JP3122017B2 - 複合アンテナ装置 - Google Patents

複合アンテナ装置

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JP3122017B2
JP3122017B2 JP07262742A JP26274295A JP3122017B2 JP 3122017 B2 JP3122017 B2 JP 3122017B2 JP 07262742 A JP07262742 A JP 07262742A JP 26274295 A JP26274295 A JP 26274295A JP 3122017 B2 JP3122017 B2 JP 3122017B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】図6(a)(b)のように、
本発明は、携帯用無線機20を用いて衛星32との衛星
通信34を行う移動体通信と地上の基地局33との地上
通信35を行う移動体通信の両システムに有効なアンテ
ナの配置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、携帯用無線機(20)(以下、携
帯電話)などの移動体通信においては、800MHz
帯、1.5GHz帯、1.9GHz帯の直線偏波が用い
られている。近年、衛星(32)を用いた携帯電話(2
0)の構想が各社から提案されており、それらの周波数
帯は、地上の携帯電話(20)から衛星(32)へは
1.6GHz帯が、衛星(32)から地上の携帯電話
(20)へは2.4GHz帯が割当てられているもの、
また1.6GHz帯は地上から衛星(32)、衛星(3
2)から地上の双方向の通信に用いる周波数帯として割
当てられているものがある。アンテナ構成として、例え
ば図7に示すものは、衛星通信(34)には送信用マイ
クロストリップライン平面アンテナ22(以下、送信用
平面アンテナ)と受信用マイクロストリップライン平面
アンテナ23(以下、受信用平面アンテナ)を用い、地
上の基地局(33)に対しては、直線偏波用の線状アン
テナ21に切り換えて用いる方法(ITU研究 世界の
非静止衛星通信システム No.261/262 新日
本ITU協会 1993年8月刊行 P.36)が提案
されている。
【0003】以下、図7により従来技術を説明する。こ
こでは、説明のため上記ITU研究に掲載されているオ
ッデッセイシステム(米国 TRW社)で提案されてい
る線状アンテナ21と平面アンテナ22、23での構成
に沿って述べる。このアンテナ系は、線状アンテナ21
と送信用平面アンテナ22と受信用平面アンテナ23と
を一体的に備えた折りたたみアンテナアレイ24で、携
帯電話20の頭部を中心に背面側に回転し、感度を良好
になる任意の角度に固定できる。線状アンテナは周波数
f2で地上通信(35)に用いる。送信用平面アンテナ
22と受信用平面アンテナ23はそれぞれ周波数f1,
f3を用い衛星(32)と衛星通信(34)を行う。送
信・受信の帯域が同じ周波数f1の衛星通信システムの
場合は、前記平面アンテナのうち一方を送信と受信に兼
用すればよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この折
りたたみアンテナアレイ24は、折りたたんだ状態での
通信感度や地上通信に対する考慮がなされておらず、折
りたたんだ状態での通信感度や地上通信時に動作するア
ンテナが1つしかなく通信感度の劣化が生じる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、円偏波用平面アンテナと、直線偏波用平面
アンテナと、前記両平面アンテナが接地部を共用する接
地導体板と、前記接地導体板を挟んで両平面アンテナを
配置し無線機頭部で回動するアンテナ収納手段とが具備
されるものである。
【0006】
【発明の実施の形態】図1〜図6は本発明の実施の形態
を示す。図において同じ部位は同じ符号で示す。図1に
示す5は逆F形アンテナ(直線偏波用の平面アンテナ手
段)、6は背面給電方式のマイクロストリップライン平
面アンテナ(円偏波用の平面アンテナ手段)、9はヘリ
カルアンテナ、17は半波長アンテナ、18は複合アン
テナの収納手段である。
【0007】本発明の実施形態は、図1のように誘電体
