JP2005217836A

JP2005217836A - 携帯型無線機

Info

Publication number: JP2005217836A
Application number: JP2004022761A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Mori; 雅朋森; Yoshiyuki Yamashita; 芳幸山下
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】待ち受け時、及び、通話時のそれぞれの使用状態に応じた放射特性が得られる携帯型無線機を提供する。
【解決手段】音声通話時には指向性アンテナ、待ち受け時には無指向性アンテナとして動作させることで使用状態に応じた良好な放射特性が得られるような複数のアンテナを有する携帯型無線機である。そして送受信用のアンテナ（第１アンテナ８と第２アンテナ９を有するアンテナ部１６）と、無線部１１とを少なくとも有し、人体頭部近傍で音声通話が可能な携帯型無線機において、アンテナを複数の無指向性アンテナで構成すると共にアンテナと無線部１１との間に接続され、アンテナを通過する送受信信号の位相を調整する位相調整部１３を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、送受信用のアンテナと、前記アンテナに接続され無線周波数帯での信号処理を行う無線部と、各種制御を行う制御部と、ベースバンド信号の処理を行うベースバンド部と、情報の入出力を行う入出力部とを有し、少なくとも人体頭部近傍で音声通話が可能な携帯電話機、ＰＤＡ等の各種携帯型無線機に関する。

(1) ：従来例１
図１１は従来例１の説明図（その１）一般的な携帯電話機の概略図である。図１２は従来例１の説明図（その２）一般的な携帯電話機の使用状態説明図であり、Ａ図は待ち受け時の状態、Ｂ図は音声通話時の状態を示す。図１３は従来例１の説明図（その３）一般的な携帯電話機の放射パターン説明図である。以下、図１１乃至図１３に基づいて従来例１を説明する。なお、従来例１は携帯電話機の例である。

図１１に示すように、従来例１の携帯電話機は、下部筐体１と上部筐体２とが回転機構３を中心として回転可能に構成されている。そして、待ち受け状態では略中間の位置の回転機構３を中心として２つに折り畳んで収納できるようになっており、使用時には、略中間の位置の回転機構３を中心として両側へ開くようになっている。

また、下部筐体１にはキーボード等の操作部４が設けてあり、他方側の上部筐体２側には情報を表示するための表示部（ディスプレイ装置）５やアンテナ６等が設けてある。なお、携帯電話機にはマイクロホンやスピーカが設けてあるが、図示省略してある。また、前記待ち受け時の状態は図１２のＡ図のようになる。

ところで、図１２のＡ図の待ち受け状態では、携帯電話機の置き方が特定されないため、搭載されるアンテナには無指向性が求められる。また、図１２のＢ図のように、音声通話時には、携帯電話機のマイクを人の口に当て、スピーカを耳に当てるという風に使用状態がある程度特定される。更に、通話時には人体頭部が携帯電話機に近接する状態となる。このような通話時の状態では図１３に示した放射パターンとなり、電磁放射の一部が人体の頭部に吸収されることとなる。

(2) ：従来例２
以下、特許文献１を従来例２として説明する。従来例２は移動体通信機器に関するものであり、アンテナから人体へ輻射される電波を軽減し且つ待ち受け状態においてアンテナ利得が低くなることがない移動体通信機器を提供するものである。

そのため、無指向性アンテナと、指向性アンテナと、送受信部と、無指向性アンテナおよび指向性アンテナと送受信部との接続状態を切り替える切替スイッチを制御する制御回路とを備える移動体通信機器であって、制御回路は移動体通信機器の使用状態に応じて切替スイッチを制御し、待ち受け状態では無指向性アンテナと送受信部とが接続されるようにする。

このような構成の移動体通信機器によれば、次のような効果が得られる。すなわち、指向性アンテナと送受信部を接続することでアンテナから人体へ輻射される電波を軽減することができ、待ち受け状態に無指向性アンテナと送受信部を接続することで待ち受け状態においてアンテナ利得が低くならないようにすることができる。

また、移動体通信機器の使用状態に応じて制御手段が切替手段を制御するので、待ち受け状態に無指向性アンテナと送受信部を接続することで待ち受け状態においてアンテナ利得が低くならないようにすることができる。そして、アンテナから人体へ電波が輻射される使用状態の一部または全部において指向性アンテナと送受信部を接続することでアンテナから人体へ輻射される電波を軽減することができる。

