JPH09232849A - 共用アンテナ及びこれを用いた携帯無線機 - Google Patents

共用アンテナ及びこれを用いた携帯無線機

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JPH09232849A
JPH09232849A JP8031750A JP3175096A JPH09232849A JP H09232849 A JPH09232849 A JP H09232849A JP 8031750 A JP8031750 A JP 8031750A JP 3175096 A JP3175096 A JP 3175096A JP H09232849 A JPH09232849 A JP H09232849A
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JP
Japan
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antenna
communication
length
resonance frequency
frequency
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JP8031750A
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English (en)
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Akihiro Suguro
明弘 勝呂
Akihiko Uchino
晃彦 内野
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、携帯電話等の移動体通信における衛星通
信と地上通信の両方の基地局との通信を可能にするには
アンテナ構成が大型になっていた。 【解決手段】背面給電方式のマイクロラインストリップ
平面アンテナの共振モードを利用し、衛星通信に用いる
周波数帯を円偏波で垂直方向に放射し、地上通信に用い
る周波数帯を直線偏波で水平方向に放射する共用アンテ
ナを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星との衛星通信
及び地上の無線基地局との地上通信の両方を円偏波アン
テナと直線偏波アンテナの両機能を有する平面アンテナ
により解決しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】現在、携帯無線機(以下携帯電話と称
す)などの移動体通信においては、800MHz帯、
1.5GHz帯、1.9GHz帯の直線偏波が用いられ
ている。近年、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1.6
GHz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5に示すように、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20
2と受信用マイクロストリップライン平面アンテナ20
3を用い、地上の基地局に対しては、直線偏波用の線状
アンテナ204に切り換えて用いる折りたたみアンテナ
アレイ205(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)を備えた携帯電話201が提案されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】衛星通信と地上通信に
用いる各アンテナをそれぞれ携帯電話に装備することは
携帯電話本体の大型化を招き、更に製造コストの上昇を
招く。
【0004】本発明は、上述の課題を解決するため、マ
イクロストリップライン平面アンテナに衛星通信及び地
上通信の両アンテナ機能を設け、これを携帯電話に用い
て一個の平面アンテナで衛星通信及び地上通信の両通信
を可能にしようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体を挟ん
で上面に条件100×A/Bがほぼ102〜103%程
度になる長さAの長辺と長さBの短辺を有する任意の形
状のパッチ状の導体を配置し、下面に地導体板を配置
し、さらに少なくとも1本の給電ピンを前記地導体板及
び誘電体を貫通し前記パッチ状の導体に給電することに
より、前記長辺長Aに依存する低い共振周波数f2及び
前記短辺長Bに依存する高い共振周波数f3の直線偏波
を水平方向に放射し、さらに前記共振周波数f2とf3
の中間の共振周波数f1の円偏波を垂直方向に放射する
背面給電方式のマイクロストリップ平面アンテナの有す
る2つの共振モードを利用し、該共振モードの少なくと
も1つを地上通信用の周波数に一致させ、かつ2つの共
振による縮退で発生する円偏波を衛星通信用の周波数に
一致させた該平面アンテナを構成し、この平面アンテナ
を携帯無線機に具備させようとするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】図1に示すような板状の誘電体3
2の一方の面に寸法が長辺長A×短辺長Bの方形のパッ
チ(patch)状の導体31を配置し、他方の面に地導体板
33を、そして少なくとも1本の給電ピン34を具備
し、地導体板33に開けた孔に接触することなくこの孔
を通して誘電体32を貫通しパッチ状の導体31に給電
ピン34を接続した背面給電方式のマイクロストリップ
ライン平面アンテナ30(以下、平面アンテナ)であっ
て、衛星通信用の周波数での円偏波アンテナ機能及び地
上通信用の周波数での直線偏波アンテナ機能の両アンテ
ナ機能を有する平面アンテナ30に設定する。これを偏
波と指向性と人体の影響を考慮して携帯電話の適切な位
置に搭載する。なお、パッチ状の導体31の形状は方形
に限定されず、例えば、底辺の長さを長辺長Aとし斜辺
の長さを短辺長Bとする2等辺3角形でもよい。
【0007】図1に示す平面アンテナ30は、パッチ状
の導体31の有する長辺長Aと短辺長Bによりそれぞれ
共振し、それぞれの辺の水平方向に直線偏波放射される
