JP2007067512A - Antenna assembly, portable information terminal, program, recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は通信性能を確保するアンテナ装置、携帯情報端末、プログラム、記録媒体に関するものであり、特に、折り畳み式の筐体を有する携帯情報端末のアンテナ装置等に関するものである。 The present invention relates to an antenna device, a portable information terminal, a program, and a recording medium that ensure communication performance, and particularly to an antenna device of a portable information terminal having a foldable casing.
携帯情報端末の一つである携帯電話による通話またはデータ通信を行う際には、その通信状態を維持するために、アンテナ装置の指向性を制御する方法が採られている。このとき、規則上、携帯電話を使用する者の人体頭部への比吸収率(SAR:Specific Absorption Rate)をできるだけ低減する必要がある。 When a telephone call or data communication is performed using a mobile phone that is one of the portable information terminals, a method of controlling the directivity of the antenna device is employed in order to maintain the communication state. At this time, it is necessary to reduce the specific absorption rate (SAR) to the human head of the person using the mobile phone as much as possible.
具体的には、1体の携帯電話に複数の性質の異なるアンテナ装置を搭載し、通話またはデータ通信といった使用状態及び電波環境などに応じてアンテナ装置を切り替えることにより指向性を制御している。また、特許文献1に開示されている平面アンテナのように、λ/2アンテナ給電素子に対し並列に配列したλ/2アンテナ無給電素子の位置を適切に変更して、指向性を良好にする方法もある。 Specifically, a plurality of antenna devices having different properties are mounted on a single mobile phone, and the directivity is controlled by switching the antenna device according to a use state such as a call or data communication and a radio wave environment. Further, as in the planar antenna disclosed in Patent Document 1, the position of the λ / 2 antenna parasitic element arranged in parallel with the λ / 2 antenna feeder is appropriately changed to improve directivity. There is also a method.
また、以下の理由により、携帯電話に使用するアンテナ装置は複数本(複数種類)であることが望ましい。即ち、第1に、いわゆる「null点」と呼ばれる通信を全く行うことができない低インピーダンス部分の位置を緩和するためという理由、第2に、折り畳み式の携帯電話のように筐体が変化することに伴うアンテナ特性の変化に対応するためという理由、第3に、受信ダイバーシチを利用するためという理由等である。
従来の携帯電話では、複数のアンテナ装置を設計した場合に、何れかのアンテナ装置が人体頭部へ強く輻射することになる可能性が高い。そのため、SARを低減するために、使用状態、電波環境などに応じて人体頭部への輻射を強く行うことがないアンテナ装置に切り替えて固定する制御方法が採られていた。しかし、この方法では、上記第1〜第3の理由により複数のアンテナを使用することの意義が失われる。 In a conventional mobile phone, when a plurality of antenna devices are designed, there is a high possibility that any one of the antenna devices will radiate strongly to the human head. Therefore, in order to reduce the SAR, a control method has been adopted in which the antenna device is switched and fixed so as not to strongly radiate the human head according to the use state, the radio wave environment, and the like. However, in this method, the significance of using a plurality of antennas is lost for the first to third reasons.
また、そもそもアンテナ装置を複数用いることは上記第1〜第3の理由から必要ではあるが、近年の携帯情報端末における高機能化および小型化への要求に応えられるものとはいえない。 In the first place, it is necessary to use a plurality of antenna devices for the above first to third reasons, but it cannot be said that it can meet the recent demand for higher functionality and smaller size in portable information terminals.
特許文献1の平面アンテナでは、λ/2アンテナ無給電素子の位置を変更するための構造と空間が必要となり、やはり高機能化および小型化への要求に応えることは困難である。 The planar antenna of Patent Document 1 requires a structure and space for changing the position of the λ / 2 antenna parasitic element, and it is difficult to meet the demand for higher functionality and smaller size.
上記事情を鑑みて、本発明では、SARを低減化し、通信性能を確保しつつも高機能化および小型化もできるように指向性を制御するアンテナ装置などを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an antenna device and the like that controls directivity so that SAR can be reduced and communication performance can be ensured while achieving high functionality and downsizing.