また、送受信部によって受信される受信信号の強度に応じて制御手段が切替手段を制御するので、受信信号の強度が低くなったときに無指向性アンテナと送受信部とが接続されるようにすることができる。これにより、通信中における回線切断のおそれが少なくなる。

(3) ：従来例３
以下、特許文献２を従来例３として説明する。従来例３は衛星携帯電話端末装置に関するものであり、衛星携帯電話の端末が、通話時に傾けて使用される場合にアンテナ指向性の利得のある方向が、アンテナ雑音温度の大きい地表方面に向かないように指向性を制御する事により、アンテナの方向を機械的に変えること無く品質のよい通話を可能にすることを目的とするものである。

そのため、第１のアンテナおよび第２のアンテナに接続された移相器を切り替えることにより＋６０°または−６０°方向にヌル点を作るアンテナ指向性を実現し、信号合成手段により合成された信号を信号ノイズ比測定手段が最良と判定するアンテナ指向性を選択する。

このように、端末の利用者が端末をどちらに持つかに係わらずアンテナの指向性パターンをノイズを減少させるように決定するため、衛星からの信号を高品質に受信できるという有利な効果が得られる。

(4) ：従来例４
以下、特許文献３を従来例４として説明する。従来例４は移動端末用アンテナ装置に関するものであり、送信時において人体頭部中で熱に変換された電力を通信に寄与しないため無駄なものとなり、また遅延波が互いに干渉して受信特性を劣化させるなどの課題があった。

この課題を解決するため、導電性筐体と、複数のアンテナ素子と、送受信回路と、アンテナ素子の振幅および位相を調整することにより人体側への放射電力を減少させる振幅位相調整回路とを備えたので、送信時には人体頭部側に放射される電力を小さくし、アンテナ素子に伝達された信号を効率よく空間に放射でき、受信時には移動端末に対して人体側に指向性を有さないため、人体側以外の方向に対してアンテナ指向性を高めることができ、効率がよくなる。

(5) ：従来例５
以下、特許文献４を従来例５として説明する。従来例５はアンテナ装置に関するものであり、携帯端末の使用状態によらず、自動的に一定の方向にビームを向け、垂直面指向性の調整が不要なアンテナ装置を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するため、携帯端末に装着するアンテナ装置において、携帯端末のカバーに装置されるアレーアンテナと、該アレーアンテナに接続され、アンテナビームの方向を調節する移相手段と、該移相手段に接続され、携帯端末本体と携帯端末カバーのなす角度を検出する角度検出手段とを具備し、該角度検出手段の検出結果に応じて前記移相手段の移相量を変化してアンテナビームの方向を所望の方向に調節するアンテナ装置としたものである。

前記アンテナ装置は、携帯端末カバーの角度が変化しても、常にアンテナの垂直面指向性のビーム方向が一定に保たれるので、携帯端末の使用状態によらず、自動的に無線通信を行う相手局の方向にビームを向けられ、垂直指向性の調整を不要とし、装置の低コスト化が可能となる。またアンテナ装置は鋭いビームを具備しているので、反射波を送受信せずマルチパスが問題となる屋内においても、伝送品質を良好にできる高速無線データ伝送が可能である。

(6) ：従来例６
以下、特許文献５を従来例６として説明する。従来例６は携帯電話端末のアンテナ指向性制御方法及び携帯電話端末に関するものであり、携帯電話端末の送信電力を下げることなく、人体による電波伝達の障害を低減させ、より通信品質の向上をできるようにした携帯電話端末のアンテナ指向性制御方法を提供するものである。

そのため、複数のアンテナ素子にて信号の送受信を行う携帯電話端末でのアンテナ指向性制御方法において、携帯電話端末は、データ通信と音声通信の状態を検知し、データ通信であるとの検知がなされた場合、所定方向に送信ビームが形成されるようにアンテナの指向性制御を行い、音声通信であるとの検知がなされた場合、人体方向を回避する方向に送信ビームが形成されるようにアンテナの指向性制御を行う。

