JP4385270B2 - Wireless communication device - Google Patents

Description

【００１０】
に従って理論上５０ [Ω] と算出される。
【００１１】
そして無線通信装置２０は、このとき無線回路部１１のインピーダンスＺＭが５０ [Ω] であれば、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺと無線回路部１１のインピーダンスＺＭとが完全に一致するので、当該無線回路部１１から第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６に供給した電力の反射がなく、最も効率良く電波を放射し得るようになされている。
【００１２】
すなわち無線通信装置２０は、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺＭが５０[Ω]であれば、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺと無線回路部１１のインピーダンスＺＭとが完全に一致するので、当該無線回路部１１から第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６に供給した電力の反射がなく、最も効率良く電波を放射し得るようになされている。
【００１３】
実際上、無線通信装置２０においては、第１のアンテナ素子５又は第２のアンテナ素子６のいずれもが近傍物質の影響を受けていない場合（例えば第２のアンテナ素子６だけで考えたとき）、使用周波数 1.75[GHz]〜2.25[GHz] の範囲における第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２の軌跡は図１３に示すようなスミスチャートで表される。
【００１４】
この場合、無線通信装置２０は▽マークのＭ１で示された実際の使用周波数 2.04[GHz]における第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２が中心近くの５０ [Ω] 近傍の値を示すことになる。
【００１５】
このとき、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺは、無線回路部１１のインピーダンスＺＭの値（５０ [Ω] ）とほぼ等しくなることにより、反射係数が中心近くの「０」に近い値で電力の反射が殆ど無くほぼ正常にアンテナとして動作する。
【００１６】
これに対して無線通信装置２０においては、例えば第２のアンテナ素子６がユーザの手に覆われて影響を受けると、第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２がほぼ０ [Ω] に近くなってしまう。
【００１７】
ここで、板状逆Ｆアンテナでなる第２のアンテナ素子６は、図１４（Ａ）に示すように、グランド地板２１と、当該グランド地板２１に対してほぼ平行に配設され周囲長（２Ｌ１＋２Ｌ２）が波長λの１／２に形成された放射導体２２とが短絡板２３を介して短絡されると共に、当該放射導体２２上の所定位置に給電線８を介して給電するように構成されている。
【００１８】
なお第１のアンテナ素子５については、第２のアンテナ素子６と同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。
【００１９】
このような第２のアンテナ素子６は、図１４（Ｂ）に示すように等価回路的には、放射導体２２及びグランド地板２１間の実効静電容量Ｃａ、放射導体２２を表す実効抵抗Ｒａ及び実効インダクタンスＬａの直列回路と、短絡板２３を表すインダクタンスＬｐとで表され、例えばユーザの手で当該第２のアンテナ素子６が覆われると、空気よりも人体の方が誘電率が高いので実効静電容量Ｃａの値が大きくなることにより、当該第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２が０ [Ω] に近づくことになる。
【００２０】
この場合、（３）式に従ってアレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺを算出してみると、第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２が０ [Ω] になるとアレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺは０ [Ω] になる。
【００２１】
実際上、無線通信装置２０は、第２のアンテナ素子６がユーザの手に覆われて影響を受けた場合、図１５のスミスチャートに示すように、▽マークのＭ１で示された実際の使用周波数 2.04[GHz]における第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２が中心から最も離れた最外周付近の０ [Ω] 近傍の値を示す。
【００２２】
その結果、無線通信装置２０はアレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺが無線回路部１１のインピーダンスＺＭ（５０ [Ω] ）から大きく離れることにより、反射係数が「１」に近い値となって電力が殆ど全反射する状態になり、アンテナとして正常に動作しなくなる。
【００２３】
このように無線通信装置２０は、第１のアンテナ素子５又は第２のアンテナ素子６のいずれかが近傍物質の影響を受けた場合には、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺが悪化して良好な無線通信環境を維持し得ないという問題があった。
【００２４】
また図１２との対応部分に同一符号を付して示す図１６に示すように、無線通信装置３０は無線通信装置２０（図１２）の分岐導体９に代えてウィルキンソン分配器等で構成される等分配器構成の電力分配器３１を用いた場合、当該電力分配器９によって無線回路部１１の送信回路１２から供給される電力を５０％ずつ均等に振り分けた後、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６を介して送信するようになされている。
【００２５】
しかしながら無線通信装置３０においては、等分配器でなる電力分配器３１を用いたことにより、単なる分岐導体９を用いた無線通信装置２０と比較して回路規模が大きくなるという問題があった。
【００２６】
また無線通信装置３０においては、例えば第２のアンテナ素子６が何らかの近傍物質の影響を受けたことによりアンテナ特性が劣化してアンテナとして正常に動作し得なくなった場合、電力分配器３１が常に電力を均等に等分配してしまうことにより、正常に動作し得なくなった第２のアンテナ素子６に供給する電力分を第１のアンテナ素子５に振り分けることができず、アレイアンテナ全体の電力の半分を無駄に損失して良好な無線通信環境を維持し得ないという問題があった。
【００２７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、複数のアンテナ素子のいずれかが何らかの影響を受けた場合でもアンテナ全体の特性劣化を防止して良好な無線通信環境を維持し得る小型の無線通信装置を提案しようとするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明の無線通信装置においては、 同一周波数帯で動作し、板状逆Ｆアンテナでなる第１アンテナ素子が筐体内部の正面側下部に設けられると共に、板状逆Ｆアンテナでなる第２アンテナ素子が筐体内部の背面側上部に設けられたことにより互いに相互結合の無い状態で構成されたアレイアンテナと、アレイアンテナにおける第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子と電気的に接続された分岐導体と、分岐導体を介してアレイアンテナにおける第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子へ給電する無線回路部と、アレイアンテナにおける第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子と分岐導体との間にそれぞれ設けられ、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のいずれかが近傍物質の影響を受けたとき、当該近傍物質の影響を受けた方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子の入力インピーダンスを無限大に近づけさせるべく給電電流の位相を移相する所定電気長に選定された分布定数回路としての第１同軸ケーブル及び第２同軸ケーブルとを具え、第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子のいずれかが近傍物質の影響を受けたとき、第１同軸ケーブル及び第２同軸ケーブルを介して当該近傍物質の影響を受けた方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子の入力インピーダンスが無限大に近づき、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスが無線回路部のインピーダンスに近づくことにより、無線回路部から当該近傍物質の影響を受けていない方の第２アンテナ素子又は第１アンテナ素子へ給電する際の反射を抑制しアンテナとして動作させるようにする。
また本発明の無線通信装置においては、同一周波数帯で動作し、板状逆Ｆアンテナでなる第１アンテナ素子が筐体内部の正面側下部に設けられると共に、板状逆Ｆアンテナでなる第２アンテナ素子が筐体内部の背面側上部に設けられたことにより互いに相互結合の無い状態で構成されたアレイアンテナと、アレイアンテナにおける第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子と電気的に接続された分岐導体と、分岐導体を介してアレイアンテナにおける第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子へ給電する無線回路部と、アレイアンテナにおける第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子と分岐導体との間にそれぞれ設けられ、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のいずれかが近傍物質の影響を受けたとき、当該近傍物質の影響を受けた方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子の入力インピーダンスを無限大に近づけさせるべく給電電流の位相を移相する所定電気長に選定された分布定数回路としてのチップ部品とを具え、第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子のいずれかが近傍物質の影響を受けたとき、チップ部品を介して当該近傍物質の影響を受けた方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子の入力インピーダンスが無限大に近づき、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスが無線回路部のインピーダンスに近づくことにより、無線回路部から当該近傍物質の影響を受けていない方の第２アンテナ素子又は第１アンテナ素子へ給電する際の反射を抑制しアンテナとして動作させるようにする。
【００２９】
これにより無線通信装置では、アレイアンテナを構成している板状逆Ｆアンテナでなる第１アンテナ素子が筐体内部の正面側下部に設けられると共に、板状逆Ｆアンテナでなる第２アンテナ素子が筐体内部の背面側上部に設けられたことにより互いに相互結合の無い小型化した状態で構成されているので、相互干渉の影響を予め受け難いうえ、第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子のいずれかが近傍物質の影響を受けたとき、第１同軸ケーブル及び第２同軸ケーブル又はチップ部品を介して当該近傍物質の影響を受けた方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子の入力インピーダンスが無限大に近づき、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスが無線回路部のインピーダンスに近づくことにより、無線回路部から当該近傍物質の影響を受けていない方の第２アンテナ素子又は第１アンテナ素子へ給電する際の反射を抑制しアンテナとして動作させることができ、かくしてアレイアンテナ全体の特性劣化を防止して効率良く電波を放射することができる。なお無線通信装置では、分岐導体を用いるようにしたことにより、近傍物質の影響を受けた一方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子がアンテナとして動作しなくなったときでも、当該近傍物質の影響を受けた一方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子に供給する電力分を、分岐導体を介して他方の第２アンテナ素子又は第１アンテナ素子に振り分けることができるので、簡易な構成で放射効率を増大させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００３１】
（１）原理
従来の無線通信装置２０（図１２）においては、例えば第１のアンテナ素子５の入力インピーダンスＺ１及び第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２がそれぞれ100[Ω] で、ユーザの手で第２のアンテナ素子６が覆われたときに、当該第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２がほぼ０ [Ω] 近くになると、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺが無線回路部１１のインピーダンスＺＭ（５０ [Ω] ）から大きく離れて反射係数が「１」に近い値になることにより、電力が殆ど全反射してしまってアンテナとして動作しなくなる。
【００３２】
このことから本発明の無線通信装置においては、例えばユーザの手で第２のアンテナ素子が覆われたときでも、当該第２のアンテナ素子の入力インピーダンスＺ２を無限大に近づけることができれば、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺを無線回路部１１のインピーダンスＺＭとほぼ近い値に維持すると共に反射係数を「０」に近づけて、アンテナとして正常に動作させることができると考えられる。
【００３３】
すなわち本発明の無線通信装置においては、ユーザの手で第２のアンテナ素子が覆われたときに、当該第２のアンテナ素子の入力インピーダンスＺ２を無限大にした場合のアレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺを考えてみたとき、（３）式の分母及び分子をそれぞれ入力インピーダンスＺ２で割ると、（３）式は次式
【００３４】
【数４】