上記課題を解決する本発明の態様は、筐体中央部分に配置された給電部と、電波の出力または電波の取り込みを行う給電エレメントと、前記給電エレメントを挟んで略平行に配置された2つの無給電エレメントと、前記無給電エレメントのマッチングを切り替えるエレメント制御回路を有し、通信状態に応じて前記エレメント制御回路よるマッチングの切り替えを行い、アンテナの指向性を変更することを特徴とするアンテナ装置に関するものである。 An aspect of the present invention that solves the above problems includes a power feeding unit disposed in a central portion of the housing, a power feeding element that outputs or captures radio waves, and two power supplies that are disposed substantially in parallel with the power feeding element interposed therebetween. An antenna device comprising: a parasitic element; and an element control circuit that switches matching of the parasitic element; switching matching by the element control circuit according to a communication state; and changing antenna directivity It is about.
ここで、前記エレメント制御回路は、前記無給電エレメントのマッチングを切り替えることにより、前記無給電エレメントを反射器もしくは輻射器として機能させ、または、前記無給電エレメントを無効化させることを特徴とする。特に、前記通信状態が通話である場合、前記エレメント制御回路よるマッチングの切り替えにおいて、前記無給電エレメントを反射器もしくは輻射器として機能させることを特徴とする。 Here, the element control circuit makes the parasitic element function as a reflector or a radiator by switching matching of the parasitic element, or invalidates the parasitic element. In particular, when the communication state is a call, the parasitic element is made to function as a reflector or a radiator in switching of matching by the element control circuit.
本発明の他の態様は、前記アンテナ装置を搭載した携帯情報端末に関するものである。また、本発明の他の態様は、前記携帯情報端末のコンピュータに、前記アンテナ装置として機能させることを特徴とするプログラムに関するものである。また、本発明の他の態様は、前記プログラムを格納した記録媒体に関するものである。 Another aspect of the present invention relates to a portable information terminal equipped with the antenna device. Another aspect of the present invention relates to a program that causes a computer of the portable information terminal to function as the antenna device. Another aspect of the present invention relates to a recording medium storing the program.
本発明のアンテナ装置は、複数種類のアンテナ特性を有し、その指向性を適宜変更するように制御するので、SARを低減化し、通信性能を確保しつつも高機能化および小型化もできる。 Since the antenna device of the present invention has a plurality of types of antenna characteristics and is controlled so as to change the directivity as appropriate, the SAR can be reduced, and communication performance can be ensured while achieving high functionality and miniaturization.
以下、本発明のアンテナ装置を実施するための最良の形態を説明する。説明する際には本明細書と同時に提出する図面を適宜参照することにする。 Hereinafter, the best mode for carrying out the antenna device of the present invention will be described. In the description, the drawings submitted at the same time as this specification will be referred to as appropriate.
図1は、携帯情報端末である折り畳み式の携帯電話10の外観図である。この携帯電話10は筐体Uと筐体Bを有しており、両筐体がヒンジ部13において回転することにより図のように開いた状態と、折り畳むことにより閉じた状態を形成することができる。筐体Uには、通話相手の音声などを出力するスピーカ11と、画像データを表示する液晶画面12が設けられている。筐体Bには、数字、アルファベットなどの文字、オンフック、オフフックなどを入力する操作部14と、利用者の音声を入力するマイク15が設けられている。
FIG. 1 is an external view of a foldable
図2は、筐体Bの内部の構造のうちアンテナ装置を構成する部品について図示したものである。携帯電話10のアンテナ装置は給電部100、2つの無給電エレメント200、300、2つのエレメント制御回路400、500、給電エレメント600を有して構成されている。なお、携帯電話10には、不図示であるが、上記アンテナ装置を構成する部品の処理動作及び図1で採り上げた部品の処理動作などを中央処理制御するCPU(Central Processing Unit)と、当該CPUに中央処理制御を実行させるプログラムを格納したROM(Read Only Memory)と、電話番号のデータ、画像データなどのデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)が設けられている。