また、携帯電話端末の通信状態が検知され、その検知された状態が音声通信の場合、到来方向ベクトルから人体方向成分方向のベクトルが差し引くだけなので、アンテナから出力される送信ビームは、人体以外の方向でかつ到来方向の近傍に向けられる。その結果、送信電力を下げなくても従来、問題であった人体による電波伝達上の障害を抑えることができる。

また、所望信号方向の近くにビームが集中されるので、通信品質の向上が図れ、サービスエリア内で電波の届かない場所の数を減らすことが可能になる。更に、データ通信時には、所望信号方向に送信ビームが集中するようアンテナの指向性制御がなされるので、空間の電力密度が増して良い通信品質にてデータ通信を行うことが可能となる。

(7) ：従来例７
以下、特許文献６を従来例７として説明する。従来例７は無線端末装置に関するものであり、小型薄型化を維持しつつ人体による電力吸収を低減させ、かつアンテナの放射効率を改善できるというものである。

そして、本体に２本のアンテナ素子を設け、給電回路から各アンテナ素子に対して送信電力を同時に給電している。アンテナ素子と給電回路との接続点である給電点での電流密度を低下させることで、人体で吸収される電力を低減させ、アンテナからの放射効率の向上を図ることができる。また、特にλ／２長のアンテナ素子を用いた場合には、電流最大点が素子中央にあり、人体から離れるため、人体で吸収される電力を更に低減させ、アンテナからの放射効率の向上を更に図ることができる。

(8) ：従来例８
以下、特許文献７を従来例８として説明する。従来例８は携帯端末機に関するものであり、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ものである。

そのため、携帯電話機本体のＰＣＢ上に２つのダイポール・アンテナを設ける。送信時には、送受信回路部からの送信電力を電力分配／合成器で１／２づつ分配し、位相器を介してバランで不平衡−平衡変換した後、ダイポール・アンテナに供給する。このとき送信／受信切替信号により位相器における各アンテナ電流の位相を調整し、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／受信切替信号により位相を調整し、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／合成器を同時に調整してもよい。

このように、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。

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。
特開２００２−２６１６７９号公報特開２０００−３４９５２５号公報特開平１１−２８４４２４号公報特開平８−２７９７１１号公報特開２００２−１８５３９１号公報特開平１１−１６３６２８号公報特開２００２−１５２１１６号公報

(1) ：従来例１の携帯電話機は無指向性アンテナを用いており、待ち受け時にはあらゆる方向から到来する信号を受信することが可能であるが、通話時には人体頭部に近接することで放射の一部が人体頭部に吸収され、放射効率の低下を招く。また、人体比吸収率（Specific Absorption Rate: ＳＡＲ）を増大させるため、人体への悪影響が考えられる。

(2) ：従来例２は、無指向性アンテナ（ホイップ）と指向性アンテナ（逆Ｆ）を有し、待ち受け時には無指向性、通話時には指向性アンテナに切り替えて、人体への輻射を低減するというものであり、無指向性アンテナと指向性アンテナを切り替えて使っている。

これに対し、本発明は、複数（実施の形態では２本）の無指向性アンテナの指向性を合成させることで、指向性アンテナに変換しており、この点が従来例２には無い技術である。

(3) ：従来例３は、２つの円錐アンテナをアレイ化して指向性を操作する衛星携帯電話端末に関するものであり、通話時には指向性を６０°傾けて放射方向を天空方向に向かせるものである。この場合、従来例３は円錐アンテナを使ったＧＰＳ用アンテナに関するものである。

これに対し、本発明は、ＰＤＣ用アンテナに関するものであり、直線偏波アンテナを使っており、この点が従来例３には無い技術である。

(4) ：従来例４は、複数のアンテナ素子でアレイアンテナを構成し、通話時に人体側以外の方向に対してアンテナ指向性を高めて、信号を効率良く空間に放射するものである。この従来例４では、端末の筐体内に複数のアンテナ素子を格納しているため筐体が極厚化し、近接した素子間の相互結合により高利得な放射が望めない。

これに対し、本発明は、第２のアンテナ素子を筐体から引き出す構成になっているため、素子間の距離が十分とれて高利得な放射が可能であり、この点が従来例４には無い技術である。

