JP3644331B2

JP3644331B2 - 携帯端末のｇｐｓアンテナ装置

Info

Publication number: JP3644331B2
Application number: JP34468799A
Authority: JP
Inventors: 林　　昭彦; 修司 ▲高▼橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: JP2001159672A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＧＰＳ衛星からの情報を受信する携帯端末のＧＰＳアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯端末としては、ＧＰＳ波を受信するＧＰＳアンテナ装置を備えて、登山やハイキング或いは街歩きなどでも使用できる携帯地図表示端末が提供されており、また、最近では、地図表示に必要な地図データを携帯電話機を通じて外部のデータベースからダウンロードして表示するようにした小形の携帯情報端末が考えられている。この外部から地図データを得る携帯情報端末は公知ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
公知のものを含め、上記の携帯端末におけるＧＰＳアンテナ装置としては、ＧＰＳアンテナを筐体内に配設し、この筐体を端末本体に取付角が自在となるように取付けるようにした構成のものが提供されている。
ところが、この種のＧＰＳアンテナは、その共振周波数の数波長以下の長さを有する金属体が近傍あると、金属体との相互結合を加味して特性を考慮しなければならないが、上述したような取付角が自在となるＧＰＳアンテナ装置では、近傍の金属体（回路基板、電子部品など）との相互結合が変化し、安定した特性を実現できない。しかも、ＧＰＳアンテナ装置の取付角を自在とするには複雑な機構を設ける必要があり、コスト高になる不具合がある。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、性能の安定性向上を低コストで実現することができ、しかも、携帯端末を片手で持って使用するときに高性能化を図ることができる携帯端末のＧＰＳアンテナ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯端末のＧＰＳアンテナ装置によれば、携帯端末に内蔵されるので、ＧＰＳアンテナとしては近傍の金属体（回路基板、電子部品など）との相互結合を含めて受信性能を決定することができ、性能の安定化向上を図ることができ、しかも、従来のような取付角を自在にするための複雑な機構は不要であるので、低コストで実現することができる。
【０００６】
更に、本発明の携帯端末のＧＰＳアンテナ装置によれば、ＧＰＳアンテナは受信用回路基板に対して傾斜角を有するので、携帯端末を片手で持って使用するときにＧＰＳアンテナの指向性が人体方向に向かわずに天頂方向に向くようになり、使用時の高性能化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を携帯端末たる携帯情報端末に適用した一実施例につき、図面を参照しながら説明する。
全体の外観を示す図４において、携帯情報端末１の端末本体２は、プラスチック製の矩形状をなす前部ケース３と後部ケース４とから構成され、片手で持つことが可能な大きさに形成されている。そして、端末本体２の正面（前面）には、表示器に相当するＬＣＤパネル５が設けられている。ＬＣＤパネル５の表面の全域には、マトリックス形のパネル状タッチスイッチ（図示せず）が形成されており、特に、図中下縁部には、スイッチ機能を表した複数個のアイコン５ａないし５ｇが印刷よって形成されている。
【０００８】
上記アイコン５ａないし５ｇのうち、左端のアイコン５ａはメニュースイッチとして機能し、このアイコン５ａをタッチペン６によって押圧操作すると、ＬＣＤパネル５に各種のメニューがリストアップされる。そして、ＬＣＤパネル５に表示されたメニューから所望のメニューをタッチペン６によって押圧操作すると、そのメニューが選択される。なお、以下の説明で、押圧操作は特に断らない限りタッチペン６で行うものとする。
【０００９】
