JP2005295002A

JP2005295002A - アンテナ装置および移動通信端末装置

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Publication number: JP2005295002A
Application number: JP2004104118A
Authority: JP
Inventors: Kunio Sawatani; 邦男澤谷; Tsutomu Chin; 陳　　強; Yasufumi Komukai; 康文小向
Original assignee: Intelligent Cosmos Research Institute; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Intelligent Cosmos Research Institute; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】送信時において電力分配器および位相器を使用せずに人体近傍の電磁界分布を変化させ、ＳＡＲを低減する。
【解決手段】アンテナ装置は、給電素子２および無給電素子４を備え、給電素子２は給電装置３に接続され、この給電装置３を介して携帯端末用有限地板１に接続されている。また、無給電素子４は給電素子２と一定の間隔を置いて両側に２つ配置され、この無給電素子４をそれぞれ携帯端末用有限地板１に接地された可変リアクタンス素子５に接続するように構成されている。可変リアクタンス素子５におけるリアクタンスの定数により、給電素子２と無給電素子４との相互インピーダンスが変化し、これに伴い近傍の電磁界も変化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動通信端末装置などに用いるアンテナ装置に関する。

従来、移動体通信端末に使用するアンテナ装置として、図６に示すように、２つのアンテナ素子１０２を設けて位相器１０９を介して給電装置１０３に接続することでこれらのアンテナ素子１０２にそれぞれ逆相に給電し、この給電装置１０３を介して有限地板１０１に接地した構成したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このアンテナ装置によれば、２素子のアンテナ間の位相差を任意に調整することができ、アンテナの指向性を人体に向けないようにして、人体頭部近傍電磁界を減少させ、比吸収率（ＳＡＲ：Specific Absorption Rate）を低減することができる。

特開２００２−１５２１１５公報（図１、図２）特開２００２−１５２１１６公報（図１、図２）

しかしながら、特許文献１、２に記載のアンテナ装置は、２素子のアンテナに同時に給電する際に電力分配器および位相器を使用しており、特に高周波数帯域において電力分配器および位相器の損失が大きく送信電力レベルが劣化するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、送信時において電力分配器および位相器を使用することなくＳＡＲを低減することができるアンテナ装置および移動通信端末装置を提供することを目的とするものである。

本発明のアンテナ装置は、給電装置およびこの給電装置を介して携帯端末用有限地板に接続した給電素子と、前記給電素子と所定の間隔を有して配置した無給電素子と、前記携帯端末用有限地板と前記無給電素子とを可変リアクタンス素子によって接続する構成を有する。

この構成により、電力分配器および位相器を使用することなく可変リアクタンスによって人体近傍等の電磁界分布を変化させることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、給電装置と、前記給電装置からの電力を分配する電力分配器と、前記電力分配器の複数の出力にそれぞれ接続された電力制御装置と、前記電力制御装置の出力にそれぞれ接続された位相器と、前記位相器の一つに接続され前記給電装置を介して携帯端末用有限地板に接続された給電素子と、前記給電素子と所定の間隔を有して配置されたアンテナ素子と、前記携帯端末用有限地板に接続されたリアクタンス素子と、前記アンテナ素子を前記位相器または前記リアクタンス素子に切り替えて接続するスイッチとを有し、前記スイッチは送信時には前記アンテナ素子を前記リアクタンス素子に接続し、受信時には前記アンテナ素子を前記位相器に接続する構成を有する。

この構成により、送信時には電力分配器および位相器を使用せずに人体近傍等の電磁界分布を変化させることができ、受信時には給電電力と位相の制御により、任意の方向にアンテナ装置の指向性を向け、干渉波を除去することが可能になり、受信感度を改善できる。

