って、その筐体1A内部に第2のアンテナ素子2Bを収めるようにしてもよい。また、この第2のアンテナ素子2Bは適宜の誘電体内に内蔵されていてもよい。
【0030】
[第2の実施の形態]
次に、この発明に係る第2の実施の形態の携帯無線機用アンテナ装置を備えた携帯無線機1について、図5を参照しながら説明する。なお、この実施形態において、先の第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。この第2の実施形態に係る携帯無線機1は、筐体1B内において、第1の実施の形態における第2のアンテナ素子2Bの替わりに、これとは別の第2のアンテナ素子2Cと、遅延線2Dとを備えている。
【0031】
第2のアンテナ素子2Cは、図5に示すように、第1のアンテナ素子2Aに直交する方向で、かつ、プリント基板3の短辺上部近傍に配置されている。そして、この第2のアンテナ素子2Cは、第1のアンテナ素子2Aとの間が接続点20において接続されている。
【0032】
第2のアンテナ素子2Cは、例えば、直径1mmの導線で構成されており、その全長は1.5GHzの周波数帯において約1/2波長(90mm)に設定されている。また、この第2のアンテナ素子2Cは、接続点20の近傍に、前述した全長約1/4波長の遅延線2Dを備えている。
【0033】
この遅延線2Dは、携帯無線機用アンテナ装置を小型化させるためのものであって、プリント基板3から例えば2mm離れた位置において、プリント基板3の面に対して平行に配置されている。
【0034】
従って、このように構成すると、第2のアンテナ素子2Cで受信された衛星系からの電波は、遅延線2Dを通ることにより、90°の位相差を設定された状態で第1のアンテナ素子2Aで受信された衛星系からの電波と合成され、整合回路31A、アンテナ共用器32を介して受信部35に入力される。
【0035】
このように、第1のアンテナ素子2A及び第2のアンテナ素子2Cは円偏波アンテナとして動作する。この時のX方向における軸比は約4dBとなる。
【0036】
以上、説明してきたように、本実施の形態に係る携帯無線機1のアンテナ装置によれば、セルラー方式での周波数帯用の主アンテナ(第1のアンテナ素子2A)と、それに直交する方向に配置した衛星系用のアンテナ(第2のアンテナ素子2C)を備えており、それらを遅延線2Dを用いて共通に給電することにより、円偏波を受信することができるものである。
【0037】
なお、第2のアンテナ素子2Cの形状や構成は、本実施の形態の説明に限るものではなく、例えばヘリカル構造として携帯無線機の筐体の幅方向に沿って第2のアンテナ素子2Cを収めることが望ましい。また、この第2のアンテナ素子2Cは誘電体内に内蔵されていてもよい。
【0038】
[第3の実施の形態]
次に、この発明の第3の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置を備えた携帯無線機1について、図6〜図7を用いて説明する。なお、この実施の形態において、第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。図6に示す本実施の形態の携帯無線機1では、携帯無線機用アンテナ装置として、筐体1C内部において、図1に示す第1の実施形態における構成要素の他に、スイッチ37と、制御部38とを追加した構成となっている。
【0039】
スイッチ37は、第1端子37A乃至第4端子37Dを備えたDPDT(doblepole−double throw)スイッチである。このスイッチ37は、第1端子37Aが第2端子37Bと短絡され、かつ、第4端子37Dと第3端子37Cとが短絡されている状態(これを、「第1の状態」とよぶ)と、第1端子37Aと第3端子37Cとが短絡され、かつ、第4端子37Dと第2端子37Bとが短絡されている状態(これを、「第2の状態」とよぶ)のいずれかの状態をとる。
【0040】
第2端子37Bは、終端抵抗36によって終端されている。第3端子37Cには衛星系の受信回路35が接続されている。第1端子37A及び第4端子37Dは、ハイブリッド回路34の第1端子34A及び第3端子34Cにそれぞれ接続されている。
【0041】
制御部38には、アンテナでの受信レベルを検出する受信レベル検出部38A及びメモリ部38Bを備えている。この制御部38は、受信回路35における受信レベルの大小の判定を行い、この判定結果に基づいてスイッチ37を制御することにより、前述した第1及び第2の状態を適宜選択する。これにより、第1のアンテナ素子2A及び第2のアンテナ素子2Bで構成される円偏波アンテナの偏波回転方向(右旋又は左旋)が切替えられるように構成されている。
【0042】
一般に、通信衛星からの電波は右旋円偏波である場合が多い。しかしながら、その電波は、建物、地面又は樹木等で反射・散乱されて到来するため、携帯無線機に到来する電波はその偏波回転方向が変化することがある。仮に通信衛星から右旋円偏波が送信されている場合においても、携帯無線機に到来する電波は、右旋円偏波とは限らず左旋円偏波である可能性もある。
【0043】
ここで、次に、この制御部38により、前述した第1の状態が選択されている場合について説明する。
第2のアンテナ素子2Bにおいて受信された通信衛星からの電波は、第2の整合回路31Bを通りハイブリッド回路34に入力される。
一方、第1のアンテナ素子2Aにおいて受信された衛星からの電波は、第1の整合回路31A及びアンテナ共用器32を通してハイブリッド回路34に入力される。
この場合、第2のアンテナ素子2Bにおいて受信された電波は、ハイブリッド回路34によって、第1のアンテナ素子2Aにおいて受信された電波に対して90°位相が進んだ状態で設定される。
【0044】
図7(A)は、第1の状態における携帯無線機用アンテナ装置の右旋及び左旋円偏波成分の指向性を示している。
この図7において、曲線(グラフ)γ1は、右旋円偏波成分のX−Z面指向性を表している。一方、曲線(グラフ)γ2は、左旋円偏波成分のX−Z面指向性を表している。なお、図8(A)の曲線(グラフ)δ1、δ2も同様である。
ここで、曲線(グラフ)上のX方向は、携帯無線機1の筐体1Aで表示部のある表面方向を、またZ方向は天頂方向をそれぞれ指している。
【0045】
この図7に示すグラフ、即ち、曲線γ1及び曲線γ2からわかるように、第1の状態が選択された場合には、X方向の偏波成分は、左旋円偏波成分が右旋円偏波成分に比べて20dB以上高くなることが確認された。
【0046】
一方、これに対して、図8に示すように、第2の状態が選択された場合には、第1のアンテナ素子2Aにおいて受信された電波は、第2のアンテナ素子2Bにおいて受信された電波に対して、90°位相が進んだ状態で設定されている。その状態において、同図に示すように、X方向の偏波成分は、右旋円偏波成分が左旋円偏波成分に比べて8dB以上高くなることが確認された。
