JPH09214237A - 位相制御アレーアンテナ - Google Patents
位相制御アレーアンテナInfo
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- JPH09214237A JPH09214237A JP3708696A JP3708696A JPH09214237A JP H09214237 A JPH09214237 A JP H09214237A JP 3708696 A JP3708696 A JP 3708696A JP 3708696 A JP3708696 A JP 3708696A JP H09214237 A JPH09214237 A JP H09214237A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】携帯無線機の使用中の姿勢によってアンテナ指
向性，利得が異なって受信感度が低下する欠点を改善す
る。 【解決手段】無線機筐体の外側の１面に、複数のλ／８
の長さの線状アンテナ素子５を、λ／４の間隔で配置固
定する。複数のアンテナ素子５のそれぞれに移相器６を
設け、、それぞれのアンテナ素子５の受信電界強度を検
出して総合のアンテナ利得が最大になるように制御器９
によって移相器６の位相を制御するように構成した。
向性，利得が異なって受信感度が低下する欠点を改善す
る。 【解決手段】無線機筐体の外側の１面に、複数のλ／８
の長さの線状アンテナ素子５を、λ／４の間隔で配置固
定する。複数のアンテナ素子５のそれぞれに移相器６を
設け、、それぞれのアンテナ素子５の受信電界強度を検
出して総合のアンテナ利得が最大になるように制御器９
によって移相器６の位相を制御するように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は携帯無線機に用いら
れるアンテナに関し、特に、２ＧＨｚ帯以上の周波数帯
の携帯無線機に搭載される複数素子を有するアレーアン
テナに関するものである。
れるアンテナに関し、特に、２ＧＨｚ帯以上の周波数帯
の携帯無線機に搭載される複数素子を有するアレーアン
テナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えば、９００ＭＨｚ帯のセルラ
ー電話等の携帯無線機は、サービスエリアの拡大と装置
の低価格化、通話コストの低減に伴い急速に普及される
ようになってきた。しかし、基地局からの電波レベルが
低いところでの使用状態も多く、常に通話品質が良いわ
けではない。これらの問題はアンテナ指向特性を任意に
変えることができれば補うことができる。すなわち、常
に、電波到来方向に最大の利得を有するようにアンテナ
の指向性を送受信回路で制御することができれば通話品
質の向上が可能になる。本発明は以上の考えから、約２
ＧＨｚ帯の携帯無線機等において、複数のアンテナ素子
の位相を制御することにより、アンテナ指向性，利得を
向上させ、常に最適な送受信感度での通信を可能にした
位相制御アレーアンテナを提供しようとするものであ
る。
ー電話等の携帯無線機は、サービスエリアの拡大と装置
の低価格化、通話コストの低減に伴い急速に普及される
ようになってきた。しかし、基地局からの電波レベルが
低いところでの使用状態も多く、常に通話品質が良いわ
けではない。これらの問題はアンテナ指向特性を任意に
変えることができれば補うことができる。すなわち、常
に、電波到来方向に最大の利得を有するようにアンテナ
の指向性を送受信回路で制御することができれば通話品
質の向上が可能になる。本発明は以上の考えから、約２
ＧＨｚ帯の携帯無線機等において、複数のアンテナ素子
の位相を制御することにより、アンテナ指向性，利得を
向上させ、常に最適な送受信感度での通信を可能にした
位相制御アレーアンテナを提供しようとするものであ
る。
【０００３】以下図面を参照しながら従来の携帯無線機
のアンテナについて説明を行う。図１は従来の９００Ｍ
Ｈｚ帯の携帯無線機の概要図であり、１は筐体１２の内
部に収納可能なホイップアンテナ等の外部アンテナであ
り、２は筐体の内部に設けられた内蔵アンテナ、３は外
部アンテナ１と内蔵アンテナ２との接続を切替えるアン
テナ切替えスイッチである。また、４は送受信回路であ
る。
のアンテナについて説明を行う。図１は従来の９００Ｍ
Ｈｚ帯の携帯無線機の概要図であり、１は筐体１２の内
部に収納可能なホイップアンテナ等の外部アンテナであ
り、２は筐体の内部に設けられた内蔵アンテナ、３は外
部アンテナ１と内蔵アンテナ２との接続を切替えるアン
テナ切替えスイッチである。また、４は送受信回路であ
る。
【０００４】以上のように構成された従来の携帯無線機
のアンテナについて以下に簡単にその動作を説明する。
通常の無線交信では、外部アンテナ１を筐体内に収容し
た状態での着信待ち受け時、または受信電界レベルが強
く内蔵アンテナ２でも良好な交信が可能な場合は、図１
に示すようにアンテナ切替えスイッチ３により内蔵アン
テナ２と送受信回路４を接続して交信が行われる。
のアンテナについて以下に簡単にその動作を説明する。
通常の無線交信では、外部アンテナ１を筐体内に収容し
た状態での着信待ち受け時、または受信電界レベルが強
く内蔵アンテナ２でも良好な交信が可能な場合は、図１