左端のアイコン５ａの右隣に位置するアイコン５ｂは地図メニュー選択スイッチとして機能し、左端から３番目に位置するアイコン５ｃは電子メールメニュー選択スイッチとして機能し、４番目に位置するアイコン５ｄは「ｍｏｐｅｒａ」と称されるモバイル情報サービスとの接続を指示するメニュー選択スイッチとして機能し、５番目および６番目のアイコン５ｅおよび５ｆはそれぞれインターネットおよびスケジュールの各メニューの選択スイッチとして機能する。地図、電子メール、モバイル情報サービス、インターネット、スケジュールの各メニューはメニューリストから選択できることは勿論であるが、それらは特に使用頻度が高いので、メニュー選択スイッチを特別に設けることによって、ＬＣＤパネル５にメニューリストを表示してそこから選択するという面倒な操作を行わずとも、直接的に選択することができるようにしているのである。また、右端のアイコン５ｇは、後述する内蔵マイコンシステムをシャットダウンした後に電源を遮断するための「切」スイッチとして機能する。
【００１０】
端末本体２の左側面部における中央部よりやや上方に位置する部位には、ＬＣＤパネル５の画面の操作を行なう操作キーとしてのスクロールキー７が設けられている。このスクロールキー７は、上移動キー７ａ、下移動キー７ｂおよび決定キー７ｃからなり、これらのキー７ａないし７ｃは、端末本体２内に配置される例えばメンブレムスイッチ（図示せず）と対にして上下に並べて配設されている。すなわち、スクロールキー７は、図５に示すように、端末本体２を持った手（例えば左手）の指（例えば親指）で操作できるように、端末本体２の左側面部の中央部よりやや上方に位置する部位に設けられたもので、各キー７ａないし７ｃは、端末本体２の左側面より突出されて操作し易くなされている。なお、端末本体２の上面部には、操作ノブ８ａを有してハード的に電源を入り切りするための電源スイッチ８が配設されている。
【００１１】
また、端末本体２の下面部の右側部位には、携帯電話機（図６に符号９を付して示す）に接続される通信ケーブル（図６に符号９ａを付して示す）用のターミナルボックス１０が設けられ、更に、端末本体２の上面部の左側部位には、図示しないパソコンに接続される通信ケーブル用のターミナルボックス１１が設けられている。
【００１２】
さて、図１に示すように、端末本体２内には、その背面（後面）と平行となるようにしてメイン回路基板１２が配設されており、このメイン回路基板１２の前面側の上部に位置してＧＰＳアンテナ装置１３が配設されている。以下、このＧＰＳアンテナ装置１３について、図１ないし図３を参照して説明する。
【００１３】
ＧＰＳアンテナ１４は、セラミックなどの誘電体からなる矩形状のブロック１４ａの表面に薄導体のアンテナ素子１４ｂを形成してなるもので、ＧＰＳ波受信用回路基板１５に、上端部がＬ字形のブラケット１６により保持され、下端部裏面もブラケット１６の支持部により支持されて、その受信用回路基板１５に対して下端部が受信用回路基板１５から離間するような傾斜角θを存するように取付けられている。ここで、ブラケット１６の一部は、図２及び図３から明らかなように、アンテナ１４の上端部側面（上端面も含む）も支持するようになっている。この場合、受信用回路基板１５は、メイン回路基板１２と平行になるように配設されている。なお、アンテナ素子１４ｂには給電ピン１８により給電されるようになっている。また、受信用回路基板１５には、トランジスタ、抵抗、コンデンサなどの電子部品が搭載されてプリアンプ（低雑音アンプ）１９（図６参照）が形成されている。
【００１４】
図６には、携帯情報端末１の概略的な内部構成とこれに関連した周辺構成が機能ブロックの組み合わせにより示されており、これらはメイン基板１２に構成されるものである。この図６において、携帯情報端末１は、制御手段としてのＣＰＵ２０を中心に構成されており、ＣＰＵ２０と接続された内部バス２１には、制御プログラムなどを格納したＲＯＭ２２、ワーキング用記憶エリアとなる記憶手段としてのＲＡＭ２３、各種のデータを格納するための記憶手段としてのフラッシュメモリ２４、前記ＬＣＤパネル５が接続されているとともに、前記図示しないタッチスイッチを含む入力装置２５が接続されている。
【００１５】
