JP3318475B2 - 共用アンテナ - Google Patents

共用アンテナ

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JP3318475B2 JP25343095A JP25343095A JP3318475B2 JP 3318475 B2 JP3318475 B2 JP 3318475B2 JP 25343095 A JP25343095 A JP 25343095A JP 25343095 A JP25343095 A JP 25343095A JP 3318475 B2 JP3318475 B2 JP 3318475B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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(3
3)と地上通信(35)を行う移動体通信の両システム
に有効なアンテナに関し、特にアンテナの小型化と待ち
受け受信感度の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5(a)のように現在、携帯用無線機
20(以下携帯電話と称す)などの移動体通信において
は、800MHz帯と1.5GHz帯の直線偏波が用い
られている。また、図5(b)のように近年、衛星32
を用いた携帯電話20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帯が地上から衛星32、衛星32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は、たとえば、図
6のように衛星通信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称
す)と受信用マイクロストリップライン平面アンテナ2
3(以下受信用平面アンテナと称す)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】図6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とを一体に備えた折り
畳みアンテナアレイ24で、携帯電話20の頭部を中心
に回転し、感度の良好になる任意の角度に固定できる。
線状アンテナ21は図5(a)のように周波数f2で地
上の基地局33と地上通信35でき、送信用平面アンテ
ナ22と受信用平面アンテナ23は図5(b)のように
それぞれ周波数f1、周波数f3を用い衛星32と衛星
通信34できる。送信・受信の帯域が同じ衛星通信シス
テムの場合は、前記平面アンテナは1つあればよい。
【0004】しかし、この折り畳みアンテナアレイ24
では複数のアンテナを平面的に配置するため、アンテナ
系が大型になり、また、折り畳んだ状態での受信感度が
損なわれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】携帯電話20等を用い
る移動体通信に線状アンテナ21と平面アンテナを同一
平面上に設置することはアンテナ系が大型になるという
問題があった。
【0006】本発明は、上記の問題を解決するため、マ
イクロストリップライン平面アンテナ6とヘリカルアン
テナ9を適切に配置することにより、衛星通信34と地
上通信35に適した小型で高感度な共用アンテナを提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、導体線を円筒
上に一定のピッチで巻回してなるヘリカルアンテナと板
状の誘電体の一方の面にパッチ状の導体と他方の面に地
導体板と少なくとも1本の給電ピン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とから成
り、前記平面アンテナへ給電する同軸線を前記ヘリカル
アンテナの略中心軸上に配置し、前記ヘリカルアンテナ
の上方に前記平面アンテナを設けたことを特徴とする共
用アンテナである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、図1に示す
ように導体線8を誘電体円筒7上に一定のピッチで巻回
して形成したヘリカルアンテナ9の円筒の略中心軸に背
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)への給電のための同軸線13を
通す。そして、ヘリカルアンテナ9の上方に平面アンテ
ナ6を配置する。前記平面アンテナ6の給電ピン1に前
記同軸線13の中心導体12により給電する。ヘリカル
アンテナ9への給電はヘリカルの下端とグランド板4を
用いて給電される。携帯電話機に上記2つのアンテナを
選択するスイッチを設け、2つの周波数f1とf2で別
々に動作するように構成する。
【0009】すなわち、平面アンテナ6で、図5(b)
の衛星32と円偏波で衛星通信34をして、ヘリカルア
ンテナ9で、図5(a)の地上の基地局35と直線偏波
で地上通信35をする。
【0010】ここで、本発明における平面アンテナ6が
円偏波アンテナとして動作する場合について説明する。
例えば、平面アンテナ6に四角形パッチアンテナを設け
た場合、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(図2参
照)とすると 100×A/B=102〜103%程度
になるように構成する。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、前記直線偏波と交差した
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。
【0011】さらに給電ピン用の貫通孔15を四角形の
略対角線上に100×(a−b)/a=30%程度にな