の基板3の一方の面にパッチ状の導体2と他方の面に地
導体板4と少なくとも1本の給電ピン1を備える背面給
電方式のマイクロストリップライン平面アンテナ6(以
下、平面アンテナ)と、逆F形アンテナ5と、この平面
アンテナ6と逆F形アンテナ5の接地部を共用する接地
導体14と、誘電体円筒7に巻かれた螺旋状の導体線8
から成るヘリカルアンテナ9と、引き出された時、ヘリ
カルアンテナ9に容量的に結合され、かつ収納された
時、これから実質的に減結合されるように適合された伸
長可能な半波長アンテナ17とで複合アンテナを構成す
る。更に図2のように、この複合アンテナの収納手段1
8を回動させる複合アンテナの支持体19とを組み合わ
せて携帯電話20の頭部で回動するアンテナ装置を構成
する。
【0008】ここでは、各々の素子の動作を説明し、さ
らにそれらの複合アンテナとしての配置、最後に複合ア
ンテナ装置としての動作について説明する。
【0009】まず最初に、平面アンテナ6が図6(b)
に示す衛星通信34に用いる円偏波アンテナとして動作
する場合について説明する。平面アンテナ6は、図4に
示すように、誘電体の基板3にパッチ状の導体2と、他
方の面に地導体板4と、給電ピン用の貫通孔15を設
け、誘電体の基板3の誘電率、基板3に貼付するパッチ
状の導体2の寸法、給電ピン用の貫通孔15の位置等を
適切に設計することにより、円偏波アンテナとして動作
する。他方の面に設けられた地導体板4は貫通孔15よ
り大きな径に孔が開けられ、貫通孔15に給電ピン1を
設けるとパッチ状の導体2に接続し、地導体板4には非
接触である。例えば図のように平面アンテナ6に四角形
パッチアンテナを設けた場合、使用する周波数帯に応じ
て平面アンテナ6は1点給電方式のパッチアンテナで長
い方の辺と短い方の辺をそれぞれA,Bとすると100
×A/B=102〜103%程度になるように構成す
る。給電ピン用の貫通孔15は四角形のパッチ状の導体
2の略対角線上に配置する。このとき、長い方の辺Aで
は低い周波数で共振し直線偏波特性を示し、短い方の辺
Bでは高い周波数で共振し前記楕円偏波と交差した直線
偏波特性を示し、それらの間の周波数で円偏波アンテナ
として動作する。
【0010】さらに、図4(b)のように給電ピン用の
貫通孔15を四角形の対角線上に100×(a−b)/
a=30%程度になるように配置すれば50Ω系のイン
ピーダンス整合がとれ、特性インピーダンス50Ωのイ
ンピーダンス整合がとれることが知られている。また誘
電体の基板3の厚さ等により帯域幅を設定する。
【0011】次に、平面アンテナ6の地導体板4と接地
導体14の一方の面を電気的に接続し、接地導体14の
他方の面に図6(a)に示す地上通信35のダイバーシ
チに用いる逆F形アンテナ5(図5参照)を電気的に接
続する。
【0012】その次に、ヘリカルアンテナ9は、導体線
を誘電体円筒7に巻き、半波長アンテナ17を収納した
状態と伸長した状態において、使用する地上通信35で
の周波数f2で動作するように、ヘリカルアンテナの巻
き数や誘電体円筒7の直径を適切に設定する。
【0013】さらに、ヘリカルアンテナ9と同一の周波
数帯で動作する半波長アンテナ17はヘリカルアンテナ
9の略中心を通り収納及び伸長自在で引き出し時にヘリ
カルアンテナ9と容量的に結合し、収納時に減結合され
るように、線状の導線またはヘリカルアンテナ9の直径
以下の直径の導体線または小径巻きのヘリカルアンテナ
で構成する。
【0014】以上の4つのアンテナ群を1つの収納手段
18に収納し、収納手段18を携帯電話20の上端部に
配置し、可動させるための支持体19を設ける。以上に
より衛星通信34をする際には平面アンテナ6が天頂方
向を向くようにし、地上通信35をする際には逆F形ア
ンテナ5が携帯電話20の背面になるように可動させ
る。このように複合アンテナを配置することにより衛星
通信34においても、地上通信35においても通信感度
を確保することが可能となる。
【0015】本発明の実施形態では4つのアンテナ群を
1つの収納手段18に収納したが、2つの収納手段を設
け、一方には平面アンテナ6と逆F形アンテナ5を収納
し、他方にヘリカルアンテナ9と半波長アンテナ17を
設けて、適宜、両方の収納手段または平面アンテナ6の
収納手段側のみを可動させても何ら差し支えない。
