JP5263998B2 - Ｍｉｍｏ通信用アンテナなどの複数アンテナを備えたデータ通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、複数アンテナを備えたデータ通信端末に関し、特にＭＩＭＯ通信やダイバーシティ通信などのようなマルチアンテナ通信に適用して好適なデータ通信端末に関する。

ＭＩＭＯ(Multi-Input Multi-Output)通信技術は、使用周波数帯域を増加させることなく、通信速度を高速にできると共に、システムの総合的なスループットの向上を図り得る技術である。他方、近年、携帯電話機やデータ通信端末（「データ通信カード」と通称されることもある。）の分野においては、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる通信技術の研究開発が進められている。ＭＩＭＯ通信技術は、このＬＴＥに適用して、データ伝送の高速化を図り得る通信技術として、期待されている。

これら携帯電話機やデータ通信端末は小型化が進んでいる。小型化を図る携帯電話機やデータ通信端末では、アンテナについても外部可動式アンテナ（伸縮式長さ可変ホイップアンテナ等）ではなく、小型の内蔵アンテナが求められる。他方、ＭＩＭＯ通信などの複数アンテナを使用した通信では、アンテナ相互の干渉を抑制して、アンテナ相互のアイソレーションを確保し、ひいては所用の通信品質を得るために、アンテナ相互の距離をとる必要がある。しかしながら、端末の小型化は、アンテナ相互を十分に離間させて、アンテナ相互のアイソレーションを確保することを難しくしている。このため、アンテナ配置によっては、通信相手のアンテナとの位置関係に応じて、ＭＩＭＯ通信の品質劣化が生じる場合がある。

１つの筐体に２つの無線機を備え、これら２つの無線機それぞれに設けられた第１および第２のアンテナにより異なる周波数をそれぞれが送受信するようにした移動体通信端末の例が特許文献１（特開２００７−３７１７０）に開示されている。この移動体通信端末は、アンテナ間の相互干渉を軽減するために、第１および第２のアンテナを筐体の長手方向に対し異なる端部にそれぞれ配置している（特許文献１における明細書の段落００５９並びに図１，２，７，９及び１０参照）。

更に、特許文献１の移動体通信端末では、第１の送受信アンテナ（５０１）等を実装したプリント基板（５０３）と、第２の送受信アンテナ（５０２）等を実装したプリント基板（５０４）とを別基板として個別に配設することにより、第１と第２の無線機のグラウンドパターンを互いに物理的に分離させ、両プリント基板間のグラウンドパターン上を流れる電流の経路を断ち、電波干渉を軽減できるとしている（特許文献１における明細書の段落００９０及び図７参照）。

特開２００７−３７１７０（段落００５６−００９５、図１−１０、要約）

データ通信カード等と通称されるデータ通信端末は、ＵＳＢ規格などのコネクタを端部に備え、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を無線ＮＡＮに接続するために、そのコネクタをＰＣのコネクタに直接に、即ちケーブを介在させること無く、嵌合させて用いられることが多い。このようにデータ通信端末のコネクタをＰＣのコネクタに直接に接続することにより、データ通信端末とＰＣとは物理的に一体な物として取り扱うことができる。

ＭＩＭＯ通信をするデータ通信端末は、複数のアンテナを備えるし、またアンテナそれぞれに付属させてマッチング回路等の電子回路を有する。このような構成のデータ通信端末では、複数の筐体で構成し、それら複数の筐体をスライド可能に連結した構造とし、非使用時（非通信時）における外形寸法をできるだけ小さくするために、それら複数の筐体を互いに重なり合うように各筐体をスライドさせ、使用時（通信時）にだけそれら複数の筐体が互いに重なり合わないように各筐体をスライドさせ得る構造が望まれる。