【００３５】
で表される。
【００３６】
そして（４）式は、次式
【００３７】
【数５】

【００３８】
に変形され、第２のアンテナ素子の入力インピーダンスＺ２が無限大であるとき（５）式は、次式
【００３９】
【数６】

【００４０】
で表される。
【００４１】
このように無線通信装置は、ユーザの手で第２のアンテナ素子が覆われたときに、当該第２のアンテナ素子の入力インピーダンスＺ２を無限大になるようにした場合、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺは、第１のアンテナ素子の入力インピーダンスＺ１とほぼ等価になる。
【００４２】
従って無線通信装置は、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺが第１のアンテナ素子の入力インピーダンスＺ１（100[Ω] ）と等価になったとき、スミスチャート（図１３又は図１５）からも判るように反射係数が確実に「１」を下回ることになり、電力を伝達することが可能でアンテナとして動作させることができる。
【００４３】
そこでスミスチャート（図１３）上で考えたとき、中心からの距離が反射係数の振幅で入力インピーダンスを示す横軸を始点としたときの角度が位相（ｄφ）を表しているので、第２のアンテナ素子が手で覆われたときに当該第２のアンテナ素子の入力インピーダンスＺ２が無限大に近づくような位相になれば良いと考えられる。
【００４４】
（２）本発明における無線通信装置の構成
図１２との対応部分に同一符号を付して示す図１に示すように、本発明の無線通信装置５０は、互いに相互結合の無い板状逆Ｆアンテナでなる第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６で構成されたアレイアンテナを有し、小型化を図るために等分配器でなる電力分配器３１（図１６）を用いることなく、給電線として分布定数回路である所定電気長の同軸ケーブル５１及び５２を介して第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６と分岐導体９とを電気的に接続するようになされている。
【００４５】
ここで図１４（Ａ）との対応部分に同一符号を付して示す図２に示すように、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６は、グランド地板２１と、当該グランド地板２１に対してほぼ平行に配設され周囲長（２Ｌ１＋２Ｌ２）が波長λの１／２に形成された放射導体２２とが短絡板２３を介して短絡されると共に、当該放射導体２２上の所定位置に同軸ケーブル５１及び５２を介して給電するように構成されている。
【００４６】
また、図３に示すように給電線としての同軸ケーブル５１及び５２は、外導体６１及び内導体６２によって構成され、内導体６２を介して第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６の放射導体２２に給電すると共に、外導体６１をグランド地板２１に短絡するようになされている。
【００４７】
この同軸ケーブル５１及び５２は、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６が手で覆われたことにより実効静電容量Ｃａが通常使用時と比較して大きな値になったときでも、当該第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ１及びＺ２がそれぞれ無限大に近づくように給電電流の位相（以下、これを給電位相と呼ぶ）を移相するような所定の電気長に選定されている。
【００４８】
すなわち同軸ケーブル５１及び５２は、その電気長が波長λに相当していれば位相の移相量は「０」であり、その電気長が波長λよりも短ければ（あるいは長ければ）、その分だけ給電位相が移送された状態で第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６に供給されることになる。
【００４９】
なお同軸ケーブル５１及び５２は、外導体６１の内部に所定の誘電率をもつ誘電体が装填されていても良く、この場合には誘電体の波長短縮効果によってその分だけケーブル長さを短くすることができる。
【００５０】
ところで同軸ケーブル５１及び５２は、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６が手で覆われたときに、当該第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ１及びＺ２がそれぞれ無限大に近づくように給電位相を移相するが、給電位相の半周期が、反射係数の１周期に相当しているので移相量としては実際の移相分λ／４π・ｄφ（ｄφ：実際の移相量を表す弧度）に加えてその分のｎ・λ／２（ｎ＝０、１、２、……）の移相量を加算した値として示すことができる。
【００５１】
従って同軸ケーブル５１及び５２においては、その電気長が次式
【００５２】
【数７】