【0047】
このことから、携帯無線機1の使用者の周囲の環境の変化により、偏波回転方向が変動した場合においても、スイッチ37を切替えることにより、偏波ダイバーシチを行なうことが可能であり、高い受信品質を確保できる。
【0048】
以上、説明してきたように、第3実施の形態における携帯無線機用の円偏波アンテナ装置は、ハイブリッド回路34とスイッチ37とにより、第1のアンテナ素子2A及び第2のアンテナ素子2Bの位相差を反転させることで、偏波ダイバーシチを行い、受信品質(受信特性)を向上させることができる。
【0049】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数の周波数帯において動作する第1のアンテナ素子と、この第1のアンテナ素子に直交する方向に配置された第2のアンテナ素子と、第1のアンテナ素子及び第2のアンテナ素子をそれぞれ給電する複数の給電部と、第1のアンテナ素子及び第2のアンテナ素子に給電する信号に所定の位相差を設定する手段とをアンテナ装置に備えており、地上セルラー方式でのアンテナを衛星系の円偏波の受信アンテナの一部として共用することができるので、携帯無線機用アンテナ装置の全体を小型化できるという効果を有する。
【0050】
また、本発明によれば、例えば通信衛星からの円偏波の電波が、建物、地面又は樹木等で反射・散乱されるなどして円偏波の偏波回転方向が変動(フェージング)などを起こした場合でも、2つのアンテナの位相差を反転させる偏波ダイバーシチを行い、これを補償または軽減して、受信品質(受信特性)を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置を備えた携帯無線機の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1のアンテナ素子におけるVSWRの周波数特性を示すグラフである。
【図3】本発明の第1の実施の形態の携帯無線機用アンテナ装置を使用者が使用するときの状態を示す説明図である。
【図4】(A)は本発明の第1の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置の軸比特性を示したグラフ、(B)はそのアンテナを備えた携帯無線機とXYZの各成分との関係を示す説明図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置を備えた携帯無線無線機の構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置を備えた携帯無線無線機の構成を示すブロック図である。
【図7】(A)は本発明の第3の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置における第1の状態での右旋及び左旋円偏波の指向を示すグラフ、(B)はそのアンテナ装置を備えた携帯無線機とXYZの各成分との関係を示す説明図である。
【図8】本発明の第3の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナ装置における第2の状態での右旋及び左旋円偏波の指向を示すグラフである。
【符号の説明】
1A、1B、1C
(携帯無線機の)筐体
2A 第1のアンテナ素子
2B、2C
第2のアンテナ素子
2D 遅延線
20 接続点
3 プリント基板
31A 第1の整合回路
31B 第2の整合回路
32 アンテナ共用器
32A 低域通過フィルタ
32B 高域通過フィルタ
33 セルラー系無線回路部
34 ハイブリッド回路(位相差設定手段)
36 50Ω抵抗
34A 第1の端子
34B 第2の端子
34C 第3の端子
34D 第4の端子
35 衛星系の受信回路
4 表示部
37 スイッチ
37A 第5の端子
37B 第6の端子
37C 第7の端子
37D 第8の端子
38 制御部
38A 受信レベル検出部
38B メモリ部
G 地面
S 通信衛星
α 第1のグラフ(第1のアンテナ素子2AのVSWRの周波数特性)
β 第2のグラフ(携帯無線機用アンテナの軸比)
γ1 右旋円偏波の指向性(第1の状態)
γ2 左旋円偏波の指向性(第1の状態)
δ1 右旋円偏波の指向性(第2の状態)
δ2 左旋円偏波の指向性(第2の状態)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device for a portable wireless device such as a portable telephone having a function of receiving a radio wave from a communication satellite and a portable wireless device provided with the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in mobile communication services represented by mobile phones and the like, for example, in addition to conventional cellular communication (for example, 800 MHz band and 1.5 GHz band) on the ground, a GPS (Global Positioning System) has been used. The location information service using communication satellites has begun to be deployed. Therefore, as antennas for mobile phones and the like, in addition to a linear antenna (whip antenna) for communication on the ground in a cellular system, a circularly polarized reception antenna in a satellite system is required.
[0003]
Correspondingly, the antenna of the mobile phone or the like includes a circularly polarized planar patch antenna (thin microstrip) as an antenna for receiving a radio wave from a satellite as shown in, for example, Japanese Patent No. 3122017. It has been proposed to use antennas (MSA).