このように、データ通信端末をスライド構造で連結された複数の筐体で構成すると、手で把持するのを容易にするという要請から、外形はスライド方向に長い形状とすることが望ましい。また、このような形状のスライド構造のデータ通信端末をＰＣに直接に接続できるようにするために、ＵＳＢ規格などのコネクタを設けようとすると、長い形状の複数の筐体における長手方向（スライド方向）の端にそのコネクタを設けることが、コネクタの着脱の容易性確保の要請から、好ましい。

ところが、上述した特許文献１の通信端末では、アンテナ間の相互干渉を軽減するために、第１および第２のアンテナを筐体の長手方向における互いに異なる端部にそれぞれ配置しているので、筐体の長手方向の端部にＵＳＢ規格などのコネクタを設け、そのコネクタをＰＣのコネクタに直接に嵌合することにより、通信端末をＰＣと一体構造の物として扱えるようにすることができない。

また、ＭＩＭＯ通信用データ通信端末は、アンテナは２つではなく、３つ又はそれ以上備えることもある。特許文献１の通信端末では、第１および第２のアンテナを筐体の長手方向に対し異なる端部にそれぞれ配置するので、この条件を満たすためにアンテナは最大２個までしか備えることができない。したがって、特許文献１の通信端末は、アンテナを３つ又はそれ以上備えるＭＩＭＯ通信用データ通信端末には適用できない。

（本発明の目的）
そこで、本発明は、非使用時（非通信時）における外形寸法が小さく、ＰＣに直接に嵌合可能で、ＰＣのコネクタとの着脱が容易な位置にコネクタを設けることのできるデータ通信端末の提供を目的とする。また、本発明は、３つ又はそれ以上のアンテナを備えたときもアンテナ間の相互干渉を軽減できるデータ通信端末の提供を他の目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明によるデータ通信端末は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

本発明によるデータ通信端末は、
所定方向に互いにスライド可能な第１乃至第ｎ（ｎは２又は２以上の整数）の筐体を有し、
前記第１乃至第ｎの筐体には、前記所定方向における一方の側の端部に第１乃至第ｎのアンテナがそれぞれ配置してあり、
前記第１乃至第ｎの筐体が通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第１乃至第ｎのアンテナは、前記所定方向に関する位置を互いに異にする
ことを特徴とする。

本発明のデータ通信端末によれば、非使用時（非通信時）における外形寸法が小さく、ＰＣに直接に嵌合可能で、ＰＣのコネクタとの着脱が容易な位置にコネクタを設けることのできるデータ通信端末を提供できる。また、本発明のデータ通信端末によれば、３つ又はそれ以上のアンテナを備えたときも、アンテナ間の相互干渉を軽減できる。

本発明の一実施形態であるデータ通信端末の非通信時における外観を示す斜視図（Ａ）、およびそのデータ通信端末のデータ通信時における外観を示す斜視図（Ｂ）である。 図１のデータ通信端末の構成を示すブロック回路図である。 図１のデータ通信端末によりデータ通信を行うときの操作手順を示す流れ図である。

以下、本発明によるデータ通信端末の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明によるデータ通信端末は、所定方向に互いにスライド可能な第１乃至第ｎ（ｎは２又は２以上の整数）の筐体を有し、これら第１乃至第ｎの筐体には、その所定方向における一方の側の端部に第１乃至第ｎのアンテナをそれぞれ配置し、それら第１乃至第ｎの筐体が通信可能状態に互いにスライドされたとき、第１乃至第ｎのアンテナは、その所定方向に関する位置を互いに異にしている。

より具体的には、本発明のデータ通信端末は、スライド構造により所定方向に互いにスライド（摺動）可能なｎ個の筐体を有してなり、それらｎ個の筐体における所定方向の片方の端部にそれぞれ１個のアンテナを備え、全体でｎ個のアンテナを備えるが、ｎ個の筐体が通信可能状態に互いにスライドされたとき、それらｎ個のアンテナは所定方向に関する位置を互いに異にする。すなわち、通信可能状態では、所定方向に平行な平面にそれらアンテナを投影したとき、それらアンテナは、その所定方向に関して、互いに異なる位置にある。