また、本発明のアンテナ装置は、上記いずれかのアンテナ装置を複数有し、これらのアンテナ装置はそれぞれ独立した任意の偏波を送受信するものであることを特徴とする。
この構成により、例えば垂直偏波と水平偏波など、複数の偏波が送受信可能になる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記複数のアンテナ装置を切り替えるスイッチを有し、前記スイッチを切り替えることによりダイバーシティ送受信を行うことを特徴とする。
この構成により、偏波ダイバーシティ送受信が可能となり、受信感度を改善することができる。

また。本発明の移動通信端末装置は、上記いずれかのアンテナ装置が搭載されている構成を有する。
この構成により、ＳＡＲが低く、受信感度の良い移動通信端末を提供することができる。

本発明によれば、送信時において電力分配器および位相器を使用することなくＳＡＲを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の概略図である。

本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置は、図１に示すように、給電素子２および無給電素子４を備え、給電素子２は給電装置３に接続され、この給電装置３を介して携帯端末用有限地板１に接続されている。また、無給電素子４は給電素子２と一定の間隔を置いて両側に２つ配置され、この無給電素子４をそれぞれ携帯端末用有限地板１に接地された可変リアクタンス素子５に接続するように構成されている。

上記構成において、可変リアクタンス素子５における可変リアクタンスの定数により、給電素子２と無給電素子４との相互インピーダンスが変化し、これに伴い近傍の電磁界も変化する。このアンテナ装置の近傍に人体が位置する場合、人体近傍において、あるリアクタンス定数を決定することにより人体方向に影響の少ない近傍電磁界を形成することができる。図２（ａ），（ｂ）にリアクタンス定数を変化させたときのアンテナ装置の代表的な指向性パターンを示す。ｘ方向を人体方向とした場合、図２（ａ）に示すリアクタンス定数αの場合は人体方向に大きく放射しているのに対し、図２（ｂ）に示すリアクタンス定数βの場合は人体方向に極めて弱い放射（null）が得られている。

このように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、人体近傍の電磁界分布を可変リアクタンスにより変えることができ、人体近傍のＳＡＲを低減することができる。

また、分配器および位相器が不要であるため、分配器および位相器の損失を無くすることができ、分配器および位相器を使用した同時給電の場合と比較して送信電力レベルを改善することができる。

なお、本実施の形態では、無給電素子を２素子としているが、無給電素子を１素子または３素子以上としても良く、このようにすれば、より多くの状況に対応してＳＡＲを低減することができる。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の概略図である。

本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置は、図３に示すように、給電素子２とアンテナ素子６が一定の間隔を置いて配置され、これらの給電素子２およびアンテナ素子６を給電回路７に接続されている。また、給電素子２は給電回路７を介して給電装置３に接続され、さらに給電装置３を介して携帯端末用有限地板１に接続されている。また、アンテナ素子６は給電回路７を介して携帯端末用有限地板１に接続されている。

図４に給電回路７の内部構造を示す。給電回路７は、給電素子２およびアンテナ素子６にそれぞれ接続される位相器９と、これらの位相器９にそれぞれ接続される振幅制御装置１０と、これらの振幅制御装置１０に給電装置３からの電力を分配する電力分配／合成器１１と、携帯端末用有限地板１に接続されるリアクタンス素子１２と、アンテナ素子６を位相器９またはリアクタンス素子１２に切り替えて接続するスイッチ素子８とを有している。

この給電回路７において、受信の場合は、スイッチ素子８を位相器９側に切り替えて、位相器９と振幅制御装置１０により給電素子２とアンテナ素子６に任意の重みを持たせる。なお、給電装置３から給電回路７への入出力は電力分配／合成器１１によって行う。また、送信の場合はスイッチ素子８をリアクタンス素子１２側に切り替えて、リアクタンス素子１２の他端は携帯端末用有限地板１に接続する。リアクタンス素子１２は、第１の実施の形態と同様に、あらかじめ人体近傍電磁界および人体方向の指向性が弱くなるような定数としておく。