(5) ：従来例５は、端末に平面アンテナを搭載し、端末を開いた時の角度を検知し、最適な指向性を持たせるものであり、平面アレイアンテナ（指向性）を使用しているため、端末の状態が特定できないような待ち受け時には利得が低下する。

これに対し、本発明は、待ち受け時には無指向性アンテナに切り替わるため、高利得な放射が可能であり、この点が従来例５には無い技術である。

(6) ：従来例６は、アレイアンテナを用いて指向性を制御するものであり、音声通話時には人体方向を回避する方向に、データ通信時（ＰＣ接続時）には信号の到来方向に送信ビームを向ける。また、端末の筐体内に複数のアンテナ素子を格納しているため筐体が極厚化し、近接した素子間の相互結合により高利得な放射が望めない。

これに対し、本発明は、第２のアンテナ素子を筐体から引き出す構成になっているため、素子間の距離が十分とれて高利得な放射が可能であり、この点が従来例６には無い技術である。

(7) ：従来例７は、２本のアンテナ素子に同時に給電することにより、人体に近接する付近での電流密度を低下させることで、人体で吸収される電力を低減させるものである。この場合、従来例７では、２本のアンテナ素子を同時給電しているが、各アンテナの位相制御、又は調整していないため最適な指向性の合成が行われていない（アレイアンテナになっていない）。

これに対し、本発明は、２本のアンテナの位相を調整（又は制御）して指向性を最適に合成し、高利得な放射を可能とするものであり、この点が従来例７には無い技術である。

(8) ：従来例８は、２本のダイポールアンテナを設けて、各アンテナの位相を送信時には逆相、受信時には同相に制御することで、送信時に問題となるＳＡＲを低減できるものである。

この場合、従来例８では、送信時に人体方向にヌルを作ることでＳＡＲを低減することができるが、同時に人体とは反対の方向にもヌルが生じてしまい、利得の低下を招く。

これに対し、本発明は、人体と反対の方向で放射が最大となり、高利得な放射が可能であり、この点が従来例８には無い技術である。

本発明は前記課題を解決し、複数のアンテナ素子を搭載し、アレイアンテナを実現することで、通話時には指向性アンテナとして動作させ、待ち受け時には無指向性アンテナとして動作させることで、使用状態に応じた良好な放射特性が得られるようにすると共に、人体への悪影響を軽減させることを目的とする。

本発明は前記の目的を達成するため、次のように構成した。

(1) ：送受信用のアンテナと、前記アンテナに接続され無線周波数帯での信号処理を行う無線部と、各種制御を行う制御部と、ベースバンド信号の処理を行うベースバンド部と、情報の入出力を行う入出力部とを有し、少なくとも人体頭部近傍で音声通話が可能な携帯型無線機において、前記アンテナを複数の無指向性アンテナで構成すると共に、
前記アンテナと無線部との間に接続され、前記アンテナを通過する送受信信号の位相を調整する位相調整部を備えていることを特徴とする。

(2) ：前記(1) の携帯電話機において、前記複数のアンテナの内の１つのアンテナを携帯型無線機の筐体上に固定し、残りのアンテナを前記筐体内に格納し、かつ自由に引き出し可能とすることで、複数のアンテナ素子間の距離を、予め定めた所定距離（２本のアンテナを使用し、使用周波数での波長をλとした場合、約λ／４）だけ確保できるようにしたことを特徴とする。

(3) ：前記(1) の携帯電話機において、前記引き出し可能なアンテナの格納／引き出し状態を検知して、前記位相調整部と無線部との間を接続、又は切り離しするスイッチ機構を備え、
前記スイッチ機構の接続状態では、該当するアンテナを位相調整部を介して無線部へ接続し、前記スイッチ機構の切断状態では、該当するアンテナを無線部から切り離す機能を備えていることを特徴とする。

(4) ：前記(2) の携帯電話機において、前記筐体上に固定されたアンテナと、前記筐体内に格納し、かつ自由に引き出し可能なアンテナとを用い、前記自由に引き出し可能なアンテナの引き出された状態で、前記位相調整部により位相調整することでアレイアンテナとして動作させる機能を備えていることを特徴とする。

(5) ：前記(4) の携帯電話機において、前記引き出し可能なアンテナを筐体内に格納することで、前記アレイアンテナ機能を解除し、本来の無指向性アンテナとして動作させる機能を備えていることを特徴とする。