FIG. 2 illustrates components constituting the antenna device in the internal structure of the housing B. FIG. The antenna device of the
給電部100はアンテナ装置に電力を供給する素子であり、筐体Bの中央部分に位置している。給電部100をこのような位置に配置することにより、他の部品が筐体B内部の何処に配置されていても、使用状態、電波環境などに応じて通信性能を維持できるように電力を供給することができる。つまり、アンテナ装置の設計上優位になる。従来のようにアンテナを切り替えて指向性を制御する方法と違って、給電部は一箇所で済むため、ラジオ周波数の切り替えスイッチ等が不要である。その分コストを低減でき、及び、通話時間に密接に関係する送信電力のロス、受信感度に関連のある受信電力のロスが大幅に削減でき、通話時間の伸長、受信感度の改善に寄与する結果となる。
The
無給電エレメント200、300は、給電エレメント600と略並行に配置され、主に八木アンテナの反射器または輻射器として機能する金属棒である。どちらとして機能するかは後述のエレメント制御回路400、500の作用による。無給電エレメント200は筐体Bの上部に携帯電話10の長手方向に対し略垂直に配置されており、無給電エレメント300は筐体Bの下部に携帯電話10の長手方向に対し略垂直に配置されている。
The
エレメント制御回路400、500はそれぞれ無給電エレメント200、300のインピーダンスマッチングを行うマッチング回路を有している。そのマッチング回路によりマッチングを切り替えることにより、無給電エレメント200、300の状態を決定し、アンテナ装置の特性を変更することができる。
The
給電エレメント600は、筐体Bの内部に携帯電話10の長手方向に対し略垂直に配置され、主に八木アンテナの放射器として機能する金属棒である。通話やデータ通信を行うときに外部に電波を放射し、または、外部より電波を取り込むことができる。
The
図2に示すように、無給電エレメント200、300を互いに離して配置することにより、互いのnull点の位置が大きく変化することになり、他方のnull点をカバーすることができる。そして、給電部100は筐体Bの中央部分に位置しているため、上述のように通信性能を維持することができ、設計上優位になる。
As shown in FIG. 2, by disposing the
携帯電話10のような折り畳み式の携帯情報端末において、筐体Uと筐体Bに制御信号などを通すフレキケーブルは必須である。そこで、基板上の部品を配線上のロスが少なくなるような設計をするためには、折り畳み部付近にまとめて配置すると良い。その場合、USIMなどの個人情報用カード、SDカード等の外部記憶装置等の通信と直接関係のない大型部品は折り畳み部付近に部品を配置した関係上、筐体の下部に配置すると良い。
In a foldable portable information terminal such as the
エレメント制御回路400、500が各々対応する無給電エレメント200、300を八木アンテナの反射器として機能させるときには、マッチング回路によりマッチングを切り替えて給電エレメント600よりもライン長を電気的に長くすれば良い。エレメント制御回路のこのような作用を「エレメントの反射器化」と呼ぶ。逆に、八木アンテナの輻射器として機能させるときには、マッチング回路によりマッチングを切り替えて給電エレメント600よりもライン長を電気的に短くすれば良い。エレメント制御回路のこのような作用を「エレメントの輻射器化」と呼ぶ。エレメントの反射器化とエレメントの輻射器化を切り替えることによりアンテナ装置の指向性を変更することができる。
When the
また、エレメント制御回路400、500は、無給電エレメント200、300が筐体Bとショート状態に整合するマッチングに切り替えることにより、反射器または輻射器としての機能を失わせ、筐体Bと同等の状態にすることができる。エレメント制御回路のこのような作用を「エレメントの無効化」と呼ぶ。
In addition, the
図3には、エレメント制御回路400、500の作用により、本形態のアンテナ装置の実現し得る指向性を図示している。利用者が携帯電話10を開いた状態にして通話を行っているときの様子が描かれている。筐体Uはスピーカ11が利用者の耳元にあてられるように位置し、筐体Bはマイク15が利用者の口元に近づくように位置している。このとき、人体頭部へのSARを低減するためには、筐体B内部に設けられたアンテナ装置の指向性を、XY平面上において指向性A及び指向性Bのようにする必要がある。アンテナ装置を携帯電話10の下部に設ければこのような指向性を実現することは容易である。そして、エレメント制御回路400、500の作用により、指向性A及び指向性Bの向き、規模、強度などを適宜制御することができる。このときは、勿論SARの低減しながら制御する点に留意する。
FIG. 3 illustrates the directivity that can be realized by the antenna device of this embodiment by the action of the
無給電エレメント200、300の双方を無効化することにより、給電エレメント600をダイポールアンテナとして使用することができる。また、無給電エレメント200、300の一方を反射器化し、他方を輻射器化することにより八木アンテナとして使用することができる。さらに、無給電エレメント200、300の何れか一方を無効化することによりビームアンテナとして使用することができる。したがって、本形態のアンテナ装置はエレメント制御回路の上記作用により5種類のアンテナの使用方法を実現することができる。
By disabling both the
アンテナ(1):無給電エレメント200、300の双方を無効化してダイポールアンテナとして使用(このときは無指向性である。)
アンテナ(2):無給電エレメント200を輻射器化し、無給電エレメント300を反射器化して八木アンテナとして使用(このとき、指向性Aは大きく、指向性Bは小さい。)
アンテナ(3):無給電エレメント200を反射器化し、無給電エレメント300を輻射器化して八木アンテナとして使用(このとき、指向性Aは小さく、指向性Bは大きい。)
アンテナ(4):無給電エレメント200を輻射器化し、無給電エレメント300を無効化してビームアンテナとして使用(このとき、指向性Aは大きく、指向性Bは普通である。)