スライド可能に組み合わされた複数の筐体を有する構造では、個々の筐体をスライド方向（前述の「所定方向」）に長い形とし、それら複数の筐体を組み合わせた全体の形状をスライド方向に長い形にすることで、手で把持することを容易にすることができる。このように、複数の筐体それぞれの形をスライド方向に長くし、しかもそれら複数の筐体には片方の端部にそれぞれアンテナが設けてある。これら複数の筐体が通信可能状態に互いにスライドされたとき、各筐体の片方の端部に備えられたアンテナは、スライド方向において互いに異なる位置に配置され、互いに離間しているから、それら複数アンテナ相互の電波干渉を軽減できる。

更に、このように互いにスライド可能なように複数の筐体を組み合わせてなる本発明のデータ通信端末では、それら筐体のうちの１つにおける他方の端（アンテナとは反対側の端）にＵＳＢ規格などのコネクタを設けることができる。かくの如くに筐体の端に設けられたコネクタは、ＰＣのコネクタに直接に（ケーブルを介在させることなく。）容易に嵌合させることができる。そこで、本発明のデータ通信端末においては、複数の筐体のうちの１つの筐体におけるスライド方向の端にコネクタを設け、このデータ通信端末をＰＣと一体構成とすることが容易にできる。この本発明のデータ通信端末とＰＣとの一体構成を用いれば、ＰＣから出力されたデータを本発明のデータ通信端末により変調して電波で通信の相手方に送信し、或いは通信の相手方から送信された電波の受信・復調を本発明のデータ通信端末で行い、復調により得たデータをＰＣに送ることが容易にできる。このように、本発明のデータ通信端末を、コネクタで直接にＰＣに接続して、ＰＣとの一体構成で用いるとき、ケーブルで接続された無線通信装置を用いることなく、ＰＣに無線通信機能を簡易に付与することができる。しかも、この一体構成では、本発明のデータ通信端末におけるコネクタとアンテナとは、そのデータ通信端末の筐体においてスライド方向関する互いに反対側の端部に配置されるので、そのアンテナは、コネクタが直接に嵌合されるＰＣから可能な最大距離だけ離間される。そこで、ＰＣから漏れる雑音電波がそのアンテナに干渉する度合いを最低限に抑制できる。

本発明では、互いにスライド可能な筐体を３個またはそれ以上とし、それら各筐体に備えられるアンテナを用いたＭＩＭＯ通信やダイバーシティ通信が可能である。３個またはそれ以上であっても、それらアンテナは、通信状態ではスライド方向において互いに位置を異にするので、アンテナ間相互の干渉を軽減することができる。

（図面を参照した実施形態の詳細説明）
次に、図面を参照して、本発明を一層具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるＭＩＭＯ通信用のデータ通信端末を示す。この実施形態は、前述のｎが"２"であり、前述のｉが"１"である構成の例である。図１（Ａ）は、そのデータ通信端末の非通信時における外観を示す斜視図、同図（Ｂ）はそのデータ通信端末のデータ通信時における外観を示す斜視図である。図１のデータ通信端末は筐体１および筐体２をスライド可能に組み合わせてなる。筐体１および２は、プリント基板に電子部品およびスライド用の機構部品を搭載しており、それらの長手方向（図の横方向）に手動操作により互いにスライド可能である。すなわち、筐体１および２の長手方向はそのスライド方向（前述の「所定方向」に相当。）である。筐体１および２は、その長手方向の片端部（図の左側端部）にアンテナ１１および１２をそれぞれ有する。筐体１は、その他端部（図の右側端部）に、ＵＳＢインターフェース（前述の「コネクタ」に相当。）３を固定的に有している。

筐体１および２の長手方向の寸法は同じである（筐体１の長さは、ＵＳＢインターフェース３の長さを含むものとする。）。筐体１および２は、非使用時（非通信時）には図１（Ａ）の如くに互いの端を揃えて最短長さとなるように、互いにスライドされ、この状態で収納される。筐体１および２は、使用時（通信時）には、図１（Ｂ）の如くに互いにスライドされる。この状態では、アンテナ１１とアンテナ２１との位置は長手方向において互いに異なり、互いの離隔距離が可能な最大な大きさになる。本実施の形態では、アンテナ１１及び２１は、ＵＳＢインターフェース３の長さだけ互いに離隔されている。