[0004]
In addition, as an antenna of this mobile phone, separately, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-16433, elements of about 4 wavelength are arranged on both sides of a dielectric substrate in a state orthogonal to each other, A configuration that performs 90-degree phase difference power supply has also been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned planar patch antenna for circularly polarized waves, it is necessary to arrange a patch antenna in addition to an antenna of a terrestrial cellular system of a mobile phone, and thus there is a problem that a mounting area of the antenna becomes large. .
On the other hand, in the latter configuration using an approximately quarter-wavelength element, a circularly polarized antenna is composed of two elements arranged in an orthogonal state, and thus there is a problem that the area becomes large.
[0006]
In addition to these problems, when a circularly polarized radio wave from a communication satellite arrives after being reflected or scattered on, for example, a building, the ground, or a tree, the polarization direction of the circularly polarized wave changes. The antenna in the wave direction has a problem that a reception level is reduced depending on a use place and a use form.
[0007]
The present invention solves such a problem, and provides an antenna device for a portable wireless device which can reduce the size of a circularly polarized antenna and improve reception characteristics, and a portable wireless device including the same. The purpose is to:
[0008]
[Means to solve the problem]
An antenna device for a portable wireless device according to the present invention includes: a first antenna element operating in a plurality of frequency bands;
A second antenna element arranged in a direction orthogonal to the first antenna element, and a plurality of feeding units for feeding the first antenna element and the second antenna element, respectively;
Means for setting a predetermined phase difference between signals fed to the first antenna element and the second antenna element.
[0009]
As a result, an antenna of the terrestrial cellular system can be shared as a part of the circularly polarized wave antenna, and there is an effect that the entire antenna for a portable radio can be reduced in size. Also, if the phase difference is set by the means for setting the phase shift so that the reception level is increased, the reception characteristics can be improved.
[0010]
Further, the antenna device for a portable wireless device of the present invention is a phase change unit that delays or advances a phase of a signal supplied to the second antenna element by a predetermined value with respect to the first antenna element,
A reception level detection unit for detecting a reception level;
Means for determining a phase condition of the phase changing means so that the reception level detected by the reception level detection unit is increased.