（作用）
図１は本発明の原理説明図である。以下、図１に基づいて前記各構成の作用を説明する。

図１のように、本発明に係る携帯型無線機は、送受信兼用アンテナとして、複数のアンテナ（例えば、第１アンテナ８及び第２アンテナ９からなる２本のアンテナ）をアンテナ部１６に備える。この場合、例えば、第１アンテナ８は筐体に固定されたヘリカルアンテナとし、第２アンテナ９は筐体に給電点を持ち、筐体から引き出されるようなロッドアンテナとする。

また、筐体内部には、第２アンテナ９の収納／引き出し状態を検知してオン／オフの切り換えを行う切り換えスイッチ部１２と、第２アンテナ９を通過する送受信信号の位相を調整するための位相調整部１３と、無線周波数帯域の信号処理を行う無線部１１等が設けてある。

前記のように、アンテナ部１６には、複数（例えば、２本）のアンテナ（第１アンテナ８と第２アンテナ９）が設けてあり、第１アンテナ８は無線部１１に直接接続され、第２アンテナ９は位相調整部１３の一方側に接続されると共に、位相調整部１３の他方側は切り換えスイッチ部１２を介して無線部１１に接続されている。

そして、例えば、第２アンテナ９を通過する信号の位相をもう一方のアンテナ（例えば、第１アンテナ８）を通過する信号の位相よりも９０°遅延させ、２本のアンテナ８、９間の距離を予め定めた所定距離（使用周波数の約１／４波長）だけ離す。

この時、最大放射方向は、２本のアンテナ８、９を結ぶ方向の第２アンテナ９側となる。また、最大利得は元の無指向性アンテナの利得を１とすると指向性合成により、２倍の利得を持たせることが可能である。この時の放射パターンは、第１アンテナ８側にヌル点、第２アンテナ９側に最大放射方向を持つようなカージオイド特性となる。

前記のように、音声通話時には第２アンテナ９を筐体から引き出し、位相調整部１３により第１アンテナ８を通過する信号の位相より９０°遅延させるように位相調整し、両アンテナ８、９間の距離を所定距離だけ（使用周波数の約１／４波長）離すことで、２本のアンテナ８、９を合成させてアレイアンテナ化し、その指向性を調整して人体へ放射される電波を軽減することができる。また、使用周波数は、アンテナ間距離を最適な距離に設計しさえすれば、あらゆる周波数帯に対応することが可能である。

一方、待ち受け時には第２アンテナ９であるロッドアンテナを筐体に格納し、無線部１１から電気的に切断することで、アレイアンテナとしての動作を解除する。この時、無指向性の第１アンテナ８のみが動作する。つまり、あらゆる方向から到来する信号を受信することが可能になる。

以上のように、本発明の携帯型無線機は、複数のアンテナ素子を搭載し、アレイアンテナを実現することで、通話時には指向性アンテナとして動作させ、待ち受け時には無指向性アンテナとして動作させることで、使用状態に応じた良好な放射特性が得られるようにすると共に、人体への悪影響を軽減させることができる。

本発明は、前記(1) 乃至(5) の構成により次のような効果がある。

(a) ：複数のアンテナ素子を搭載し、アレイアンテナを実現することで、音声通話時には指向性アンテナとして動作させ、待ち受け時には無指向性アンテナとして動作させることで、使用状態に応じた良好な放射特性が得られる。また、人体への悪影響を軽減させることができる。

(b) ：携帯型無線機の大きさを殆ど大きくすることなく、複数のアンテナ（アンテナ素子）を搭載したアレイアンテナを実現することができる。

以下、本発明に係る携帯型無線機を携帯電話機に適用した例について説明する。

§１：携帯電話機の概要説明
図２は携帯電話機の構成説明図であり、Ａ図は外観図、Ｂ図は回路構成図である。図３はアレイアンテナの説明図であり、Ａ図は２本のアンテナによるアレイアンテナの説明図（その１）、Ｂ図は２本のアンテナによるアレイアンテナの説明図（その２）である。以下、図２、図３に基づき携帯電話機の概要を説明する。