図２は、図１のデータ通信端末の構成を示すブロック回路図である。筐体１には、アンテナ１１、アンテナマッチング回路部１２およびＭＩＭＯ変復調部２３が内蔵されている。そのＭＩＭＯ変復調部２３には、ＵＳＢインターフェース３が固定されている。このＵＳＢインターフェース３はＭＩＭＯ変復調部２３の内部回路に接続されている。筐体２には、アンテナ２１およびアンテナマッチング回路部２２が内蔵されている。ＵＳＢインターフェース３は、通信時には図１（Ｂ）の如くに筐体２の他端（図１における右端。）から突出する。このように筐体２の他端から突出したＵＳＢインターフェース３は、ＰＣのＵＳＢインターフェースと軸及び回転角度を揃えるのが容易であるので、ＰＣのＵＳＢインターフェースに直接に容易に嵌合できる。同様に、ＵＳＢインターフェース３は、ＰＣ側のＵＳＢインターフェースから取り外すことも容易である。即ち、本実施の形態では、ＵＳＢインターフェース３とＰＣ側のＵＳＢインターフェースとの着脱が容易である。このように、本実施形態では、ＵＳＢインターフェース３をＰＣ側のＵＳＢインターフェースに直に嵌合でき、両者間接続用のケーブルを必要としないので、本実施形態のデータ通信端末をＰＣと一体的に結合できる。

ＵＳＢインターフェース３をＰＣのＵＳＢインターフェースに嵌合することにより、図１のデータ通信端末におけるＭＩＭＯ変復調部２３は、ＰＣ側のＵＳＢインターフェース及びＵＳＢインターフェース３経由でＰＣから送られるデータを受け、このデータで変調した高周波の変調信号を生成する。この変調信号は、アンテナマッチング回路部１２および２２を経由して、アンテナ１１および２１からそれぞれ空間に送信される。

図３は、図１のデータ通信端末によりデータ通信を行うときの操作手順を示す流れ図である。まず、データ通信を開始するか否かを決める（ステップＳ１）。データ通信を開始するときは（ステップＳ１においてＹＥＳを選択。）、筐体１および２を互いにスライドさせ、ＵＳＢインターフェース３を図１（Ｂ）の如くに筐体２の他端（図１の右端）から突出させる（ステップＳ２）。次に、ＵＳＢインターフェース３をＰＣのＵＳＢインターフェースに嵌合させ、図１のデータ通信端末をＰＣに接続する（ステップＳ３）。このとき、ＭＩＭＯ変復調部２３は、ＰＣに接続され、ＵＳＢインターフェース３及びＰＣ側のＵＳＢインターフェースを介して、ＰＣとの間でデータの授受が可能となり、データ通信が開始される（ステップＳ４）。そして、データ通信を終了するか否かが判断される（ステップＳ５）。ステップＳ５においてデータ通信を終了しないときは（ステップＳ５においてＮＯを選択。）、ステップ４に戻り、データ通信を継続する。データ通信を終了するときは（ステップＳ５においてＹＥＳを選択。）、筐体１および２を互いにスライドさせ、筐体１および２の片端（図１の左端）を揃え、ＵＳＢインターフェース３の右端を筐体２の他端（図１の右端）に揃え、図１（Ａ）の如くに、図１のデータ通信端末を最短の形状とする（ステップＳ６）。図１のデータ通信端末は、最短の形状とされたとき、収納に適した形態となる。