るように配置(図3参照)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の同軸線1
3で直接給電することができる。
【0012】つぎに、ヘリカルアンテナ6と前記ヘリカ
ルアンテナ6の円筒の略中心を通る同軸線13と平面ア
ンテナ6との組合わせについて述べる。
【0013】前記ヘリカルアンテナ6は、地上通信35
で使われる周波数帯である800MHz帯もしくは1.
5GHz帯のアンテナであるが、同軸線13と平面アン
テナ6により共振周波数は低い方にシフトするため、こ
の点を考慮してヘリカルの形状パラメータを適宜選択す
ればよい。
【0014】以上の構成により、円偏波と直線偏波の小
型で高感度な共用アンテナが実現する。以下、本発明の
実施形態を詳述する。
【0015】図1において1は給電ピン、2はパッチ状
の導体、3は誘電体(セラミック等)、4は地導体板、
5は平面アンテナの保持体、6はマイクロストリップラ
イン平面アンテナ、7は誘電体円筒、8は導体線、9は
ヘリカルアンテナ、10は同軸線の外部導体、11は同
軸線の絶縁体、12は同軸線の中心導体、13は同軸
線、14はヘリカルアンテナ用のグランド板である。平
面アンテナ6は図2のように、誘電体3の一方の面にパ
ッチ状の導体2が、他方の面に地導体板が設けられ、こ
れに上述の条件を満足する位置に給電ピンを配置する貫
通孔15を形成している。地導体板4は貫通孔15に非
接触とするため、貫通孔15より大きな径の孔が形成さ
れている。
【0016】同軸線13は、導体線8を円筒7上に一定
のピッチで巻回して形成したヘリカルアンテナ9の略中
心軸を通り、ヘリカルアンテナ9の上端に保持体5で搭
載され給電ピン1が貫通孔1を通り中心導体12に接続
されて平面アンテナ6のパッチ状の導体2に給電(f
1)する。同軸線13の外部導体10は平面アンテナ6
の地導体板4に接続する。ヘリカルアンテナ9への給電
(f2)はヘリカルの下端とグランド板14を用いて給
電される。上記2つのアンテナを選択するスイッチ(図
示せず)を設け、2つの周波数f1とf2で別々に動作
するようにより構成する。
【0017】図4(a)のように携帯電話20に上述の
平面アンテナ6とヘリカルアンテナ9の構成からなる共
用アンテナを用いることにより、異なる偏波、異なる放
射方向、互いに異なる周波数で動作が可能でかつ小型な
アンテナ系を構成することが可能となる。
【0018】さらに、図4(b)のようにアンテナ系の
保護のために誘電体からなるレドーム25を使用する場
合は、誘電体による周波数の変化分を考慮して、平面ア
ンテナ6とヘリカルアンテナ9の調整を行う。
【0019】
【実施例】以上のような構成における動作について説明
する。平面アンテナ6の給電ピン用の貫通孔15の位置
はパッチ状の導体2の略対角線上に適宜選択する。ま
た、ヘリカルアンテナ9の共振周波数は同軸線の有無、
平面アンテナ6の有無により変化するので、所望の周波
数で、共振周波数を得るには、予め周波数を高めに設定
する必要がある。以下ヘリカルアンテナ9の共振周波数
の測定例を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】なお、ここでは、四角形の平面アンテナ6
について述べたが、円形や三角形等の平面アンテナにつ
いても同様なことがいえることはいうまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、携
帯電話のような小形の機器に小型で高感度な共用アンテ
ナを搭載することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示す共用アンテナの構
成図。
【図2】 本発明の実施形態を示す平面アンテナの斜視
図。
【図3】 本発明に係る平面アンテナのインピーダンス
整合の説明図。
【図4】 (a)(b)はそれぞれ本発明の共用アンテ
ナを携帯電話に用いた実施形態を示す携帯電話の正面
図。
【図5】 移動体通信の説明図で、(a)は地上通信の
説明図、(b)は衛星通信の説明図。
【図6】 従来の共用アンテナの例を示す携帯電話の正
面図。
【符号の説明】
1 :給電ピン 2 :パッチ状の導体 3 :誘電体(セラミック等) 4 :地導体板 5 :平面アンテナの保持体 6 :背面給電方式マイクロストリップライン平面アン
テナ(平面アンテナ) 7 :誘電体円筒 8 :導体線 9 :ヘリカルアンテナ 10:同軸線の外部導体 11:同軸線の絶縁体 12:同軸線の中心導体 13:同軸線 14:グランド板 15:給電ピン用の貫通孔 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
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
アンテナ) 24:折り畳みアンテナアレイ 25:レドーム 32:衛星 33:地上の基地局 34:衛星通信 35:地上通信

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体線を円筒上に一定のピッチで巻回し
    線偏波を発生するヘリカルアンテナと、板状の誘電体の
    一方の面にパッチ状の導体と他方の面に地導体板と少な
    くとも1本の給電ピンを備え円偏波を発生する背面給電
    方式のマイクロストリップライン平面アンテナとから成
    り、前記平面アンテナへ給電する同軸線を前記ヘリカル
    アンテナの給電側から当該へリカルアンテナの略中心軸
    上を通し、前記ヘリカルアンテナの上方に前記平面アン
    テナを設けたことを特徴とする共用アンテナ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の共用アンテナを備えた携
    帯電話機。
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