アンテナ(5):無給電エレメント200を反射器化し、無給電エレメント300を無効化してビームアンテナとして使用(このとき、指向性Aは普通であり、指向性Bは大きい。)
Antenna (1): Both
Antenna (2): The
Antenna (3):
Antenna (4): The
Antenna (5):
使用状況に最適なアンテナを選択することにより、通信性能の確保とnull点の改善化を図れる。また、アンテナ(1)のダイポールアンテナは無指向性のため、通話による頭部への輻射を抑えるためには使用しないほうが良いが、パケット通信のようなデータ通信を行うときには使用したほうが良い。このような点に留意すると、本形態のアンテナ装置の使用方法は図4に示すフローチャートのようになる。 By selecting the optimal antenna for the usage situation, it is possible to secure communication performance and improve the null point. Further, since the dipole antenna of the antenna (1) is non-directional, it should not be used to suppress radiation to the head due to a call, but should be used when performing data communication such as packet communication. With this in mind, the method of using the antenna device of this embodiment is as shown in the flowchart in FIG.
利用者は携帯電話10を使用するときは、通話を行うのかデータ通信としてのパケット通信(または待ち受け状態)を行うのか決定する(S01)。通話を行うときは、エレメント制御回路の制御の下、アンテナ(2)から(5)のうち通信性能が最も良いものを選択する(S02)。SAR低減のため無指向性のアンテナ(1)は使用しない。また、パケット通信(または待ち受け状態)を行うときは、エレメント制御回路の制御の下、アンテナ(1)から(5)のうち通信性能が最も良いものを選択する(S03)。なお、通信性能の良し悪しは、RSSI,RSCP,BERなどにおける通信の品質に基づいて判断する。その後、選別したアンテナに切り替わるようにマッチングを切り替える(S04)。これらのステップを通信性能を維持できるように繰り返す。
When using the
以上の説明より、本形態のアンテナ装置は、使用状態及び電波環境などに応じて5種類のアンテナのうち最適なものを選択することができるので、SAR対策を行なった上で、通信性能を確保することが可能である。特に、通話のときは無指向性のアンテナは選択しないようにすると良い。さらに、アンテナ装置の給電部を筐体の中央部分に配置したため、設計上優位にあり、アンテナ特性のロスを抑えられる。 From the above description, the antenna device of this embodiment can select the optimum antenna from among the five types of antennas according to the usage state and radio wave environment, etc., so ensuring communication performance after taking SAR countermeasures Is possible. In particular, it is better not to select an omnidirectional antenna during a call. Furthermore, since the power feeding portion of the antenna device is arranged in the central portion of the housing, it is superior in design, and loss of antenna characteristics can be suppressed.
なお、上述した形態は本発明のアンテナ装置などを実施するための最良のものであるがこれに限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。 In addition, although the form mentioned above is the best thing for implementing the antenna apparatus etc. of this invention, it is not the meaning limited to this. Therefore, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
100 給電部
200 無給電エレメント
300 無給電エレメント
400 エレメント制御回路
500 エレメント制御回路
600 給電エレメント
DESCRIPTION OF
Claims (6)
電波の出力または電波の取り込みを行う給電エレメントと、
前記給電エレメントを挟んで略平行に配置された2つの無給電エレメントと、
前記無給電エレメントのマッチングを切り替えるエレメント制御回路を有し、
通信状態に応じて前記エレメント制御回路よるマッチングの切り替えを行い、アンテナの指向性を変更することを特徴とするアンテナ装置。 A power feeding unit arranged in the central part of the housing;
A power feeding element that outputs or captures radio waves;
Two parasitic elements arranged substantially in parallel with the feeding element interposed therebetween;
An element control circuit for switching matching of the parasitic element;
An antenna device, wherein the antenna directivity is changed by switching matching by the element control circuit according to a communication state.
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