本実施の形態では、図３のステップＳ２で筐体１及び２を図１（Ｂ）に示す如くにスライドさせ、通信可能状態にしたとき、アンテナ１１と２１とは可能な最も大きい距離だけ互いに離隔される。アンテナ１１と２１との離隔距離は、図１（Ａ）の状態から図１（Ｂ）の状態へ筐体１および２をスライドするときに、スライド距離を必要な程度まで確保できるように、筐体１及び２をスライド可能に組み合わせる構造（スライド構造）を設計することにより、必要な程度に適切に設定できる。したがって、本実施の形態においてはアンテナ１１及び２１相互の干渉を必要な程度まで低減できるので、本実施の形態に求められているＭＩＭＯ通信の品質を確保するのが容易である。

本実施の形態では、スライド構造により筐体１および２を組み合わせ、それら筐体１および２で構成される全体（本実施の形態のデータ通信端末）の長さを、非通信時には最短に短縮できる。そこで、非使用時の寸法を小さくできるので、収納のための所要空間を小さくできる。

また、本実施の形態では、アンテナ１１および２１は、筐体１および２にそれぞれ固定される。前述の特許文献１では、一方のアンテナ（２０１，３０１，４０１，５０１）は外付けのモノポールアンテナであったが、本実施の形態では両アンテナ１１，１２を何れも内蔵アンテナとし、筐体１，２にそれぞれ固定できるので、この点でも、全体の寸法を小さくすることが可能である。

本実施の形態では、筐体１，２のスライド方向に関し、アンテナ１１，２１とＵＳＢインターフェース３とは筐体１，２における互いに反対側の端部に配置される。そこで、ＵＳＢインターフェース３をＰＣのＵＳＢインターフェースに直接に嵌合させることにより、本発明のデータ通信端末をＰＣと一体構成とし、本発明のデータ通信端末をＰＣの無線通信装置として用いたときも、アンテナ１１，２１はＰＣから可能な最も離れた位置に配置され、ＰＣから漏れる雑音電波がアンテナ１１，２１に干渉する度合いを可能な最低限に抑制できる。

また、本実施の形態は、筐体１，２をスライド可能に組み合わせてなるので、筐体１，２におけるグラウンドパターンを物理的に分離させることができる。筐体１，２におけるグラウンドパターンを物理的に分離することにより、筐体１のグラウンドパターンを流れる電流が筐体２のグラウンドパターンに流れ込むのを防ぎ、他方、筐体２のグラウンドパターンを流れる電流が筐体１のグラウンドパターンに流れ込むのを防ぎ得るので、他方の筐体内の電子回路やアンテナに互いに影響を与え合う伝導性干渉を軽減できる。

以上、本発明の好適な実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。

例えば、上述の実施の形態のデータ通信端末はマルチアンテナ型のＭＩＭＯ通信端末であった。しかし、本願発明は、複数のアンテナを有する各種の通信端末に適用でき、例えばダイバーシティ通信端末にも適用できる。また、上述の実施の形態ではデータ通信について説明したが、本願発明は音声通信にも適用できる。

上述の実施の形態は、互いにスライド可能な２個の筐体を有して構成されていた。しかし、本願発明では、互いにスライド可能な筐体を３個またはそれ以上とすることも可能である。前述の特許文献１に記載の通信端末では、プリント基板の両端に第１および第２のアンテナを配置することによりアンテナ間干渉を軽減するというアイデアを採用していたから、アンテナは２つに限定されるが、本発明では、互いにスライド可能な複数の筐体の数と同数のアンテナを設けてもアンテナ相互の干渉を軽減できるので、本発明ではアンテナの数に関して格別な制限はない。したがって、本発明では、アンテナが３個またはそれ以上であっても、アンテナ間相互の干渉を軽減することができる。

１，２ 筐体
３ ＵＳＢインターフェース
１１，２１ アンテナ
２１，２２ アンテナマッチング回路部
２３ ＭＩＭＯ変復調部

Claims (9)