【0016】図3により本発明の実施形態における動作
状況を説明する。
【0017】図3において27は地上通信のダイバーシ
チに使用する第1の切り換え手段、28は地上通信と衛
星通信の切り換えに使用する第2の切り換え手段、Dは
半波長アンテナ17とヘリカルアンテナ9との間隔であ
り、半波長アンテナ17を伸長したときに前記2つのア
ンテナは間隔Dで容量的に結合し、収納したときには減
結合する。点線は各アンテナと携帯電話20の本体に接
続するための同軸線である。また、図6(a)(b)に
示すようにf1は衛星通信34の周波数、f2は地上通
信の周波数である。平面アンテナ6と逆F形アンテナ5
は接地導体14によって隔てられる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、携
帯電話20のような小型な携帯用無線機を用いて送信、
受信の通信感度を衛星通信34、地上通信35の如何を
問わず保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示し(a)は半波長アン
テナ伸長時、(b)は半波長アンテナ収納時の図。
【図2】 本発明の実施形態を示す複合アンテナ装置を
搭載した携帯電話の斜視図で、(a)は地上通信時の斜
視図、(b)は衛星通信時の斜視図。
【図3】 本発明の実施形態における動作切替え説明す
る図で、(a)は斜視図、(b)は正面図。
【図4】 マイクロストリップライン平面アンテナの説
明図。
【図5】 逆F形アンテナの説明図。
【図6】 移動体通信の説明図。
【図7】 従来例の携帯電話の斜視図。
【符号の説明】
1:給電ピン 2:パッチ状の導体 3:誘電体(誘電体の基板) 4:地導体板 5:逆F形アンテナ(直線偏波用の平面アンテナ手段) 6:マイクロストリップライン平面アンテナ(円偏波用
の平面アンテナ手段) 7:誘電体円筒 8:螺旋状の導体線 9:ヘリカルアンテナ 10:逆F形アンテナの給電点 11:ヘリカルアンテナの給電点 12:平面アンテナの給電点 13:半波長アンテナの導体線 14:接地導体 15:平面アンテナの給電ピン用の貫通孔 16:半波長アンテナの保護誘電体 17:半波長アンテナ 18:複合アンテナの収納手段 19:複合アンテナの支持手段 20:携帯用無線機(携帯電話) 21:線状アンテナ 22:送信用マイクロストリップ平面アンテナ(送信用
平面アンテナ) 23:受信用マイクロストリップ平面アンテナ(受信用
平面アンテナ) 24:折りたたみアンテナアレイ 27:第1の切り換え手段 28:第2の切り換え手段 32:衛星 33:地上の基地局 34:衛星通信 35:地上通信
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 21/30 H01Q 23/00 H01Q 25/00 - 25/04 H01Q 1/00 - 1/52 H01Q 13/00 - 13/28 H01Q 5/00 - 11/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円偏波用平面アンテナと、直線偏波用平面
    アンテナと、前記両平面アンテナが接地部を共用する接
    地導体板と、前記接地導体板を挟んで両平面アンテナを
    配置し無線機頭部で回動するアンテナ収納手段とが具備
    されたことを特徴とする複合アンテナ装置。
  2. 【請求項2】前記アンテナ収納手段あるいはこれとは別
    体に無線機本体側にヘリカルアンテナと、引き出された
    時、前記ヘリカルアンテナに容量的に結合され、かつ収
    納された時、前記結合が実質的に解除されるよう適合さ
    れた伸長可能な半波長アンテナとから成る直線偏波用伸
    縮アンテナが配置され、前記円偏波用平面アンテナは動
    作周波数がf1、前記直線偏波用の平面アンテナと伸縮
    アンテナとは動作周波数がf2であって、衛星通信時に
    前記円偏波用平面アンテナに切り換わり、地上通信時に
    前記直線偏波用の平面アンテナと伸縮アンテナとを切り
    換える少なくとも2個の切り換え手段を具備することを
    特徴とする請求項1記載の複合アンテナ装置。
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