This has the effect of improving the reception characteristics.
[0011]
Furthermore, the antenna device for a portable wireless device of the present invention includes a first antenna element operating in a plurality of frequency bands,
A second antenna element arranged in a direction orthogonal to the first antenna element;
It is characterized in that a delay line having a wavelength of about 1/4 of a predetermined frequency is provided near the connection between the second antenna element and the first antenna element.
As a result, an antenna of the terrestrial cellular system can be shared as a part of the circularly polarized wave antenna, and there is an effect that the entire antenna for a portable wireless device can be reduced in size.
[0012]
The antenna device for a portable wireless device according to the present invention is characterized in that a helical antenna is used as the antenna element.
This has the effect that the circularly polarized antenna element can be miniaturized.
[0013]
Further, a portable wireless device according to the present invention includes the portable wireless device antenna device according to any one of
This makes it possible to reduce the size of the circularly polarized antenna and improve the reception characteristics as an antenna of a portable wireless device.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. [First Embodiment]
First, a portable wireless device including the antenna device for a portable wireless device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0015]
FIG. 1 shows a portable
In this embodiment, in each of the drawings, the direction in which the surface of the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
On the other hand, the
[0020]
The printed
Note that a ground pattern is formed on the printed
[0021]
The
[0022]
Among them, a cellular
[0023]
The
[0024]
Next, FIG. 2 is a diagram showing frequency characteristics of a VSWR (Voltage SWR (Standing Wave Ratio)) in a state where the
[0025]
Therefore, according to this configuration, a signal obtained by combining the signals received by the
[0026]
Next, FIG. 3 shows that the user M of the portable wireless device according to the first embodiment uses the portable wireless device according to the present embodiment to transmit satellite-based service information (for example, GPS (Global Positioning System)). (A position information service using a communication satellite).
Since the service information using the satellite system is generally displayed on the display unit 4 of the
[0027]
Next, FIG. 4 shows an axial ratio characteristic of a circularly polarized antenna composed of the
Here, the axial ratio refers to a ratio (ratio) between the maximum electric field intensity E (max) and the minimum electric field intensity E (min) of (circular) polarization, and is shown in FIG. The vertical axis is 10 times the logarithmic ratio, that is, the amplification degree M (dB)
M = 10 · log [E (max) / E (min)]
Displayed with.
[0028]
Therefore, as can be seen from the curve (graph) β of the axial ratio characteristic shown in FIG. 4, this circularly polarized antenna has an axis (θ) with respect to the
[0029]
As described above, according to the antenna device for a portable wireless device according to the present embodiment, the main antenna (
The shape and configuration of the
[0030]
[Second embodiment]
Next, a
[0031]
As shown in FIG. 5, the
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
Therefore, with this configuration, the radio wave from the satellite system received by the
[0035]
Thus, the
[0036]
As described above, according to the antenna device of
[0037]
Note that the shape and configuration of the
[0038]
[Third Embodiment]
Next, a
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
Generally, radio waves from communication satellites are often right-handed circularly polarized waves. However, since the radio wave arrives after being reflected and scattered on a building, the ground, a tree, or the like, the radio wave arriving at the portable wireless device may change its polarization rotation direction. Even if a right-handed circularly polarized wave is transmitted from a communication satellite, the radio wave arriving at the portable wireless device is not limited to the right-handed circularly-polarized wave but may be a left-handed circularly-polarized wave.
[0043]
Here, a case where the first state described above is selected by the
The electric wave from the communication satellite received by the
On the other hand, the radio wave from the satellite received by the
In this case, the electric wave received by the
[0044]
FIG. 7A shows the directivity of right-handed and left-handed circularly polarized components of the antenna device for a portable wireless device in the first state.
In FIG. 7, a curve (graph) γ1 indicates the XZ plane directivity of the right-handed circularly polarized wave component. On the other hand, a curve (graph) γ2 represents the XZ plane directivity of the left-hand circularly polarized wave component. The same applies to the curves (graphs) δ1 and δ2 in FIG.
Here, the X direction on the curve (graph) indicates the surface direction where the display unit is provided on the
[0045]
As can be seen from the graph shown in FIG. 7, that is, the curves γ1 and γ2, when the first state is selected, the polarization component in the X direction is such that the left-hand circular polarization component is a right-hand circular polarization. It was confirmed to be higher than the component by 20 dB or more.