このように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、送信時はリアクタンス素子により人体近傍の電磁界分布を弱くすることでＳＡＲを低減させることができ、受信時は振幅制御装置と位相器により指向性を任意に変更することにより干渉波成分を除去し、所望波方向に強い指向性を向けることにより、受信感度の良いアンテナ装置を提供することができる。

なお、本実施の形態では、給電素子を１本、アンテナ素子を２本としているが、それぞれの素子の本数はそれ以上で良く、このようにすれば、干渉波除去能力がさらに高まり、受信感度を改善することができる。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置の概略図である。

本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置は、図５に示すように、垂直偏波が送受信可能なアンテナ装置１３と、水平偏波が送受信可能なアンテナ装置１４とを備え、これらのアンテナ装置１３、１４がスイッチ素子８を介して給電装置３、携帯端末用有限地板１に接続されている。アンテナ装置１３、１４は、上記第１および第２の実施の形態にて説明したいずれかの構成を有している。スイッチ素子８は、アンテナ装置１３とアンテナ装置１４のいずれかを給電装置３に接続するように接続を切り替えることにより、ダイバーシティ送受信を行うものである。

このように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、垂直および水平両偏波を送受信することができ、偏波ダイバーシティ効果により、より高い受信感度を得ることができる。

なお、本実施の形態におけるアンテナ装置では、垂直偏波および水平偏波を受信できるアンテナ装置としているが、その他の偏波を受信できるアンテナ装置を使用しても良く、このようにすれば、様々な環境において受信感度の高いアンテナ装置を提供することができる。

なお、本実施の形態におけるアンテナ装置では、アンテナ装置を２つとしているが、３つ以上でも良く、このようにすればより高感度な偏波ダイバーシティ受信が可能となり、受信感度が向上する。

本発明は、送信時において電力分配器および位相器を使用することなくＳＡＲを低減することができ、高周波数帯域を使用するアンテナ装置およびこれを備えた移動通信端末装置などに有用である。

本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の概略図本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の指向性パターンを示す図本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の概略図本発明の第２の実施の形態における給電回路の概略図本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置の概略図従来のアンテナ装置の構成例の概略図

符号の説明

１携帯端末用有限地板
２給電素子
３給電装置
４無給電素子
５可変リアクタンス素子
６アンテナ素子
７給電回路
８スイッチ素子
９位相器
１０振幅制御装置
１１電力分配／合成器
１２リアクタンス素子
１３垂直偏波を受信するアンテナ装置
１４水平偏波を受信するアンテナ装置

Claims

給電装置およびこの給電装置を介して携帯端末用有限地板に接続した給電素子と、前記給電素子と所定の間隔を有して配置した無給電素子と、前記携帯端末用有限地板と前記無給電素子とを可変リアクタンス素子によって接続する構成を有するアンテナ装置。
給電装置と、前記給電装置からの電力を分配する電力分配器と、前記電力分配器の複数の出力にそれぞれ接続された電力制御装置と、前記電力制御装置の出力にそれぞれ接続された位相器と、前記位相器の一つに接続され前記給電装置を介して携帯端末用有限地板に接続された給電素子と、前記給電素子と所定の間隔を有して配置されたアンテナ素子と、前記携帯端末用有限地板に接続されたリアクタンス素子と、前記アンテナ素子を前記位相器または前記リアクタンス素子に切り替えて接続するスイッチとを有し、前記スイッチは送信時には前記アンテナ素子を前記リアクタンス素子に接続し、受信時には前記アンテナ素子を前記位相器に接続することを特徴としたアンテナ装置。
請求項１または２に記載のアンテナ装置を複数有し、これらのアンテナ装置はそれぞれ独立した任意の偏波を送受信するものであることを特徴としたアンテナ装置。
請求項３記載のアンテナ装置であって、前記複数のアンテナ装置を切り替えるスイッチを有し、前記スイッチを切り替えることによりダイバーシティ送受信を行うことを特徴としたアンテナ装置。
請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置が搭載されていることを特徴とする移動通信端末装置。