【００５３】
で表される。
【００５４】
このような無線通信装置５０においては、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６に移相手段として所定電気長に選定された同軸ケーブル５１及び５２がそれぞれ接続された状態で、近傍物質の影響を何ら受けていないときには、第２のアンテナ素子６のインピーダンスＺ２の軌跡は図４に示すようなスミスチャートで表される。
【００５５】
この場合、第２のアンテナ素子６において▽マークのＭ１で示された使用周波数 2.04[GHz]における入力インピーダンスＺ２は、中心の５０ [Ω] に近い値を示している。
【００５６】
次に無線通信装置５０は、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６に移相手段として所定電気長に選定された同軸ケーブル５１及び５２がそれぞれ接続された状態で、ユーザの手によって第２のアンテナ素子６が覆われたときには、第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２の軌跡は図５に示すようなスミスチャートで表される。
【００５７】
この場合、第２のアンテナ素子６において▽マークのＭ１で示された使用周波数 2.04[GHz]における入力インピーダンスＺ２は、無限大に近い値を示している。
【００５８】
従って無線通信装置５０は、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６に移相手段として所定電気長に選定された同軸ケーブル５１及び５２がそれぞれ接続された状態で、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６が近傍物質の影響を何ら受けていないとき、アレイアンテナ全体としての入力インピーダンスＺの軌跡は図６に示すようなスミスチャートで表される。
【００５９】
この場合、無線通信装置５０は▽マークのＭ１で示された使用周波数 2.04[GHz]におけるアレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺは、中心の５０ [Ω] に近い値を示している。
【００６０】
このとき無線通信装置５０のアンテナ放射効率としては、図７に示すように第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６共に−３[dB]（すなわち５０ [％] ）の放射効率であり、均等に５０ [％] ずつ割り振られて放射されていることを示している。
【００６１】
一方、無線通信装置５０においては、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６に移相手段として所定電気長に選定された同軸ケーブル５１及び５２がそれぞれ接続された状態で、例えば第２のアンテナ素子６がユーザの手で覆われたとき、アレイアンテナ全体としての入力インピーダンスＺの軌跡は図８に示すようなスミスチャートで表される。
【００６２】
この場合、無線通信装置５０は▽マークのＭ１で示された使用周波数 2.04[GHz]におけるアレイアンテナ全体の入力インピーダンスＺは、中心の５０ [Ω] から若干離れるが、それでもかなり近い値を示しており、アレイアンテナ全体として完全に動作しなくなるようなことはない。
【００６３】
従って無線通信装置５０のアンテナ放射効率としては、図９に示すように第２のアンテナ素子６に対して供給される電力が減少し、その分が第１のアンテナ素子５に対して振り分けられることにより、当該第１のアンテナ素子５の放射効率がほぼ０[dB]（すなわち１００ [％] ）の放射効率になる。
【００６４】
このように本発明の無線通信装置５０は、第２のアンテナ素子６がユーザの手に覆われて影響を受けた場合でも、アレイアンテナ全体としての入力インピーダンスＺが０ [Ω] になることはなく、無線回路部１１のインピーダンスＺＭに近接した状態で電力の反射を発生させることなくアンテナとして動作させ得るようになされている。
【００６５】
（３）動作及び効果
以上の構成において、無線通信装置５０は移相手段として所定電気長に選定された同軸ケーブル５１及び５２を介して第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６と分岐導体９とを接続するようにしたことにより、例えば第２のアンテナ素子６が近傍物質の影響を受けた場合でも、当該第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２を無限大に近づけることができる。
【００６６】
これにより無線通信装置５０は、アレイアンテナ全体としての入力インピーダンスＺを近傍物質の影響を受けていない方の第１のアンテナ素子５の入力インピーダンスＺ１と等価にすることができ、その結果としてアレイアンテナ全体としての入力インピーダンスＺと無線回路部１１のインピーダンスＺＭとを近接させて電力の反射を発生させることなくアンテナとして動作させることができる。
【００６７】
このとき無線通信装置５０は、電力分配器を用いることなく分岐導体９を用いたことにより、その分だけ回路構成を簡素化することができる。
【００６８】
また無線通信装置５０は、単なる分岐導体９を用いたことにより、近傍物質の影響を受けた第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ２が無限大に近づいて電力の供給が困難になったときに、当該第２のアンテナ素子６に供給する分の電力を第１のアンテナ素子５に振り分けて供給することができ、かくしてアレイアンテナ全体の電力の半分を無駄に損失することなく、良好な無線通信環境を維持することができる。
【００６９】
以上の構成によれば、無線通信装置５０は移相手段として所定電気長に選定された同軸ケーブル５１及び５２を介して第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６と分岐導体９とを接続するようにしたことにより、第２のアンテナ素子６が近傍物質の影響を受けた場合でも、アレイアンテナ全体としての入力インピーダンスＺを無線回路部１１のインピーダンスＺＭに近接した状態で電力の反射を発生させることなくアンテナとして動作させて、良好な無線通信環境を維持することができる。
【００７０】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、無線通信装置５０が第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６の２本のアンテナ素子によって構成されたアレイアンテナを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３本又は４本程度のアンテナ素子によって構成されたアレイアンテナを用いるようにしても良い。
【００７１】
この場合にも、上述の実施の形態と同様に１本のアンテナ素子が近傍物質の影響を受けたときに、移相手段として所定電気長さに選定された同軸ケーブルによって当該アンテナ素子の入力インピーダンスを無限大に近づけさせるようにすれば良い。
【００７２】
また上述の実施の形態においては、移相手段として所定電気長に選定された分布定数回路でなる同軸ケーブル５１及び５２を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すような同軸ケーブル５１及び５２と等価的に表されるコンデンサとコイルの集中定数回路で構成されるチップ部品５５及び５６を同軸ケーブル５１及び５２の代わりに用いるようにしても良い。
【００７３】
ところで、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６が手で覆われたときに、当該第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６の入力インピーダンスＺ１及びＺ２がそれぞれ無限大に近づくように送信信号の位相を移相するが、同軸ケーブル５１及び５２の代わりに用いたチップ部品５５及び５６は互いに移相方向が逆なので、移相量としては実際の移相分λ／４π・ｄφ（ｄφ：実際の移相量を表す弧度）に加えて給電位相の半周期分に相当するｎ・λ／２（ｎ＝０、１、２、……）の移相量を加算又は減算した値として示すことができる。
【００７４】
従ってチップ部品５５及び５６においては、その電気長が次式
【００７５】
【数８】