1. 所定方向に互いにスライド可能な第１乃至第ｎ（ｎは２又は２以上の整数）の筐体を有し、
   前記第１乃至第ｎの筐体には、前記所定方向における一方の側の端部に第１乃至第ｎのアンテナがそれぞれ配置してあり、
   前記第１乃至第ｎの筐体が通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第１乃至第ｎのアンテナは、前記所定方向に関する位置を互いに異にし、
   前記第１乃至第ｎの筐体のうちの第ｉ（１≦ｉ≦ｎ）の筐体は前記所定方向における他方の端にコネクタを有し、
   前記第１乃至第ｎの筐体が前記通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第ｉの筐体の前記コネクタは、パーソナルコンピュータのコネクタに直接に嵌合可能である
   ことを特徴とするデータ通信端末。
2. 所定方向に互いにスライド可能な第１乃至第ｎ（ｎは２又は２以上の整数）の筐体を有し、
   前記第１乃至第ｎの筐体には、前記所定方向における一方の側の端部に第１乃至第ｎのアンテナがそれぞれ配置してあり、
   前記第１乃至第ｎの筐体が通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第１乃至第ｎのアンテナは、前記所定方向に関する位置を互いに異にし、
   前記第１乃至第ｎの筐体のうちの第ｉ（１≦ｉ≦ｎ）の筐体は前記所定方向における他方の端にコネクタを有し、
   前記コネクタは、前記第１乃至第ｎの筐体が前記通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第ｉの筐体以外の前記第１乃至第ｎの筐体の前記所定方向における他方の端から突出し、
   前記第１乃至第ｎの筐体が前記通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第ｉの筐体の前記コネクタは、パーソナルコンピュータのコネクタに直接に嵌合可能である
   ことを特徴とするデータ通信端末。
3. 所定方向に互いにスライド可能な第１乃至第ｎ（ｎは２又は２以上の整数）の筐体を有し、
   前記第１乃至第ｎの筐体には、前記所定方向における一方の側の端部に第１乃至第ｎのアンテナがそれぞれ配置してあり、
   前記第１乃至第ｎの筐体が通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第１乃至第ｎのアンテナは、前記所定方向に関する位置を互いに異にし、
   前記第１乃至第ｎの筐体のうちの第ｉ（１≦ｉ≦ｎ）の筐体は前記所定方向における他方の端にコネクタを有し、
   前記コネクタは、前記第１乃至第ｎの筐体が前記通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第ｉの筐体以外の前記第１乃至第ｎの筐体の前記所定方向における他方の端から突出し、
   前記第１乃至第ｎのアンテナは、前記第１乃至第ｎの筐体にそれぞれ内蔵されており、
   前記第１乃至第ｎの筐体が前記通信可能状態に互いにスライドされたとき、前記第ｉの筐体の前記コネクタは、パーソナルコンピュータのコネクタに直接に嵌合可能である
   ことを特徴とするデータ通信端末。
4. 前記第１乃至第ｎの筐体はプリント配線基板でなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のデータ通信端末。
5. 前記第１乃至第ｎの筐体のうちの少なくとも１つの筐体は、変復調部を有し、
   前記変復調部は、前記第１乃至第ｎのアンテナにそれぞれ設けられたアンテナマッチング回路部を介して、該前記第１乃至第ｎのアンテナとの間で前記データの授受を行う
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ通信端末。
6. 前記変復調部は前記第ｉの筐体に設けてあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のデータ通信端末。
7. 前記変復調部はＭＩＭＯ変復調部であることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載のデータ通信端末。
8. 前記第１乃至第ｎの筐体でなる全体構造の長さが最短になるように該第１乃至第ｎの筐体が互いにスライドされたとき、前記コネクタの先端は、前記第ｉの筐体以外の前記第１乃至第ｎの筐体の前記所定方向における前記他方の端に揃うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のデータ通信端末。
9. 前記第ｉの筐体の前記コネクタがパーソナルコンピュータのコネクタに嵌合されたとき、前記第１乃至第ｎのアンテナは、嵌合された前記両方のコネクタを介して該パーソナルコンピュータと前記変復調記との間で授受されるデータの送受を行うことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のデータ通信端末。

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