に示すようにアンテナ切替えスイッチ３により内蔵アン
テナ２と送受信回路４を接続して交信が行われる。
【０００５】携帯者からの送信時は、外部アンテナ１を
筐体１２から引出し、アンテナ切替えスイッチ３を外部
アンテナ１に接続して交信が行われる。また、外部アン
テナ１と内蔵アンテナ２の両方の受信レベルを比較し最
適な一方を選択することも行われている。
筐体１２から引出し、アンテナ切替えスイッチ３を外部
アンテナ１に接続して交信が行われる。また、外部アン
テナ１と内蔵アンテナ２の両方の受信レベルを比較し最
適な一方を選択することも行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
９００ＭＨｚ帯や１．５ＧＨｚ帯の携帯無線機では、外
部アンテナ１を筐体内に収納し、内蔵アンテナ動作時で
の待ち受け状態で、ボケットやカバン等に入れていると
き、あるいは机の上に横にして置いたときに受信特性が
悪い場合があり、送信時においても、一般的には携帯無
線機を任意の角度で傾けて使用することが多いので必ず
しも最適な送信特性ではないという問題点を有してい
る。
９００ＭＨｚ帯や１．５ＧＨｚ帯の携帯無線機では、外
部アンテナ１を筐体内に収納し、内蔵アンテナ動作時で
の待ち受け状態で、ボケットやカバン等に入れていると
き、あるいは机の上に横にして置いたときに受信特性が
悪い場合があり、送信時においても、一般的には携帯無
線機を任意の角度で傾けて使用することが多いので必ず
しも最適な送信特性ではないという問題点を有してい
る。
【０００７】本発明の目的は、従来技術の問題点である
様々な状況下で、アンテナが必ずしも最適な送受信特性
を保持していないという事情に鑑みてなされたものであ
って、２ＧＨｚ帯〜５ＧＨｚ帯の携帯無線機を対象と
し、複数のアンテナ素子で各々に給電する信号の位相を
電気的に制御し、常に電波到来方向に対応して最適のア
ンテナ指向性，利得を有することのできる位相制御アレ
ーアンテナを提供することにある。
様々な状況下で、アンテナが必ずしも最適な送受信特性
を保持していないという事情に鑑みてなされたものであ
って、２ＧＨｚ帯〜５ＧＨｚ帯の携帯無線機を対象と
し、複数のアンテナ素子で各々に給電する信号の位相を
電気的に制御し、常に電波到来方向に対応して最適のア
ンテナ指向性，利得を有することのできる位相制御アレ
ーアンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明の携帯無線機用の位相制御アレーアンテナは、携帯無
線機の筐体の外側の１面に設けられた複数のアンテナ素
子と、該複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複
数の移相器と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれの受
信電界強度を検出して総合のアンテナ利得が最大になる
ように前記複数の移相器の位相をそれぞれ制御する制御
器とが備えられたことを特徴とするものである。
明の携帯無線機用の位相制御アレーアンテナは、携帯無
線機の筐体の外側の１面に設けられた複数のアンテナ素
子と、該複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複
数の移相器と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれの受
信電界強度を検出して総合のアンテナ利得が最大になる
ように前記複数の移相器の位相をそれぞれ制御する制御
器とが備えられたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の基本回路構成につ
いて、図面と共に説明する。図２は本発明の基本構成を
示す構成図である。図２において、破線で囲った５のＡ
ＮＴ１，ＡＮＴ２，…ＡＮＴｎは、各々アンテナ素子で
あり、互いに素子間隔ｄをもち配列されている。破線で
囲った６のΦ1 ，Φ2 ，…，Φn は、複数のアンテナ素
子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，…ＡＮＴn のそれぞれに接続さ
れている移相器である。移相器６は、アンテナ素子の間
隔ｄによる位相遅延分の補正および位相調整を行うもの
であり、制御器９で電気的に制御される。
いて、図面と共に説明する。図２は本発明の基本構成を
示す構成図である。図２において、破線で囲った５のＡ
ＮＴ１，ＡＮＴ２，…ＡＮＴｎは、各々アンテナ素子で
あり、互いに素子間隔ｄをもち配列されている。破線で
囲った６のΦ1 ，Φ2 ，…，Φn は、複数のアンテナ素
子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，…ＡＮＴn のそれぞれに接続さ
れている移相器である。移相器６は、アンテナ素子の間
隔ｄによる位相遅延分の補正および位相調整を行うもの
であり、制御器９で電気的に制御される。
【００１０】７は送受信信号の分配・合成器であって、
例えばストリップ線路などで構成され、送受信回路８と
接続され電力を均等に分配・合成している。また、送受
信回路８では、送受信信号の処理の他にも受信電界レベ
ルの検知を行い、その最大レベルから電波到来方向を判
定し制御器９に信号を送る。制御器９は移相器６の位相