【００７６】
で表される。
【００７７】
さらに上述の実施の形態においては、第１のアンテナ素子５及び６に板状逆Ｆアンテナを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、放射導体とグランド地板との間に静電容量を持つものであればヘリカルアンテナ等の他の種々のアンテナ素子を用いるようにしても良い。
【００７８】
さらに上述の実施の形態においては、第１のアンテナ素子５及び第２のアンテナ素子６によって構成されるアレイアンテナを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、複数のアンテナ素子によって構成されるものであれば八木アンテナ等の他の種々のアンテナを用いるようにしても良い。
【００７９】
さらに上述の実施の形態においては、分布定数回路でなる同軸ケーブル５１及び５２を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、導波管等の他の種々の分布定数回路を用いるようにしても良い。
【００８０】
【発明の効果】
上述のように本発明の無線通信装置によれば、アレイアンテナを構成している板状逆Ｆアンテナでなる第１アンテナ素子が筐体内部の正面側下部に設けられると共に、板状逆Ｆアンテナでなる第２アンテナ素子が筐体内部の背面側上部に設けられたことにより互いに相互結合の無い小型化した状態で構成されているので、相互干渉の影響を予め受け難いうえ、第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子のいずれかが近傍物質の影響を受けたとき、第１同軸ケーブル及び第２同軸ケーブル又はチップ部品を介して当該近傍物質の影響を受けた方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子の入力インピーダンスが無限大に近づき、アレイアンテナ全体の入力インピーダンスが無線回路部のインピーダンスに近づくことにより、無線回路部から当該近傍物質の影響を受けていない方の第２アンテナ素子又は第１アンテナ素子へ給電する際の反射を抑制しアンテナとして動作させることができ、かくしてアレイアンテナ全体の特性劣化を防止して効率良く電波を放射することができる。また本発明の無線通信装置によれば、分岐導体を用いるようにしたことにより、近傍物質の影響を受けた一方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子がアンテナとして動作しなくなったときでも、当該近傍物質の影響を受けた一方の第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子に供給する電力分を、分岐導体を介して他方の第２アンテナ素子又は第１アンテナ素子に振り分けることができるので、簡易な構成で放射効率を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線通信装置の回路構成を示すブロツク図である。
【図２】アンテナ素子の構成を示す略線的斜視図である。
【図３】同軸ケーブルの構成を示す略線的斜視図である。
【図４】移相手段に接続された第２のアンテナ素子が近傍物質の影響を受けていないときのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図５】移相手段に接続された第２のアンテナ素子が近傍物質の影響を受けたときのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図６】近傍物質の影響を受けていない無線通信装置全体のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図７】近傍物質の影響を受けていない無線通信装置のアンテナ放射効率を示す特性曲線図である。
【図８】近傍物質の影響を受けた無線通信装置全体のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図９】近傍物質の影響を受けた無線通信装置のアンテナ放射効率を示す特性曲線図である。
【図１０】他の実施の形態における移相手段の構成を示す回路図である。
【図１１】従来の携帯無線機のアンテナ配置を示す略線的断面図である。
【図１２】従来の無線通信装置の回路構成（１）を示すブロック図である。
【図１３】近傍物質の影響を受けていない第２のアンテナ素子のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１４】第２のアンテナ素子の構成を示す略線図である。
【図１５】近傍物質の影響を受けた第２のアンテナ素子のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１６】従来の無線通信装置の回路構成（２）を示すブロック図である。
【符号の説明】
１……携帯無線機、５……第１のアンテナ素子、６……第２のアンテナ素子、９……分岐導体、１０……デュプレクサ、１１……無線回路部、１２……送信回路、１３……受信回路、２１……グランド地板、２２……放射導体、２３……短絡板、５１、５２……同軸ケーブル、５５、５６……チップ部品、６１……外導体、６２……内導体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication device, and is suitable for application to a portable wireless device equipped with an array antenna configured by arranging a plurality of antenna elements, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 11, in the portable wireless device 1, a display unit 3 made up of a liquid crystal display and a plurality of operation button groups 4 are provided on the front side of the housing 2, and a lower part on the front side inside the housing 2. A first antenna element 5 made up of a plate-like inverted F antenna and a second antenna element 6 made up of a plate-like inverted F antenna are arranged as an array antenna at the upper part on the back side.
[0003]
In addition, a wireless communication device 20 having an array antenna composed of the first antenna element 5 and the second antenna element 6 described above is provided inside the housing 2 of the portable wireless device 1 as shown in FIG. Yes.
[0004]
In the wireless communication device 20, the first antenna element 5 and the second antenna element 6 are connected to the branch conductor 9 via the feeder lines 7 and 8, and the wireless circuit unit is connected to the branch conductor 9 via the duplexer 10. 11 transmission circuits 12 and reception circuits 13.
[0005]
Incidentally, when the impedances of the first antenna element 5 and the second antenna element 6 and the transmission circuit 12 and the reception circuit 13 of the wireless circuit unit 11 are not matched, the wireless communication device 20 is a matching circuit for impedance matching. (Not shown) are connected to the first antenna element 5 and the second antenna element 6, respectively.
[0006]
In practice, the radio communication device 20 distributes the power of the transmission signal supplied from the transmission circuit 12 by the branch conductor 9 by connecting the transmission circuit 12 and the branch conductor 9 by switching operation of the duplexer 10 at the time of transmission. Thereafter, transmission is performed via the first antenna element 5 and the second antenna element 6.
[0007]
In addition, the wireless communication device 20 connects the receiving circuit 13 and the branch conductor 9 by the switching operation of the duplexer 10 at the time of reception, thereby receiving the signals received via the first antenna element 5 and the second antenna element 6, respectively. The signals are combined via the branch conductor 9 and then supplied to the receiving circuit 13.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the radio communication apparatus 20 having such a configuration, when neither the first antenna element 5 nor the second antenna element 6 is affected by the nearby substance, for example, the input impedance Z1 of the first antenna element 5 and If the input impedance Z2 of the second antenna element 6 is 100 [Ω], the input impedance Z of the entire array antenna is
[0009]
[Equation 3]