また、内部バス２１には、携帯電話用およびパソコン用のデータ通信装置２６および２７が接続されている。そして、ターミナルボックス１０に通信ケーブル９ａを介して携帯電話機９を接続することにより、その携帯電話機９を介してインターネット２８にダイヤルアップ接続できるように構成されており、そのインターネット２８を介して各種のサーバに接続して種々の情報を取得したり、他の携帯電話機やパソコンなどに電子メールを送信することができるように構成されている。
【００１６】
更に、内部バス２１には、位置情報取得手段としてのＧＰＳ受信ユニット２９が接続されている。このＧＰＳ受信ユニット２９は、ＧＰＳアンテナ装置１３のプリアンプ１９に接続されている。そして、ＣＰＵ２０は、地図メニューが選択された時、地図サーバ３０にダイヤルアップ接続し、ＧＰＳ受信ユニット２９がＧＰＳアンテナ１４を介して受信したＧＰＳ用の人工衛星からの位置情報を携帯電話機９を介して地図サーバ３０に送信する構成となっている。
【００１７】
なお、携帯電話機９はメインスイッチがオンされている限り絶えず基地局３１と通信しており、制御局３２は携帯電話機９が現在どの基地局の通信エリアにいるのかを把握している。そこで、地図サーバ３０は制御局３２からの情報に基づいて携帯電話機９の現在地を大まかに把握し、その現在地で最も効率良く位置情報を解析できるＧＰＳ用の人工衛星を判別して携帯電話機９に送信する。そして、ＧＰＳ受信ユニット２９は地図サーバ３０により指示された人工衛星から位置情報を受信するようになっている。
【００１８】
上記地図サーバ３０は、携帯情報端末１側から送信されたＧＰＳ用の人工衛星からの位置データを解析して携帯情報端末１の現在地を取得する。この時に得られた現在地は、ＧＰＳ用の人工衛星からの電波を受信して電波測位を行う単独測位であるから、数百メートルの誤差が含まれている。そこで、地図サーバ３０は、人工衛星からの位置情報をインターネット２８を介してディファレンシャルサーバに送信してＤ−ＧＰＳ用の差分情報を取得し、この差分情報により数メートル程度に精度を高めた位置情報を取得する。そして、地図サーバ３０は、Ｄ−ＧＰＳにより取得した位置情報に基づいて、携帯情報端末１の現在地を中心とした所定範囲の地図データを携帯電話機９に送信する。
【００１９】
携帯情報端末１のＣＰＵ２０は、携帯電話機９が受信した地図データをＲＡＭ２３に一時的に記憶させると共に、その地図データのうちから自己の現在地を中心とする周辺の地図をＬＣＤパネル５に表示する。このＬＣＤパネル５に表示される地図の態様は、例えば地図の上縁部に表示されるアイコン部分を押圧操作することによって変えることができるように構成されている。なお、以下では、自己の現在地を中心とする周辺の地図を初期地図と称する。
【００２０】
地図の態様を変えるためのアイコンとしては、上下左右へのスクロールアイコン（スクロール操作部）、縮小拡大アイコン（拡大縮小操作部）、初期地図戻しアイコン（戻し操作部）などがある。上、下、左、右の各スクロールアイコンを押圧操作すると、ＬＣＤパネル５に表示される地図が上（北）、下（南）、左（西）、右（東）に移動（スクロール）する。縮小、拡大の各アイコンを押圧操作すると、ＬＣＤパネル５に表示されている地図のサイズが小さく、或いは大きくなる。また、初期地図戻しアイコンを押圧操作すると、ＬＣＤパネル５に表示される地図が、初期地図に戻るようになっている。
【００２１】
地図の上方および下方へのスクロールは、アイコンをタッチペン６によって押圧操作する他に、端末本体２に設けられたスクロールキー７（図４および図５参照）を指で押圧操作することによっても行なうことができる。すなわち、上記３個のキー７ａないし７ｃのうち、上側の上移動キー７ａは表示地図を上方にスクロールさせる機能を有し、真ん中の下移動キー７ｂは表示地図を下方にスクロールさせる機能を有し、下側の決定キー７ｃは表示地図を決定する機能を有する。そして、キー７ａないし７ｃが押圧されると、メンブレムスイッチがオンされ、ＣＰＵ２０はオンしたメンブレムスイッチに応じて地図の態様を変化させるようになっている。なお、これらのメンブレムスイッチは図６の入力装置２５に含まれるものである。
【００２２】
次に、以上のように構成した本実施例の作用を、地図メニューを選択する場合を例にして説明する。