携帯電話機は図２のＡ図のように、送受信兼用アンテナとして、第１アンテナ８及び第２アンテナ９を上部筐体２に備える。第１アンテナ８は、例えば、上部筐体２の上部に固定されたヘリカルアンテナとし、第２アンテナ９は上部筐体２の下部に給電点を持ち、筐体から引き出されるようなロッドアンテナとする。この場合、第２アンテナ９には位相調整部１３を接続する。また、下部筐体１にはキーボード等の操作部４やマイクロホン等を設け、上部筐体２には表示部５とスピーカ等を設ける。

また、携帯電話機の内部は図２のＢ図のように構成されている。この例では、情報の入出力をするためのキーボード等を含む入出力部１５と、各種制御やベースバンド信号の処理を行う制御部・ベースバンド部１４と、第２アンテナ９の収納／引き出し状態を検知してオン／オフの切り換えを行う切り換えスイッチ部１２と、第２アンテナ９を通過する送受信信号の位相を調整するための位相調整部１３と、無線周波数帯での信号処理を行う無線部１１等が設けてある。

そして、アンテナ部１６には第１アンテナ８と第２アンテナ９が設けてあり、第１アンテナ８は無線部１１に直接接続され、第２アンテナ９は位相調整部１３の一方側に接続されると共に、前記位相調整部１３の他方側は切り換えスイッチ部１２を介して無線部１１に接続されている。また、無線部１１には制御部・ベースバンド部１４と入出力部１５が接続されている。

一般に、２本の無指向性アンテナを合成させてアレイアンテナ化し、指向性を制御する方法が知られている（一般的なアレイアンテナ自体の技術は公知である）。図２のＢ図、図３のＡ図のように、位相調整部１３を設けて、片方のアンテナ（例えば、第２アンテナ９）を通過する信号の位相をもう一方のアンテナ（例えば、第１アンテナ８）を通過する信号の位相よりも９０°遅延させ、２本のアンテナ８、９間の距離を使用周波数の約１／４波長（λ／４、λ：波長）だけ離す。

この時、最大放射方向は、２本のアンテナ８、９を結ぶ方向の第２アンテナ９側となる。また、最大利得は元の無指向性アンテナの利得を１とすると指向性合成により、Ｇ_max＝｜１＋ｊ｜²＝２となり、２倍の利得を持たせることが可能である。この時の放射パターンは、図３のＢ図に示すように、第１アンテナ８側にヌル点、第２アンテナ９側に最大放射方向を持つようなカージオイド特性となる。

前記のように、携帯電話機の音声通話時には第２アンテナ９を筐体から引き出し、位相調整部１３により第１アンテナ８を通過する信号の位相よりも９０°遅延させ、両アンテナ８、９間の距離を使用周波数の約１／４波長（例えば、使用周波数＝２ＧＨ_Zの時、約３７ｍｍ）離すことで、２本のアンテナ８、９を合成させてアレイアンテナ化し、その指向性を調整して人体へ放射される電波を軽減することができる。また、使用周波数は、アンテナ間距離を最適な距離に設計しさえすれば、あらゆる周波数帯に対応することが可能である。

一方、待ち受け時には第２アンテナ９であるロッドアンテナを上部筐体２に格納し、無線部１１から電気的に切断することで、アレイアンテナとしての動作を解除する。この時、無指向性の第１アンテナ８のみが動作する。つまり、あらゆる方向から到来する信号を受信することが可能になる。

なお、前記アレイアンテナ（array antenna ）とは、多くの（複数の）アンテナ素子を配列し、各アンテナ素子の励振電流の位相を調整し、特定方向に同相で加わるようにして、その方向に主ビームを形成するアンテナのことである。

§２：携帯電話機の更に具体的な例の説明
以下、図４乃至図７に基づいて、更に具体的な例について説明する。

(1) ：携帯電話機の外観の説明
図４は携帯電話機の外観図である。この例は、折り畳み式携帯電話機の例である。図４に示したように、上部筐体２は、その正面に表示部（例えば、液晶表示部）５が設けてあり、その上部には通話相手の音声を出力するスピーカ２０が設けてある。また、筐体の上部側には、筐体から突出した固定式のヘリカルアンテナ１８（前記第１アンテナ８に対応する）が設けてあり、筐体の下部には筐体の格納可能な引き出し式のロッドアンテナ１９（前記第２アンテナ９に対応する）が搭載されている。