[0010]
Theoretically, 50 [Ω] is calculated.
[0011]
Then, if the impedance ZM of the radio circuit unit 11 is 50 [Ω] at this time, the input impedance Z of the entire array antenna and the impedance ZM of the radio circuit unit 11 are completely matched, so There is no reflection of the electric power supplied from the circuit unit 11 to the first antenna element 5 and the second antenna element 6, and radio waves can be radiated most efficiently.
[0012]
Snow Chichi If the input impedance ZM of the entire array antenna is 50 [Ω], the line communication device 20 has the input impedance Z of the entire array antenna and the impedance ZM of the wireless circuit unit 11 completely matched. Thus, there is no reflection of the power supplied to the first antenna element 5 and the second antenna element 6, and radio waves can be radiated most efficiently.
[0013]
In practice, in the wireless communication device 20, when neither the first antenna element 5 nor the second antenna element 6 is affected by the nearby substance (for example, when only the second antenna element 6 is considered) The locus of the input impedance Z2 of the second antenna element 6 in the operating frequency range of 1.75 [GHz] to 2.25 [GHz] is represented by a Smith chart as shown in FIG.
[0014]
In this case, the wireless communication device 20 indicates that the input impedance Z2 of the second antenna element 6 at the actual use frequency of 2.04 [GHz] indicated by M1 of the ▽ mark indicates a value near 50 [Ω] near the center. Become.
[0015]
At this time, the input impedance Z of the entire array antenna is substantially equal to the value of impedance ZM (50 [Ω]) of the radio circuit unit 11, so that the reflection coefficient is a value close to “0” near the center and the power reflection. It operates almost as an antenna.
[0016]
On the other hand, in the wireless communication device 20, for example, when the second antenna element 6 is covered and influenced by the user's hand, the input impedance Z2 of the second antenna element 6 becomes almost 0 [Ω]. End up.
[0017]
Here, as shown in FIG. 14A, the second antenna element 6 formed of a plate-like inverted F antenna is disposed substantially parallel to the ground base plate 21 and the peripheral length (2L1 + 2L2). ) Is short-circuited to the radiation conductor 22 formed at ½ of the wavelength λ via the short-circuit plate 23, and is fed to a predetermined position on the radiation conductor 22 via the feeder line 8. Yes.
[0018]
The first antenna element 5 has the same configuration as that of the second antenna element 6, and thus the description thereof is omitted here.
[0019]
As shown in FIG. 14B, the second antenna element 6 has an effective capacitance Ca between the radiating conductor 22 and the ground plane 21, an effective resistance Ra representing the radiating conductor 22, and an equivalent circuit as shown in FIG. For example, when the second antenna element 6 is covered with a user's hand, the human body has a higher dielectric constant than air, so that the dielectric constant is effective. As the value of the capacitance Ca increases, the input impedance Z2 of the second antenna element 6 approaches 0 [Ω].
[0020]
In this case, when the input impedance Z of the entire array antenna is calculated according to the expression (3), when the input impedance Z2 of the second antenna element 6 becomes 0 [Ω], the input impedance Z of the entire array antenna is 0 [Ω. ] become.
[0021]
In practice, when the second antenna element 6 is covered and affected by the user's hand, the wireless communication device 20 uses the actual use indicated by M1 of the ▽ mark as shown in the Smith chart of FIG. The input impedance Z2 of the second antenna element 6 at a frequency of 2.04 [GHz] indicates a value in the vicinity of 0 [Ω] near the outermost periphery farthest from the center.
[0022]
As a result, in the wireless communication device 20, the input impedance Z of the entire array antenna is greatly separated from the impedance ZM (50 [Ω]) of the wireless circuit unit 11, so that the reflection coefficient becomes a value close to “1” and almost no power is consumed. It will be in the state of total reflection and will not operate normally as an antenna.
[0023]
As described above, when either the first antenna element 5 or the second antenna element 6 is affected by a nearby substance, the radio communication apparatus 20 is good because the input impedance Z of the entire array antenna deteriorates. There was a problem that the wireless communication environment could not be maintained.
[0024]
Further, as shown in FIG. 16 in which the same reference numerals are assigned to corresponding parts to FIG. 12, the wireless communication device 30 is configured by a Wilkinson distributor or the like instead of the branch conductor 9 of the wireless communication device 20 (FIG. 12). When the power divider 31 having the equal divider configuration is used, the power supplied from the transmission circuit 12 of the wireless circuit unit 11 by the power divider 9 is equally distributed by 50%, and then the first antenna element 5 and Transmission is performed via the second antenna element 6.
[0025]
However, the wireless communication device 30 has a problem that the circuit scale becomes larger than that of the wireless communication device 20 using the mere branch conductor 9 by using the power distributor 31 that is an equal distributor.
[0026]
Also, in the wireless communication device 30, for example, when the second antenna element 6 is affected by some nearby substance and the antenna characteristics are deteriorated so that it cannot operate normally as an antenna, the power distributor 31 is always powered. Is equally distributed, the power supplied to the second antenna element 6 that has become unable to operate normally cannot be distributed to the first antenna element 5, and half the power of the entire array antenna. There is a problem in that a good wireless communication environment cannot be maintained due to loss of data.
[0027]
The present invention has been made in consideration of the above points, and is a small-sized device capable of maintaining a good wireless communication environment by preventing deterioration of the characteristics of the entire antenna even when any of a plurality of antenna elements is affected. A wireless communication device is proposed.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the wireless communication apparatus of the present invention operates in the same frequency band. And a first plate-shaped inverted F antenna. Antenna element Is provided in the lower part on the front side inside the casing, and the second antenna element made of a plate-like inverted F antenna is provided in the upper part on the rear side in the casing. According Without mutual coupling Configured array Ante With na , array antenna And the first antenna element and the second antenna element in Branch conductors connected to and through the branch conductors array antenna To the first and second antenna elements A wireless circuit unit for supplying power; array antenna First antenna element and second antenna element in And a branch conductor, First Antenna element And second antenna element When one of the above is affected by a nearby substance, First antenna element or second antenna element As a distributed constant circuit selected for a predetermined electrical length that shifts the phase of the feed current to bring the input impedance of the 1st coaxial cable and 2nd coaxial cable And First Antenna element Or second antenna element When one of the above is affected by nearby substances, 1st coaxial cable and 2nd coaxial cable Of those affected by the neighboring substances via First Antenna element Or second antenna element Input impedance approaches infinity, array Ante NA When the input impedance of the body approaches the impedance of the wireless circuit unit, The second one that is not affected by the neighboring substances Antenna element Or first antenna element It is made to operate as an antenna while suppressing reflection when power is supplied to the antenna.
The wireless communication device of the present invention operates in the same frequency band. And a first plate-shaped inverted F antenna. Antenna element Is provided in the lower part on the front side inside the casing, and the second antenna element made of a plate-like inverted F antenna is provided in the upper part on the rear side in the casing. According Without mutual coupling Configured array Ante With na , array antenna And the first antenna element and the second antenna element in Branch conductors connected to and through the branch conductors array antenna To the first and second antenna elements A wireless circuit unit for supplying power; array antenna First antenna element and second antenna element in And a branch conductor, First Antenna element And second antenna element When one of the above is affected by a nearby substance, First antenna element or second antenna element Chip component as a distributed constant circuit selected for a predetermined electrical length that shifts the phase of the feed current to bring the input impedance of the First Antenna element Or second antenna element When one of the above is affected by a neighboring substance, the one affected by the neighboring substance via a chip part First Antenna element Or second antenna element Input impedance approaches infinity, array Ante NA When the input impedance of the body approaches the impedance of the wireless circuit unit, The second one that is not affected by the neighboring substances Antenna element Or first antenna element It is made to operate as an antenna while suppressing reflection when power is supplied to the antenna.
[0029]
Thereby, in the wireless communication device, A first composed of a plate-like inverted F antenna constituting an array antenna Antenna element Is provided in the lower part on the front side inside the casing, and the second antenna element made of a plate-like inverted F antenna is provided in the upper part on the rear side in the casing. According Because it is configured in a miniaturized state with no mutual coupling, it is difficult to be affected in advance by mutual interference. , First antenna element or second antenna element When one of the above is affected by nearby substances, 1st coaxial cable and 2nd coaxial cable Or the one affected by the neighboring material through the chip parts First Antenna element Or second antenna element Input impedance approaches infinity, array Ante NA When the input impedance of the body approaches the impedance of the wireless circuit unit, The second one that is not affected by the neighboring substances Antenna element Or first antenna element It can be operated as an antenna by suppressing reflection when feeding to array Ante NA Radio waves can be radiated efficiently by preventing deterioration of body characteristics. In wireless communication devices, the use of branch conductors makes it possible to First Antenna element Or second antenna element Even when the device no longer functions as an antenna, First Antenna element Or second antenna element The power to be supplied to the other via the branch conductor Second Antenna element Or first antenna element Can be sorted So radiation efficiency can be increased with a simple configuration .
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
(1) Principle
In the conventional wireless communication device 20 (FIG. 12), for example, the input impedance Z1 of the first antenna element 5 and the input impedance Z2 of the second antenna element 6 are 100 [Ω], respectively, When the antenna element 6 is covered and the input impedance Z2 of the second antenna element 6 becomes close to 0 [Ω], the input impedance Z of the entire array antenna becomes the impedance ZM (50 [Ω] of the radio circuit unit 11. ]) And the reflection coefficient becomes a value close to “1”, the power is almost totally reflected and the antenna does not operate.
[0032]
For this reason, in the wireless communication apparatus of the present invention, for example, even when the second antenna element is covered by the user's hand, if the input impedance Z2 of the second antenna element can be made close to infinity, the array antenna It is considered that the entire input impedance Z can be maintained at a value substantially close to the impedance ZM of the wireless circuit unit 11 and the reflection coefficient can be brought close to “0” to operate normally as an antenna.
[0033]
That is, in the wireless communication apparatus of the present invention, when the second antenna element is covered by the user's hand, the input impedance Z of the entire array antenna when the input impedance Z2 of the second antenna element is made infinite. When the denominator and numerator of equation (3) are divided by the input impedance Z2, respectively, equation (3) becomes
[0034]
[Expression 4]