制御を行うことによって常に電波到来方向に対応してア
ンテナ５の指向性，利得を最適に保持することができ
る。
例えばストリップ線路などで構成され、送受信回路８と
接続され電力を均等に分配・合成している。また、送受
信回路８では、送受信信号の処理の他にも受信電界レベ
ルの検知を行い、その最大レベルから電波到来方向を判
定し制御器９に信号を送る。制御器９は移相器６の位相
制御を行うことによって常に電波到来方向に対応してア
ンテナ５の指向性，利得を最適に保持することができ
る。
【００１１】次に、本発明の実施例で最も簡単な２個の
アンテナ素子による構成の外観正面図を図３に示す。図
において、１３，１４は外部アンテナであり、例えば、
直径約２ｍｍの金属導線を芯線として樹脂カバーを被せ
て固定してある。この実施例では、２本の外部アンテナ
１３，１４は一定間隔ｄ（波長λの約４分の１）で携帯
無線機筐体１２の上面部に平行に配置されており、内蔵
アンテナはない。外部アンテナ１３，１４の長さは波長
λの約８分の１である。例えば、２ＧＨｚの場合、２つ
の外部アンテナ１３，１４の長さは約２５ｍｍ、間隔ｄ
は約５０ｍｍである。
アンテナ素子による構成の外観正面図を図３に示す。図
において、１３，１４は外部アンテナであり、例えば、
直径約２ｍｍの金属導線を芯線として樹脂カバーを被せ
て固定してある。この実施例では、２本の外部アンテナ
１３，１４は一定間隔ｄ（波長λの約４分の１）で携帯
無線機筐体１２の上面部に平行に配置されており、内蔵
アンテナはない。外部アンテナ１３，１４の長さは波長
λの約８分の１である。例えば、２ＧＨｚの場合、２つ
の外部アンテナ１３，１４の長さは約２５ｍｍ、間隔ｄ
は約５０ｍｍである。
【００１２】図４は本発明の図３の実施例の回路ブロッ
ク図である。図において、１３，１４は外部アンテナ、
１５は移相器、１６は分配合成器、１７は送受信回路、
１８は制御器である。この実施例は、アンテナ素子は２
つなので、その一方のみに移相器１５が設けられてい
る。次に、この実施例において、各平面での位相差とア
ンテナ最大利得の関係の実測特性を図５〜図７に示す。
図５は携帯無線機を直立させたとき（Ｘ−Ｙ平面）の特
性を示し、図６は無線機を平倒しのとき（Ｙ−Ｚ平面）
の特性を示す。また、図７は無線機を横倒しのとき（Ｚ
−Ｙ平面）の特性を示す。これらの図５〜図７の横軸は
２つの外部アンテナ１３，１４の励振電流の位相差を表
し、縦軸はアンテナ利得を表す。また、実線の特性は
１．９ＧＨｚのときの垂直偏波成分の特性を示し、破線
の特性は水平偏波成分の特性を示す。これらの図から、
携帯無線機筐体１２を直立させたとき（Ｘ−Ｙ平面）も
平倒しのとき（Ｙ−Ｚ平面）も２つのアンテナ素子の励
振を同相（位相差０degress）にすると、アンテナ利得
が最大を示すので最適であることが分かる。同様に携帯
無線機筐体１２を横倒し（Ｚ−Ｘ平面）のときは位相差
を１８０度にするとアンテナ利得が最大になる。
ク図である。図において、１３，１４は外部アンテナ、
１５は移相器、１６は分配合成器、１７は送受信回路、
１８は制御器である。この実施例は、アンテナ素子は２
つなので、その一方のみに移相器１５が設けられてい
る。次に、この実施例において、各平面での位相差とア
ンテナ最大利得の関係の実測特性を図５〜図７に示す。
図５は携帯無線機を直立させたとき（Ｘ−Ｙ平面）の特
性を示し、図６は無線機を平倒しのとき（Ｙ−Ｚ平面）
の特性を示す。また、図７は無線機を横倒しのとき（Ｚ
−Ｙ平面）の特性を示す。これらの図５〜図７の横軸は
２つの外部アンテナ１３，１４の励振電流の位相差を表
し、縦軸はアンテナ利得を表す。また、実線の特性は
１．９ＧＨｚのときの垂直偏波成分の特性を示し、破線
の特性は水平偏波成分の特性を示す。これらの図から、
携帯無線機筐体１２を直立させたとき（Ｘ−Ｙ平面）も
平倒しのとき（Ｙ−Ｚ平面）も２つのアンテナ素子の励
振を同相（位相差０degress）にすると、アンテナ利得
が最大を示すので最適であることが分かる。同様に携帯
無線機筐体１２を横倒し（Ｚ−Ｘ平面）のときは位相差
を１８０度にするとアンテナ利得が最大になる。
【００１３】また、図８は、携帯無線機筐体１２が平成
倒しの状態（Ｙ−Ｚ平面）で従来の１本のアンテナ素子
と本実施例とのアンテナ指向特性の比較図である。この
図より、破線で示した本実施例は実線で示した従来のも
のよりも最大利得，平均利得ともに５dB程度の改善が得
られたことが分かる。これらの効用は、全空間において
も当てはまり、送受信回路１７で電波到来方向を検知し
て、その方向にアンテナ指向性が向くように位相を制御
することで成り立つ。
倒しの状態（Ｙ−Ｚ平面）で従来の１本のアンテナ素子
と本実施例とのアンテナ指向特性の比較図である。この
図より、破線で示した本実施例は実線で示した従来のも
のよりも最大利得，平均利得ともに５dB程度の改善が得
られたことが分かる。これらの効用は、全空間において
も当てはまり、送受信回路１７で電波到来方向を検知し
て、その方向にアンテナ指向性が向くように位相を制御
することで成り立つ。
【００１４】以上の実施例では、アンテナ素子を２本の
外部アンテナの場合について説明したが、複数の外部ア
ンテナ素子の場合も同様の効果が得られる。また、複数
の外部アンテナ素子と内蔵アンテナ素子との組合せを適
