JP3610151B2 - mobile phone - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周回衛星を利用した衛星通信に有効な衛星追尾アンテナを具備した携帯電話に関する。
【0002】
【従来技術及びその課題】
近年、中軌道や低軌道の地球を周回する周回衛星を用いた携帯電話の構想が各社から提案されており、それらの周波数帯は、地上の携帯電話から衛星へは1.6GHz帯が、衛星から地上の携帯電話へは2.4GHz帯が割当てられており、また1.6GHz帯は地上から衛星、衛星から地上の双方向の通信に用いる周波数帯としても割当てられている。アンテナ構成としては、たとえば図4より、衛星通信には送信用マイクロストリップライン平面アンテナ202と受信用マイクロストリップライン平面アンテナ203を用いる折りたたみアンテナアレイ204(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)を携帯電話201に取り付け、折りたたみアンテナアレイ204の折りたたみ角αを調節してアンテナを周回衛星方向に向けようとするものが提案されているが、周回衛星の飛翔している方向にアンテナアレイ204の方位を合わせることは困難であるし、最良の通信を行うためにはアンテナアレイ204の放射パターンの最良方向をそれに一致させるように使用者自身が携帯電話を持った状態で回転しなければならない。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話は、衛星通信用の送受信を行う円偏波アンテナの回転手段と、受信信号強度検出手段と、アンテナ回転角制御手段とを具備する。
【0004】
【発明の実施の形態】
上述の課題を解決するため、携帯電話に搭載した円偏波用のヘリカルアンテナまたはマイクロストリップライン平面アンテナ(以下平面アンテナと称す)を携帯電話に適切に配置し、前記アンテナを回転させ、アンテナ指向性の最良な方向を周回衛星の飛翔する方位に向けることにより通信品質を向上させ、かつ通話中の回線切断防止を目的とし、少なくとも対向する第1の面(正面)及び第2の面(背面)を有し無線機部と受話器と送話器を収納する筐体と、受話器が筐体の第1の面に固定され、第2の面の上端近傍にヘリカルアンテナまたは平面アンテナを無線機部に電気的に接続する第1の同軸線との間に回転自在のコネクタ手段(たとえばロータリーコネクタ)とアンテナを回転させる電気原動機(たとえばステッピングモーター)とを備え衛星の周回方向に追従させる。
【0005】
図1〜図3は本発明の実施の形態を示す。図1(a)は円偏波用のヘリカルアンテナを搭載する携帯電話の斜視図、図1(b)は円偏波用の平面アンテナを搭載する携帯電話の斜視図で、同じ部位は同じ符号で示し、1は携帯電話、2は表示部、3は受話部、4は操作部、aは筺体の第1の面(正面)、bは筺体の第2の面(背面)、cは筺体の第3の面(上面)である。図1(a)において11はヘリカルアンテナ、図1(b)において21は平面アンテナでそれぞれ天頂方向に円偏波にて放射を行う。
【0006】
図2はアンテナ放射パターンの例で、図2(a)は円偏波用ヘリカルアンテナの放射パターン、図2(b)は円偏波用平面アンテナの放射パターンを示す。
【0007】
図3は本発明に係りヘリカルアンテナ11を回転させる装置構成例で、12が第1の給電点である。まず、衛星通信のために円偏波を発生するヘリカルアンテナ11について動作と特性を説明し、次にヘリカルアンテナ11を回転させることによる効果を説明する。ヘリカルアンテナ11は放射素子と通常の導体線とを兼用する同軸線13と導線14よりなり、給電点12において同軸線13の中心導体と導線14とを電気的に結合し、導線14の巻終わり端15において同軸線13の外部導体13aを電気的に結合する。
【0008】
最初に、ヘリカルアンテナ11を流れる高周波電流に基づきヘリカルアンテナの動作を説明する。ヘリカルアンテナ11の給電点12はアンテナの先端部に位置し、第1の同軸線13の外部導体13aには、なんらアンテナ素子になるものは接続されていない。給電点12より流れ出た高周波電流は巻き終り端15から同軸線13の外部導体13aの外壁側の下から上に向かって流れる。一方、同軸線13の外部導体13aの内壁側では逆方向の電流が流れている。従って同軸線13の外部導体13aには見かけ上高周波電流は流れない。
【0009】