[0035]
It is represented by
[0036]
And the equation (4) is
[0037]
[Equation 5]

[0038]
When the input impedance Z2 of the second antenna element is infinite, the expression (5) is
[0039]
[Formula 6]

[0040]
It is represented by
[0041]
As described above, when the second antenna element is covered with the user's hand, the wireless communication apparatus has an infinite input impedance Z2 of the second antenna element. Z is substantially equivalent to the input impedance Z1 of the first antenna element.
[0042]
Therefore, the wireless communication apparatus can be seen from the Smith chart (FIG. 13 or FIG. 15) when the input impedance Z of the entire array antenna becomes equivalent to the input impedance Z1 (100 [Ω]) of the first antenna element. Since the reflection coefficient is surely below “1”, power can be transmitted and the antenna can be operated.
[0043]
Therefore, when considered on the Smith chart (FIG. 13), the angle from the horizontal axis indicating the input impedance with the distance from the center being the amplitude of the reflection coefficient represents the phase (dφ). It is considered that the phase should be such that the input impedance Z2 of the second antenna element approaches infinity when the antenna element is covered with a hand.
[0044]
(2) Configuration of wireless communication apparatus according to the present invention
As shown in FIG. 1, in which parts corresponding to those in FIG. A predetermined electric length which is a distributed constant circuit as a feeder line, without using the power distributor 31 (FIG. 16) which is an equal distributor in order to reduce the size. The first antenna element 5 and the second antenna element 6 and the branch conductor 9 are electrically connected via the coaxial cables 51 and 52.
[0045]
Here, as shown in FIG. 2 in which parts corresponding to those in FIG. 14A are assigned the same reference numerals, the first antenna element 5 and the second antenna element 6 are composed of a ground ground plane 21 and the ground ground plane 21. And a radiation conductor 22 having a peripheral length (2L1 + 2L2) of ½ of the wavelength λ is short-circuited via a short-circuit plate 23 and is placed at a predetermined position on the radiation conductor 22. Power is supplied through the coaxial cables 51 and 52.
[0046]
Further, as shown in FIG. 3, coaxial cables 51 and 52 as feed lines are constituted by an outer conductor 61 and an inner conductor 62, and the first antenna element 5 and the second antenna element 6 are connected via the inner conductor 62. In addition to supplying power to the radiation conductor 22, the outer conductor 61 is short-circuited to the ground base plate 21.
[0047]
The coaxial cables 51 and 52 are used even when the effective capacitance Ca is larger than that during normal use due to the first antenna element 5 and the second antenna element 6 being covered with hands. A predetermined phase that shifts the phase of the feeding current (hereinafter referred to as the feeding phase) so that the input impedances Z1 and Z2 of the first antenna element 5 and the second antenna element 6 approach infinity, respectively. Selected for electrical length.
[0048]
That is, if the electrical length of the coaxial cables 51 and 52 corresponds to the wavelength λ, the phase shift amount is “0”. If the electrical length is shorter (or longer) than the wavelength λ, the corresponding amount is increased. Thus, the first antenna element 5 and the second antenna element 6 are supplied in a state where the feeding phase is transferred.
[0049]
The coaxial cables 51 and 52 may be loaded with a dielectric having a predetermined dielectric constant inside the outer conductor 61. In this case, the cable length is shortened by that amount due to the wavelength shortening effect of the dielectric. be able to.
[0050]
By the way, the coaxial cables 51 and 52 have the input impedances Z1 and Z2 of the first antenna element 5 and the second antenna element 6 when the first antenna element 5 and the second antenna element 6 are covered with hands. The feed phase is shifted so that each approaches infinity, but since the half cycle of the feed phase corresponds to one cycle of the reflection coefficient, the actual phase shift amount λ / 4π · dφ ( In addition to dφ: arc degree representing the actual phase shift amount), it can be expressed as a value obtained by adding the corresponding phase shift amount of n · λ / 2 (n = 0, 1, 2,...).
[0051]
Therefore, in the coaxial cables 51 and 52, the electrical length is expressed by the following formula.
[0052]
[Expression 7]