用しても効果が同じであることは明白である。
外部アンテナの場合について説明したが、複数の外部ア
ンテナ素子の場合も同様の効果が得られる。また、複数
の外部アンテナ素子と内蔵アンテナ素子との組合せを適
用しても効果が同じであることは明白である。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明を実施する
ことにより、常に、電波到来方向に対応して最適のアン
テナ指向性，利得を保持させることができるため実用上
極めて効果が大きい。
ことにより、常に、電波到来方向に対応して最適のアン
テナ指向性，利得を保持させることができるため実用上
極めて効果が大きい。
【図１】従来の携帯無線機の概要図である。
【図２】本発明の基本回路構成例図である。
【図３】本発明の一実施例の外観正面図である。
【図４】本発明の図４の実施例の回路構成図である。
【図５】本発明の図４の実施例における携帯無線機のＸ
−Ｙ平面での位相差とアンテナ最大利得の関係である。
−Ｙ平面での位相差とアンテナ最大利得の関係である。
【図６】本発明の図４の実施例における携帯無線機のＹ
−Ｚ平面での位相差とアンテナ最大利得の関係である。
−Ｚ平面での位相差とアンテナ最大利得の関係である。
【図７】本発明の図４の実施例における携帯無線機のＺ
−Ｙ平面での位相差とアンテナ最大利得の関係である。
−Ｙ平面での位相差とアンテナ最大利得の関係である。
【図８】携帯無線機筐体１２が平倒しの状態（Ｙ−Ｚ平
面）で従来の１本のアンテナ素子と本実施例とのアンテ
ナ指向特性の比較を示す。
面）で従来の１本のアンテナ素子と本実施例とのアンテ
ナ指向特性の比較を示す。
１ 外部アンテナ ２ 内蔵アンテナ ３ アンテナ切替えスイッチ ４ 送受信回路 ５ 複数のアンテナ素子 ６ 複数の移相器 ７ 分配・合成器 ８ 送受信回路 ９ 制御器 １２ 携帯無線機筐体 １３，１４ 外部アンテナ １５ 移相器 １６ 分配・合成器 １７ 送受信回路 １８ 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 金見 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 携帯無線機の筐体の外側の１面に設けら
れた複数のアンテナ素子と、該複数のアンテナ素子のそ
れぞれに接続された複数の移相器と、前記複数のアンテ
ナ素子のそれぞれの受信電界強度を検出して総合のアン
テナ利得が最大になるように前記複数の移相器の位相を
それぞれ制御する制御器とが備えられた位相制御アレー
アンテナ。 - 【請求項２】 携帯無線機の筐体の外側の１面に設けら
れた２つのアンテナ素子と、該２つのアンテナ素子の一
方に接続された移相器と、前記２つのアンテナ素子のそ
れぞれの受信電界強度を検出して総合のアンテナ利得が
最大になるように前記移相器の位相を制御する制御器と
が備えられた位相制御アレーアンテナ。 - 【請求項３】 請求項１および請求項２記載の複数のア
ンテナ素子は、長さが使用周波数の波長の１／８に設定
された線状アンテナであって、アンテナ素子の相互の間
隔が使用周波数の波長の１／４に設定されて配列されて
いることを特徴とする請求項１および請求項２記載の位
相制御アレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03708696A JP3328494B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 位相制御アレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03708696A JP3328494B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 位相制御アレーアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09214237A true JPH09214237A (ja) | 1997-08-15 |
| JP3328494B2 JP3328494B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=12487755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03708696A Expired - Fee Related JP3328494B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 位相制御アレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3328494B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001076009A1 (fr) * | 2000-03-31 | 2001-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif telephonique portable et mode de commande |