ところで、同軸線13は中心導体と外部導体13aを隔てる内部誘電体13b(ポリエチレン等)が充填されている。また外部導体13aを保護する外部誘電体(図示せず)と前記内部誘電体13b等により高周波エネルギーが消費され、図2(a)に示す放射パターンはヘリカルアンテナ11を構成する線材のうち同軸線13が支配的な方向はアンテナの放射利得が導線14の支配的な方向に比較して3dB程度の劣化を生じていることを示している。また、方向によっては6dBもの劣化を生じている。このパターンは、同軸線13の内部誘電体13bとして比誘電率2.3、誘電体損3×10−4を使用し、外部導体13aの被覆にポリ塩化ビニルを使用してた同軸線を用いた例で、アンテナの長さは23cm、アンテナの直径は4cm、巻き数は2ターンである。以上の構成によるヘリカルアンテナを垂直に立て、ヘリカルアンテナ11の軸を中心にした放射パターンが図2(a)である。
【0010】
ここで、携帯電話の使用者が衛星の飛翔している方位を意識することなく、快適に通信するには、円偏波アンテナの放射特性が良好な方向にアンテナ部を回転させる。この為に、アンテナ部と無線機回路部の間に歯車付きのロータリーコネクタ31を設け、アンテナ側を電気原動機(例えば、ステッピングモータ)32等により回転させる。アンテナの回転角度を制御するためには、歯車32aを備えた電気原動機32の回転を受信信号強度検出器41からの検出信号により受信信号が最大になるように回転角度制御手段42により制御を行う。
【0011】
図1(b)により本発明の他の実施形態を説明する。図1(b)において平面アンテナ21は、パッチ状の導体22、板状の誘電体基板23、地導体板24、給電ピン25で構成される。この平面アンテナ21を回転させる機構装置例は、図3と同様にできるため図示及びその説明を省略する。
【0012】
平面アンテナ21の構成は誘電体基板23の上面に放射素子となるパッチ状の導体22を印刷する。このときパッチ状の導体22は縦横の長さが若干異なる長方形であり、長方形の長辺では周波数fL で直線偏波アンテナとして動作し、短辺では周波数fH で交差した直線偏波アンテナとして動作し、この周波数fL と周波数fH の間で円偏波アンテナとして動作する。
【0013】
ところで、平面アンテナを仰角0度の状態で放射パターンを測定すると図2(b)のように感度が最大と最小で5dB程度差が生じている。この感度劣化を補うために、ヘリカルアンテナと同様に回転機構を設け、回転角度を制御する。
【0014】
【発明の効果】
以上のように、本発明はアンテナ回転装置により円偏波アンテナの指向特性が良好な方向を衛星の飛翔する方向に向けるので良好な感度で通信が可能となる。さらには携帯電話からの送信電力の節約にもなり、通話の長時間化にも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施形態でヘリカルアンテナを取り付けた携帯電話の斜視図、(b)は他の実施形態で平面アンテナを取り付けた携帯電話の斜視図。
【図2】仰角0度の時の放射パターンで(a)はヘリカルアンテナ、(b)は平面アンテナの測定例。
【図3】ヘリカルアンテナの回転機構を説明する図。
【図4】従来の実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
a:筺体の第1の面(正面)
b:筺体の第2の面(背面)
c:筺体の第3の面(上面)
1:携帯電話
2:表示部
3:受話部
4:操作部
5:送話部
11:ヘリカルアンテナ
12:給電点
13:同軸線
13a:同軸線の外部導体
13b:同軸線の内部誘電体
14:導線
15:第1の同軸線と導線の巻き終り端
16:誘電体円筒
21:マイクロストリップライン平面アンテナ(平面アンテナ)
22:パッチ状の導体
23:地導体板
24:誘電体基板
25:給電ピン
26:地導体板の給電ピン用の貫通孔
27:同軸線
31:歯車付きのロータリーコネクタ
32:電気原動機(ステッピングモーター)
32a:歯車
41:受信信号強度検出器
42:回転角度制御手段
201:携帯電話
202:送信用マイクロストリップライン平面アンテナ
203:受信用マイクロストリップライン平面アンテナ
204:折りたたみアンテナアレイ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mobile phone provided with a satellite tracking antenna effective for satellite communication using an orbiting satellite.