[0053]
It is represented by
[0054]
In such a wireless communication device 50, in the state where the coaxial cables 51 and 52 selected as the predetermined electric length as the phase shift means are connected to the first antenna element 5 and the second antenna element 6, respectively, When no influence is given, the locus of the impedance Z2 of the second antenna element 6 is represented by a Smith chart as shown in FIG.
[0055]
In this case, in the second antenna element 6, the input impedance Z2 at the use frequency of 2.04 [GHz] indicated by M1 of the ▽ mark shows a value close to 50 [Ω] at the center.
[0056]
Next, the wireless communication device 50 is connected to the first antenna element 5 and the second antenna element 6 with coaxial cables 51 and 52 selected to have a predetermined electrical length as phase shift means, respectively, by the user's hand. When the second antenna element 6 is covered, the locus of the input impedance Z2 of the second antenna element 6 is represented by a Smith chart as shown in FIG.
[0057]
In this case, in the second antenna element 6, the input impedance Z2 at the use frequency of 2.04 [GHz] indicated by M1 of the ▽ mark shows a value close to infinity.
[0058]
Accordingly, the wireless communication device 50 is configured so that the first antenna element 5 and the second antenna element 6 are connected to the first antenna element 5 while the coaxial cables 51 and 52 selected to have a predetermined electrical length are connected as the phase shift means. When the 5 and the second antenna elements 6 are not affected by the nearby substances at all, the locus of the input impedance Z as the entire array antenna is represented by a Smith chart as shown in FIG.
[0059]
In this case, in the wireless communication device 50, the input impedance Z of the entire array antenna at a use frequency of 2.04 [GHz] indicated by M1 of the ▽ mark shows a value close to 50 [Ω] at the center.
[0060]
At this time, as the antenna radiation efficiency of the wireless communication device 50, as shown in FIG. 7, the radiation efficiency of the first antenna element 5 and the second antenna element 6 is -3 [dB] (that is, 50 [%]). This shows that 50 [%] are equally distributed and emitted.
[0061]
On the other hand, in the wireless communication device 50, for example, the second antenna element 5 and the second antenna element 6 are connected to the coaxial cables 51 and 52, which are selected to have a predetermined electrical length as the phase shift means, respectively. When the antenna element 6 is covered with the user's hand, the locus of the input impedance Z as the entire array antenna is represented by a Smith chart as shown in FIG.
[0062]
In this case, in the wireless communication device 50, the input impedance Z of the entire array antenna at the use frequency 2.04 [GHz] indicated by M1 of the ▽ mark is slightly apart from the center 50 [Ω], but still shows a fairly close value. Therefore, the array antenna as a whole does not become completely inoperable.
[0063]
Therefore, as the antenna radiation efficiency of the wireless communication device 50, as shown in FIG. 9, the power supplied to the second antenna element 6 is reduced, and the power is distributed to the first antenna element 5. Thus, the radiation efficiency of the first antenna element 5 becomes approximately 0 [dB] (that is, 100 [%]).
[0064]
As described above, in the wireless communication device 50 of the present invention, even when the second antenna element 6 is covered and affected by the user's hand, the input impedance Z as the entire array antenna is 0 [Ω]. Rather, it can be operated as an antenna without generating power reflection in the state close to the impedance ZM of the radio circuit unit 11.
[0065]
(3) Operation and effect
In the above configuration, the wireless communication device 50 connects the first antenna element 5 and the second antenna element 6 to the branch conductor 9 through coaxial cables 51 and 52 selected as a predetermined electric length as phase shifting means. By doing so, for example, even when the second antenna element 6 is affected by a nearby substance, the input impedance Z2 of the second antenna element 6 can be made close to infinity.
[0066]
As a result, the wireless communication device 50 can make the input impedance Z of the entire array antenna equivalent to the input impedance Z1 of the first antenna element 5 that is not affected by the neighboring substances, and as a result, the array antenna. The input impedance Z as a whole and the impedance ZM of the wireless circuit unit 11 can be brought close to each other so as to operate as an antenna without generating power reflection.
[0067]
At this time, the wireless communication device 50 can simplify the circuit configuration correspondingly by using the branch conductor 9 without using the power distributor.
[0068]
Further, the wireless communication device 50 uses the simple branch conductor 9 so that when the input impedance Z2 of the second antenna element 6 affected by the nearby substance approaches infinity and it becomes difficult to supply power. Thus, the amount of power supplied to the second antenna element 6 can be distributed and supplied to the first antenna element 5, and thus good wireless communication can be achieved without losing half of the power of the entire array antenna. The environment can be maintained.
[0069]
According to the above configuration, the wireless communication device 50 connects the first antenna element 5 and the second antenna element 6 and the branch conductor 9 via the coaxial cables 51 and 52 that are selected to have a predetermined electrical length as the phase shift means. As a result of the connection, even when the second antenna element 6 is affected by nearby substances, the input impedance Z of the entire array antenna is reflected in the state close to the impedance ZM of the wireless circuit unit 11. By operating as an antenna without generating it, a favorable wireless communication environment can be maintained.
[0070]
(4) Other embodiments
In the above-described embodiment, the case where the wireless communication apparatus 50 uses an array antenna configured by two antenna elements, the first antenna element 5 and the second antenna element 6, has been described. The present invention is not limited to this, and an array antenna composed of about three or four antenna elements may be used.
[0071]
Also in this case, when one antenna element is affected by a nearby substance as in the above-described embodiment, the input impedance of the antenna element is selected by a coaxial cable selected to have a predetermined electrical length as the phase shift means. Should be made close to infinity.
[0072]
In the above-described embodiment, the case where the coaxial cables 51 and 52 formed of distributed constant circuits selected for a predetermined electrical length are used as the phase shift means has been described. However, the present invention is not limited to this, and FIG. 10 (A) and 10 (B) are used in place of the coaxial cables 51 and 52, chip components 55 and 56 composed of a lumped constant circuit of a capacitor and a coil equivalently represented as the coaxial cables 51 and 52. You may do it.
[0073]
By the way, when the first antenna element 5 and the second antenna element 6 are covered with hands, the input impedances Z1 and Z2 of the first antenna element 5 and the second antenna element 6 approach infinity, respectively. The phase of the transmission signal is shifted as described above. However, since the chip components 55 and 56 used instead of the coaxial cables 51 and 52 have opposite phase shift directions, the actual phase shift amount λ / 4π · In addition to dφ (dφ: arc degree representing the actual phase shift amount), the phase shift amount of n · λ / 2 (n = 0, 1, 2,...) corresponding to a half cycle of the feeding phase is added or subtracted. Can be shown as
[0074]
Therefore, in the chip parts 55 and 56, the electrical length is expressed by the following formula.
[0075]
[Equation 8]