| WO2001076008A1 (fr) * | 2000-04-03 | 2001-10-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dispositif de reseau adaptatif, station de base sans fil et telephone cellulaire |
| EP1223641A2 (en) * | 2001-01-10 | 2002-07-17 | Lucent Technologies Inc. | Wireless communications device having a compact antenna cluster |
| WO2005041350A1 (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 携帯無線機 |
-
1996
- 1996-02-01 JP JP03708696A patent/JP3328494B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001076009A1 (fr) * | 2000-03-31 | 2001-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif telephonique portable et mode de commande |
| EP1280230A1 (en) * | 2000-03-31 | 2003-01-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Portable telephone apparatus and control method thereof |
| US6731920B1 (en) | 2000-03-31 | 2004-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Portable telephone apparatus and control method thereof |
| EP1280230A4 (en) * | 2000-03-31 | 2005-03-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | PORTABLE TELEPHONE DEVICE AND CONTROL MODE |
| CN100345335C (zh) * | 2000-03-31 | 2007-10-24 | 松下电器产业株式会社 | 便携式电话装置及其控制方法 |
| WO2001076008A1 (fr) * | 2000-04-03 | 2001-10-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dispositif de reseau adaptatif, station de base sans fil et telephone cellulaire |
| US7058418B2 (en) | 2000-04-03 | 2006-06-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Adaptive array device, wireless base station and cellular telephone |
| US7212784B2 (en) | 2000-04-03 | 2007-05-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Adaptive array apparatus, radio base station, and mobile phone |
| EP1223641A2 (en) * | 2001-01-10 | 2002-07-17 | Lucent Technologies Inc. | Wireless communications device having a compact antenna cluster |
| EP1223641A3 (en) * | 2001-01-10 | 2003-06-25 | Lucent Technologies Inc. | Wireless communications device having a compact antenna cluster |
| WO2005041350A1 (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 携帯無線機 |
| US7436364B2 (en) | 2003-10-23 | 2008-10-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mobile radio apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3328494B2 (ja) | 2002-09-24 |
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| JPH10107712A (ja) | ダイバーシチ無線機 |
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