[0002]
[Prior art and its problems]
In recent years, mobile phones using orbiting satellites orbiting the earth in medium or low orbit have been proposed by various companies, and those frequency bands are 1.6 GHz from the ground mobile phone to the satellite. A 2.4 GHz band is allocated from the mobile phone to the ground mobile phone, and the 1.6 GHz band is also allocated as a frequency band used for bidirectional communication from the ground to the satellite and from the satellite to the ground. As an antenna configuration, for example, as shown in FIG. 4, a
[0003]
[Means for Solving the Problems]
The cellular phone of the present invention includes a circularly polarized antenna rotating means for transmitting and receiving for satellite communication, a received signal strength detecting means, and an antenna rotation angle control means.
[0004]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
To solve the problems described above, and properly position the helical antenna or a microstrip line planar antenna for circularly polarized wave in mobile phones (hereinafter referred to as plane antenna) to the mobile phone, by rotating the antenna, antenna directivity The first surface (front surface) and the second surface (rear surface) facing each other are aimed at improving communication quality by directing the best direction to the direction in which the orbiting satellite flies and preventing line disconnection during a call. ) Having a radio unit, a receiver, and a transmitter, the receiver is fixed to the first surface of the housing, and a helical antenna or a planar antenna is installed near the upper end of the second surface. A connector means (for example, a rotary connector) that is rotatable between the first coaxial cable and an electric motor (for example, a stepping motor) that rotates the antenna. To follow the circumferential direction of the satellite with the.
[0005]
1 to 3 show an embodiment of the present invention. 1 (a) is a perspective view of a mobile phone mounting a helical antenna for circularly polarized wave, and FIG. 1 (b) is a perspective view of a mobile phone mounting a planar antenna for circularly polarized wave, the same site the same reference numerals 1 is a mobile phone , 2 is a display unit, 3 is a receiver, 4 is an operation unit, a is a first surface (front) of the housing, b is a second surface (back) of the housing, and c is a housing. This is the third surface (upper surface). In FIG. 1 (a), 11 is a helical antenna, and in FIG. 1 (b), 21 is a planar antenna that emits radiation in a zenith direction by circular polarization.
[0006]
2A and 2B show examples of antenna radiation patterns. FIG. 2A shows a radiation pattern of a circularly polarized helical antenna, and FIG. 2B shows a radiation pattern of a circularly polarized flat antenna.
[0007]
FIG. 3 shows an apparatus configuration example for rotating the
[0008]
First, the operation of the helical antenna will be described based on the high-frequency current flowing through the
[0009]
By the way, the
[0010]
Here, in order for the user of the cellular phone to communicate comfortably without being aware of the direction in which the satellite is flying, the antenna unit is rotated in a direction in which the radiation characteristic of the circularly polarized antenna is good. For this purpose, a
[0011]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1B, the
[0012]
The
[0013]
By the way, when the radiation pattern is measured with the planar antenna at an elevation angle of 0 degree, a difference of about 5 dB occurs between the maximum and minimum sensitivity as shown in FIG. In order to compensate for this sensitivity deterioration, a rotation mechanism is provided in the same manner as the helical antenna, and the rotation angle is controlled.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the antenna rotating device directs the direction in which the circularly polarized antenna has good directivity characteristics to the direction in which the satellite flies, communication can be performed with good sensitivity. In addition, the transmission power from the mobile phone can be saved, and the call can be made longer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view of a mobile phone to which a helical antenna is attached in an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view of a mobile phone to which a planar antenna is attached in another embodiment.
FIGS. 2A and 2B show a radiation pattern at an elevation angle of 0 degree, where FIG. 2A is a measurement example of a helical antenna, and FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a rotating mechanism of a helical antenna.
FIG. 4 is a perspective view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
a: First surface (front) of the housing
b: Second surface (back surface) of the housing
c: Third surface (upper surface) of the housing
1: mobile phone 2: display unit 3: receiving unit 4: operating unit 5: transmitting unit 11: helical antenna 12: feeding point 13:
22: Patch-like conductor 23: Ground conductor plate 24: Dielectric substrate 25: Feed pin 26: Through
32a: gear 41: received signal strength detector 42: rotation angle control means 201: mobile phone 202: transmitting microstrip line planar antenna 203: receiving microstrip line planar antenna 204: folding antenna array
Claims (2)
Priority Applications (1)
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JPH09232842A JPH09232842A (en) | 1997-09-05 |
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- 1996-02-28 JP JP04161896A patent/JP3610151B2/en not_active Expired - Fee Related
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