[0076]
It is represented by
[0077]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the plate-like inverted F antenna is used for the first antenna elements 5 and 6 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the gap between the radiation conductor and the ground ground plane is described. Other various antenna elements such as a helical antenna may be used as long as they have a capacitance.
[0078]
Further, in the above-described embodiment, the case where the array antenna configured by the first antenna element 5 and the second antenna element 6 is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of antennas are used. Other various antennas such as a Yagi antenna may be used as long as they are constituted by elements.
[0079]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the coaxial cables 51 and 52 formed of distributed constant circuits are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and other various distributed constant circuits such as waveguides. May be used.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the wireless communication device of the present invention, A first composed of a plate-like inverted F antenna constituting an array antenna Antenna element Is provided in the lower part on the front side inside the casing, and the second antenna element made of a plate-like inverted F antenna is provided in the upper part on the rear side in the casing. According Because it is configured in a miniaturized state with no mutual coupling, it is difficult to be affected in advance by mutual interference. , First antenna element or second antenna element When one of the above is affected by nearby substances, 1st coaxial cable and 2nd coaxial cable Or the one affected by the neighboring material through the chip parts First Antenna element Or second antenna element Input impedance approaches infinity, array Ante NA When the input impedance of the body approaches the impedance of the wireless circuit unit, The second one that is not affected by the neighboring substances Antenna element Or first antenna element It can be operated as an antenna by suppressing reflection when feeding to array Ante NA Radio waves can be radiated efficiently by preventing deterioration of body characteristics. In addition, according to the wireless communication device of the present invention, the use of the branch conductor allows one of the influences of the nearby substance to be affected. First Antenna element Or second antenna element Even when the device no longer functions as an antenna, First Antenna element Or second antenna element The power to be supplied to the other via the branch conductor Second Antenna element Or first antenna element Can be sorted So radiation efficiency can be increased with a simple configuration .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a wireless communication apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration of an antenna element.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a configuration of a coaxial cable.
FIG. 4 is a Smith chart showing impedance characteristics when the second antenna element connected to the phase shift means is not affected by nearby substances.
FIG. 5 is a Smith chart showing impedance characteristics when the second antenna element connected to the phase shift means is affected by a nearby substance.
FIG. 6 is a Smith chart showing impedance characteristics of the entire wireless communication device that is not affected by nearby substances.
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing antenna radiation efficiency of a wireless communication device that is not affected by nearby substances.
FIG. 8 is a Smith chart showing impedance characteristics of the entire wireless communication device affected by nearby substances.
FIG. 9 is a characteristic curve diagram showing antenna radiation efficiency of a wireless communication device affected by nearby substances.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of phase shifting means in another embodiment.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an antenna arrangement of a conventional portable wireless device.
FIG. 12 is a block diagram showing a circuit configuration (1) of a conventional wireless communication device.
FIG. 13 is a Smith chart showing impedance characteristics of a second antenna element that is not affected by nearby substances.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration of a second antenna element.
FIG. 15 is a Smith chart showing impedance characteristics of a second antenna element affected by a nearby substance.
FIG. 16 is a block diagram showing a circuit configuration (2) of a conventional wireless communication device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Portable radio | wireless machine, 5 ... 1st antenna element, 6 ... 2nd antenna element, 9 ... Branch conductor, 10 ... Duplexer, 11 ... Radio circuit part, 12 ... Transmission circuit, 13 ... Receiving circuit, 21 ... Ground base plate, 22 ... Radiation conductor, 23 ... Short-circuit plate, 51, 52 ... Coaxial cable, 55, 56 ... Chip component, 61 ... Outer conductor, 62 ... Inner conductor .

Claims (2)

A first antenna element that operates in the same frequency band and is a plate-shaped inverted F antenna is provided at the lower part on the front side inside the housing, and a second antenna element that is the plate-shaped inverted F antenna is a back surface inside the housing. an array antenna comprised in the absence of O Ri interconnected with each other that are provided on the side upper,
A branch conductor electrically connected to the first antenna element and the second antenna element in the array antenna;
A wireless circuit unit that feeds power to the first antenna element and the second antenna element in the array antenna via the branch conductor;
When the array antenna is provided between the first antenna element and the second antenna element and the branch conductor, respectively, and one of the first antenna element and the second antenna element is affected by a nearby substance. The distributed constant circuit selected to have a predetermined electrical length that shifts the phase of the feeding current so that the input impedance of the first antenna element or the second antenna element that is affected by the neighboring substance is brought close to infinity. A first coaxial cable and a second coaxial cable as
When any of the first antenna element or said second antenna element is affected by the nearby material, towards the first affected by the vicinity of substances via the first coaxial cable and second coaxial cable approaches one antenna element or the input impedance is infinite second antenna element, by the input impedance of the array antenna entire approaches the impedance of the radio circuit portion, the influence of the neighboring material from the wireless circuit section A wireless communication apparatus that operates as an antenna while suppressing reflection when power is supplied to the second antenna element or the first antenna element that is not received . A first antenna element that operates in the same frequency band and is a plate-shaped inverted F antenna is provided at the lower part on the front side inside the housing, and a second antenna element that is the plate-shaped inverted F antenna is a back surface inside the housing. an array antenna comprised in the absence of O Ri interconnected with each other that are provided on the side upper,
A branch conductor electrically connected to the first antenna element and the second antenna element in the array antenna;
A wireless circuit unit that feeds power to the first antenna element and the second antenna element in the array antenna via the branch conductor;
When the array antenna is provided between the first antenna element and the second antenna element and the branch conductor, respectively, and one of the first antenna element and the second antenna element is affected by a nearby substance. The distributed constant circuit selected to have a predetermined electrical length that shifts the phase of the feeding current so that the input impedance of the first antenna element or the second antenna element that is affected by the neighboring substance is brought close to infinity. With chip parts as
When any one of the first antenna element or said second antenna element is affected by the nearby material, the chip above person affected by the vicinity of substances through the component first antenna element or the second input impedance of the antenna element approaches infinity, by the input impedance of the array antenna entire approaches the impedance of the radio circuit portion, towards said first unaffected by the proximity substance from the radio circuit section A radio communication apparatus that operates as an antenna while suppressing reflection when power is supplied to two antenna elements or the first antenna element .

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