ここで、ロッドアンテナ１９は、筐体外に引き出された時にヘリカルアンテナ１８との距離が使用周波数の約１／４波長だけ離れるように引き出し角度の設計を行なっておく。一方、下部筐体１には、その正面に操作部４が設けられており、その下部には通話時のユーザの音声を集音するマイクロホン２１が設けてある。また、背面には、バッテリと待ち受け時に音声を出力する背面スピーカ（図示省略）が設けてある。

(2) ：筐体内部の回路構成の説明
図５は携帯電話機のアンテナ回路構成説明図である。図５に示したように、ロッドアンテナ１９には、該ロッドアンテナ１９が筐体から引き出された時に導通するような切り換えスイッチ部１２を介して位相調整部１３が接続されており、更に無線部１１へと接続されている。この場合、ロッドアンテナ１９が筐体から引き出されて或る角度に達してロックされた時、アンテナ根元の接合部がそれを検知し、プリント基板（図示省略）上に実装された切り換えスイッチ部１２に信号を送り、該切り換えスイッチ部１２の切り換え制御を行う。

また、位相調整部１３には、同軸ケーブル、或いは内層パターンにより最適な距離だけ信号を引き回すか、集中定数で構成したπ型、又はＴ型の回路を、基板上のアンテナ給電部−切り換えスイッチ部１２間に実装することで実現する。

このような構成により、前記切り換えスイッチ部１２がオンになると、ロッドアンテナ１９に位相調整部１３を介して無線部１１が接続され、位相調整部１３により、高周波（無線周波数帯）の送受信信号が位相調整（２本のアンテナを使用した場合は、９Ｏ°遅延調整）され、ヘリカルアンテナ１８に対し、ロッドアンテナ１９を通過する送受信信号の位相が９Ｏ°遅延される。

つまり、ロッドアンテナ１９が筐体から引き出された時は、２本のアンテナ（ヘリカルアンテナ１８とロッドアンテナ１９）がアレイアンテナとして動作し、指向性を制御することが可能になる。この場合、ロッドアンテナ１９の引き出し方法としては、手動式でも良いし、例えば、筐体に機械的なボタンを設け、押下によって自動的に引き出される方法でも良い。

(3) ：携帯電話機の使用状態の説明
図６は携帯電話機の使用状態説明図であり、Ａ図は待ち受け時の状態、Ｂ図は音声通話時の状態を示す。また、図７は携帯電話機の放射パターン説明図である。

携帯電話機を使用する場合、図６のＡ図に示す待ち受け時の状態から図６のＢ図の音声通話時の状態にする。この時、ロッドアンテナ１９を筐体から引き出すことによって、２本のアンテナをアレイアンテナとして動作させる。２本のアンテナは互いに十分距離が離れている（使用周波数の１／４波長離れる）。

この時、図７に示したように、その指向性は、人体頭部７側（人体方向）にヌル点を持ち、人体頭部７とは逆方向に高利得な（アンテナ１本の時に比べて２倍）指向性を持つカージオイド特性となる。人体頭部７側（人体方向）への放射が軽減されることで、人体頭部７への吸収による放射効率の低下を抑え、かつＳＡＲ（人体比吸収率）を低減する。また、この時の放射パターンは図７に示す通りである。

一方、図６のＡ図に示した携帯電話機の待ち受け時の状態では、ロッドアンテナ１９を筐体内に格納することで、切り換えスイッチ部１２がオフになり、ロッドアンテナ１９は無線部１１から電気的に切断される。つまり、ヘリカルアンテナ１８のみが動作し、指向性は無指向性へと切り換えられる。この場合、待ち受け時には、携帯電話機は鞄の中や、机の上など、その状態を特定できないため、アンテナを無指向性とすることであらゆる方向から到来する信号を受信することができる。

§３：変形例の説明
図８は携帯電話機の変形例１、図９は携帯電話機の変形例２、図１０は携帯電話機の変形例３を示す。本発明の携帯型無線機は、前記の例に限らず、次のような変形としても実施可能である。

例えば、前記実施の形態では、第１アンテナ８を固定式のヘリカルアンテナ１８、第２アンテナ９を上部筐体内に格納可能な引き出し式のロッドアンテナ１９としたが、本発明のアンテナ形式はこれに限らない。