[0046]
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the second state is selected, the radio wave received by the
[0047]
From this, even when the polarization rotation direction fluctuates due to a change in the environment around the user of the
[0048]
As described above, the circularly polarized antenna device for a portable wireless device according to the third embodiment has the position of the
[0049]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a first antenna element operating in a plurality of frequency bands, a second antenna element arranged in a direction orthogonal to the first antenna element, A plurality of feeding units for feeding the first antenna element and the second antenna element, respectively, and means for setting a predetermined phase difference to a signal fed to the first antenna element and the second antenna element are provided in the antenna device. Since the antenna of the terrestrial cellular system can be used as a part of the receiving antenna of the circularly polarized wave of the satellite system, there is an effect that the whole antenna device for the portable radio can be downsized.
[0050]
Further, according to the present invention, for example, a circularly polarized radio wave from a communication satellite is reflected or scattered on a building, the ground, a tree, or the like, so that the polarization rotation direction of the circularly polarized light fluctuates (fading). Even if it occurs, polarization diversity for inverting the phase difference between the two antennas is performed, and this can be compensated or reduced to improve the reception quality (reception characteristics).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a portable wireless device including an antenna device for a portable wireless device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing frequency characteristics of VSWR in the first antenna element of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a state when a user uses the antenna device for a portable wireless device according to the first embodiment of the present invention.
4A is a graph showing an axial ratio characteristic of the portable wireless device antenna device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a diagram showing a portable wireless device equipped with the antenna and each of XYZ. It is explanatory drawing which shows the relationship with a component.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a portable wireless device including a portable wireless device antenna device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a portable wireless device having a portable wireless device antenna device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a graph showing the directions of right-handed and left-handed circularly polarized waves in the first state in the portable radio antenna device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a portable wireless device including an antenna device and each component of XYZ.
FIG. 8 is a graph showing the directivity of right-handed and left-handed circularly polarized waves in the second state in the portable wireless device antenna device according to the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 1C
36
β 2nd graph (axial ratio of antenna for portable radio)
γ1 Directivity of right-hand circularly polarized wave (first state)
γ2 Left circularly polarized wave directivity (first state)
δ1 Directivity of right-handed circularly polarized wave (second state)
δ2 Directivity of left-hand circularly polarized wave (second state)
Claims (5)
この第1のアンテナ素子に直交する方向に配置された第2のアンテナ素子と、前記第1のアンテナ素子及び第2のアンテナ素子をそれぞれ給電する複数の給電部と、
前記第1のアンテナ素子及び前記第2のアンテナ素子に給電する信号に所定の位相差を設定する手段と
を備えたことを特徴とする携帯無線機用アンテナ装置。A first antenna element operating in a plurality of frequency bands;
A second antenna element arranged in a direction orthogonal to the first antenna element, and a plurality of feeding units for feeding the first antenna element and the second antenna element, respectively;
Means for setting a predetermined phase difference between signals fed to the first antenna element and the second antenna element.
受信レベルを検出するための受信レベル検出部と、
この受信レベル検出部で検出した受信レベルが高くなるように前記位相変化手段の位相条件を決定する手段と
を備えたことを特徴とする請求項1記載の携帯無線機用アンテナ装置。Phase changing means for delaying or advancing a phase of a signal supplied to the second antenna element with respect to the first antenna element by a predetermined value,
A reception level detection unit for detecting a reception level;
2. The portable radio device antenna device according to claim 1, further comprising: means for determining a phase condition of said phase changing means so that the reception level detected by said reception level detection unit becomes high.
この第1のアンテナ素子に対して直交する方向に配置された第2のアンテナ素子と、
この第2のアンテナ素子と前記第1のアンテナ素子との接続部近傍に設けた所定の周波数の略1/4波長の遅延線と
を備えたことを特徴とする携帯無線機用アンテナ装置。A first antenna element operating in a plurality of frequency bands;
A second antenna element arranged in a direction orthogonal to the first antenna element;
An antenna device for a portable wireless device, comprising: a delay line having a wavelength of about 1/4 wavelength of a predetermined frequency provided near a connection between the second antenna element and the first antenna element.
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---|---|---|---|---|
JP2005318416A (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Alps Electric Co Ltd | Signal receiving apparatus |
JP2010010879A (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Panasonic Corp | Antenna device and electronic apparatus using the same |
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- 2002-07-19 JP JP2002211161A patent/JP2004056484A/en active Pending
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