使用者が自己の現在位置の情報を得るために、図５に示すように端末本体２を左手で持ち、右手の指或いは右手に持ったタッチペン６により、ＬＣＤパネル５の地図アイコン５ｂを押圧操作し、地図メニューを選択とする。これにより、ＣＰＵ２０は携帯電話機９を地図サーバ３０にダイヤルアップ接続し、地図サーバ３０は前述のようにして携帯電話機９の現在地を中心とした所定範囲の地図データを携帯電話機９に送信する。地図サーバ３０から地図データが携帯電話機９に送信されると、ＣＰＵ２０は、その地図データをＲＡＭ２３に格納するとともに、現在地を中心とした周辺の地図（初期地図）をＬＣＤパネル５に表示する。
【００２３】
さて、ＬＣＤパネル５に表示された地図により、目的地を探す場合、ＬＣＤパネル５に表示されている地図にその目的地が表示されていない場合、地図を上下左右にスクロールさせる。地図をスクロールするには、上、下、左、右の各スクロールアイコンを右手に持ったタッチペン６によって押圧操作する。地図の上方および下方へのスクロールは、アイコンをタッチペン６によって押圧操作する他に、端末本体２に設けられたスクロールキー７（図４および図５参照）を指で押圧操作することによっても行なうことができる。すなわち、表示地図を上方にスクロールさせる場合には、左手の親指で上移動キー７ａを押圧操作し、表示地図を下方にスクロールさせる場合には、左手の親指で下移動キー７ｂを押圧操作する。
【００２４】
ところで、前述したように、携帯情報端末１を使用する場合には、図５に示すように、端末本体２を例えば左手で持ってタッチペン６により操作するものであるが、このようにすると、全体が傾いて受信用回路基板１５が大地と平行にならない。この場合、例えばＧＰＳアンテナ１４が受信用回路基板１５に平行に配置されていたとすると、ＧＰＳアンテナ１４の指向性は人体の方向に向くようになり、受信性能が悪くなる。これに対して、本実施例においては、ＧＰＳアンテナ１４を、受信用回路基板１５に、これと傾斜角θを存するように傾斜して配設するようにしたので、ＧＰＳアンテナ１４の指向性は人体方向には向かずに天頂方向に向くようになる。
【００２５】
図７は、ＧＰＳアンテナ１４の傾斜角θ（°）を変化させた場合の上半球（ＧＰＳ衛星空の受信エリア全体）の平均の利得（ｄＢ）を測定した測定結果を示したものである。この測定結果から、傾斜角θをもたせると、もたせない場合（０（°））より利得がよくなり、１０（°）に設定すると最もよいということが判明した。
【００２６】
このように本実施例によれば、ＧＰＳアンテナ装置１３は、端末本体２に内蔵されて固定されているので、ＧＰＳアンテナ１４としては近傍の金属体（回路基板、電子部品など）との相互結合を含めて受信性能を決定することができ、従って、性能の安定化向上を図ることができ、しかも、従来のような取付角を自在にするための複雑な機構は不要であるので、低コストで実現することができる。
【００２７】
更に、本実施例よれば、ＧＰＳアンテナ１４を受信用回路基板１５に対して傾斜角θを有するので、端末本体２を片手で持って使用するときにＧＰＳアンテナ１４の指向性が人体方向に向かわずに天頂方向に向くようになり、使用時の高性能化を図ることができる。
【００２８】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、例えば、ＧＰＳアンテナとしては、誘電体からなるブロックの表面にループ状のアンテナ素子を形成したものでもよく、また、携帯情報端末に限らず公知の携帯地図表示端末に適用してもよい等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部を断面にしてを示す全体の側面図
【図２】ＧＰＳアンテナ装置の正面図
【図３】同側面図
【図４】全体の斜視図
【図５】端末本体を把持した状態の斜視図
【図６】電気的構成を示すブロック図
【図７】ＧＰＳアンテンナの傾斜角と利得との関係を示す特性図
【符号の説明】
図面中、１は携帯情報端末（携帯端末）、２は端末本体、５はＬＣＤパネル、１２はメイン回路基板、１３はＧＰＳアンテナ装置、１４はＧＰＳアンテナ、１５は受信用回路基板（回路基板）を示す。

Claims

携帯端末に内蔵されるものであって、受信用回路基板にＧＰＳアンテナが、ブラケットにより支持され、且つ、上端部側面が該ブラケットの一部で支持されると共に、下端部裏面が前記ブラケットの支持部で支持されて、その受信用回路基板に対して傾斜角を有するように配設されたことを特徴とする携帯端末のＧＰＳアンテナ装置。