図８に示した変形例１のように、第１アンテナ８を内蔵アンテナにしても実施可能である。この変形例１では、ヘリカルアンテナ１８に比べて筐体や人体の影響を受け易いが、携帯電話機を更に小型化できるという利点がある。

また、図９に示した変形例２のように、第２アンテナ９を下部筐体内に格納可能な伸縮式のロッドアンテナ１９にしても構わない。この変形例２では、上部筐体を薄型化することができる。

更に、図１０に示した変形例３のようにしても良い。すなわち、上述した実施の形態では、折り畳み式の携帯電話機の例を取り上げていたが、棒状（ストレートタイプ）の携帯電話機であっても構わない。更に、上述した実施の形態において、２本のアンテナ素子を用いていたが、アンテナ素子数は２本以上であっても同様の効果を実現することが可能である。

本発明の原理説明図である。実施の形態における携帯電話機の構成説明図であり、Ａ図は外観図、Ｂ図は回路構成図である。実施の形態におけるアレイアンテナの説明図であり、Ａ図は２本のアンテナによるアレイアンテナの説明図（その１）、Ｂ図は２本のアンテナによるアレイアンテナの説明図（その２）である。実施の形態における携帯電話機の外観図である。実施の形態における携帯電話機のアンテナ回路構成説明図である。実施の形態における携帯電話機の使用状態説明図であり、Ａ図は待ち受け時の状態、Ｂ図は音声通話時の状態である。実施の形態における携帯電話機の放射パターン説明図である。実施の形態における携帯電話機の変形例１である。実施の形態における携帯電話機の変形例２である。実施の形態における携帯電話機の変形例３である。従来例１の説明図（その１）一般的な携帯電話機の概略図である。従来例１の説明図（その２）一般的な携帯電話機の使用状態説明図であり、Ａ図は待ち受け時の状態、Ｂ図は音声通話時の状態である。従来例１の説明図（その３）一般的な携帯電話機の放射パターン説明図である。

符号の説明

１下部筐体
２上部筐体
３回転機構
４操作部
５表示部（ディスプレイ装置）
６アンテナ
７人体頭部
８第１アンテナ
９第２アンテナ
１１無線部
１２切り換えスイッチ部
１３位相調整部
１４制御部・ベースバンド部
１５入出力部
１６アンテナ部
１８ヘリカルアンテナ
１９ロッドアンテナ

Claims

送受信用のアンテナと、前記アンテナに接続され無線周波数帯での信号処理を行う無線部と、各種制御を行う制御部と、ベースバンド信号の処理を行うベースバンド部と、情報の入出力を行う入出力部とを有し、少なくとも人体頭部近傍で音声通話が可能な携帯型無線機において、
前記アンテナを複数の無指向性アンテナで構成すると共に、
前記アンテナと無線部との間に接続され、前記アンテナを通過する送受信信号の位相を調整する位相調整部を備えていることを特徴とする携帯型無線機。
前記複数のアンテナの内の１つのアンテナを携帯型無線機の筐体上に固定し、残りのアンテナを前記筐体内に格納し、かつ自由に引き出し可能とすることで、複数のアンテナ素子間の距離を、予め定めた所定距離だけ確保できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の携帯型無線機。
前記引き出し可能なアンテナの格納／引き出し状態を検知して、前記位相調整部と無線部との間を接続、又は切り離しするスイッチ機構を備え、
前記スイッチ機構の接続状態では、該当するアンテナを位相調整部を介して無線部へ接続し、前記スイッチ機構の切断状態では、該当するアンテナを無線部から切り離す機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の携帯型無線機。
前記筐体上に固定されたアンテナと、前記筐体内に格納し、かつ自由に引き出し可能なアンテナとを用い、
前記自由に引き出し可能なアンテナの引き出された状態で、前記位相調整部により位相調整することでアレイアンテナとして動作させる機能を備えていることを特徴とする請求項２記載の携帯型無線機。
前記引き出し可能なアンテナを筐体内に格納することで、前記アレイアンテナ機能を解除し、本来の無指向性アンテナとして動作させる機能を備えていることを特徴とする請求項４記載の携帯型無線機。