2モード(図2参照/長辺Aに依存するTM010 モード:
動作周波数f2,短辺長Bに依存するTM100 モード:動
作周波数f3(>f2))の共振周波数のうち少なくと
も一方を地上通信用の周波数に適合させ、かつ共用アン
テナ30の垂直方向にこの2モードの縮退により円偏波
放射される周波数(図3参照/動作周波数f1:f2と
f3の中間の周波数)を衛星通信用の周波数に適合させ
る。なお、共用アンテナ30は長辺長Aと短辺長Bを1
00×A/B=102〜103%程度に設定する。図3
に示す動作周波数f1,f2,f3の帯域幅は誘電体基
板32の比誘電率、厚みにより調整される。
【0008】このように設定した平面アンテナ30を携
帯電話に、偏波と指向性と人体の影響を考慮した結果、
携帯電話の筺体上面に平行に配置し、衛星通信及び地上
通信を行う。また、低仰角の衛星との衛星通信のために
は平面アンテナ30を携帯電話の背面に配置する。ま
た、携帯電話のフリッパー(電話機正面を覆うヒンジに
よる開閉蓋)に平面アンテナ30を配置することによ
り、フリッパーの角度で高仰角の衛星及び低仰角の衛星
の両衛星通信が行える。
【0009】図1に示す平面アンテナ30をさらに詳述
する。図1(a)(b)は本発明の実施の形態を示し、
(a)は平面アンテナの断面図、(b)は平面アンテナ
の斜視図で円偏波と直線偏波の放射方向を説明する図で
ある。図において31は方形(寸法A×B)のパッチ状
の導体、32は板状の誘電体、33は地導体板、34は
給電ピン、Aはパッチ状の導体の長い辺の長さで動作周
波数f2、Bはパッチ状導体の短い方の辺の長さで動作
周波数f3、30は平面アンテナ、矢印の先のf1は円
偏波の放射方向、矢印の先のf2は直線偏波の放射方
向、矢印の先のf3は直線偏波の放射方向である。
【0010】まず、衛星通信のために円偏波を発生する
平面アンテナ30として四角形パッチアンテナを設けた
場合、使用する周波数帯に応じて、平面アンテナ30は
1点給電方式のパッチアンテナで長い方の辺の長さAと
短い方の辺の長さBが100×A/B=102〜103
%程度になるように構成するが、この時、長辺(長さ)
Aが低い周波数f2で共振し短辺(長さB)が高い周波
数f3で共振して直線偏波を発生し、かつ縮退により両
共振周波数の中間になる30%程度に周波数f1で円偏
波が発生するので、直線偏波が地上通信の周波数帯に適
合し円偏波が衛星通信の周波数帯に適合するように、方
形パッチ状の導体32の寸法A×B(共振周波数のパラ
メータ)及び誘電体32の比誘電率及び厚さ(共振周波
数の各帯域幅のパラメータ)を設定する。給電ピン34
は四角形パッチ状の導体31の略対角線上に配置する。
このとき、図2(a)のように長い方の辺(長さA)で
は低い周波数で共振し直線偏波特性を示し、図2(b)
のように短い方の辺(長さB)では高い周波数で共振し
前記直線偏波と交差した直線偏波特性を示し、縮退によ
ってそれらの間の周波数で円偏波アンテナとして動作す
る。さらに、給電ピン34を四角形の略対角線上に10
0×(A−B)/A=30%程度になるように配置すれ
ば50Ω系のインピーダンス整合がとれ、特性インピー
ダンス50Ωの同軸線で直接給電することができる。ま
た誘電体32の基板の厚さを増減することにより帯域幅
を増減することができる。
【0011】図4(a)は携帯電話50の第3の面(上
面)53に平面アンテナ30を搭載した図で、衛星91
とは周波数f1の円偏波で衛星通信93し、地上の基地
局92とは周波数f2またはf3の直線偏波(水平偏
波)で地上通信94を行う。図4では地上の基地局92
のアンテナは垂直偏波だが、実際の使用環境はマルチパ
スにより水平偏波と垂直偏波が混在しているため水平偏
波でも通信可能である。図4(b)は携帯電話50の第
2の面(背面)52に平面アンテナ30を搭載した図で
あり、特に低仰角の衛星91との衛星通信93に適して
いる。図4(c)は携帯電話50のフリッパー54に平
面アンテナ30を搭載したもので、良好な地上通信が行
えることはもちろんフリッパー54の開角度を調整して
高仰角の衛星及び低仰角の衛星の両方の衛星通信が良好
に行える。
【0012】以上の説明では平面アンテナ30を通信の
主たるアンテナとして用いたが、システムによっては、
ヘリカルアンテナ等を主たるアンテナとし、平面アンテ
ナ30をダイバーシチアンテナとして用いても一向に差
し支えない。たとえば、円偏波ダイバーシチに平面アン
テナ30を用いた場合は、主たるアンテナの偏波方向と
は逆旋の円偏波にすることも可能である。
【0013】
【発明の効果】本発明は、マイクロストリップライン平
面アンテナに衛星通信及び地上通信の両アンテナ機能を
設けることにより、これを携帯電話に用いて一個の平面
アンテナで衛星通信及び地上通信の両通信が可能にな
り、両通信機能を有する携帯電話の小型化が容易にな
り、この平面アンテナ及びこのアンテナを用いた携帯電
話の製造コストが大幅に改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る(a)は平面アンテナの断面図、
(b)は平面アンテナの斜視図。
【図2】本発明に係る平面アンテナのパッチ状の導体上
での磁界の発生モードを示し、(a)はTM010モー
ド(低い周波数f2)図,(b)はTM100モード
(高い周波数f3)図。
【図3】本発明に係る平面アンテナがパッチ状の導体の
長い方の辺(長さA)と短い方の辺(長さB)からそれ
ぞれ発生する電磁波の周波数と振幅の関係を示す特性
図。
【図4】本発明に係る携帯電話を用いた移動体通信の概
念図で、(a)は携帯電話の第3の面(上面)に平面ア
ンテナを配置した携帯電話の場合の図、(b)は第2の
面(背面)に平面アンテナを配置した携帯電話の場合の
図、(c)はフリッパーに平面アンテナを配置した場合
の図。
【図5】従来技術の衛星通信用のアンテナと地上通信用
のアンテナをそれぞれ具備する携帯電話の斜視図。
【符号の説明】
30:マイクロストリップライン平面アンテナ(平面ア
ンテナ) 31:パッチ状の導体 32:板状の誘電体 33:地
導体板 34:給電ピン 50:携帯電話 51:第1の面(正面) 52:第2の面(背面) 5
3:第3の面(上面) 91:衛星 92:地上の無線基地局 93:周波数f1の円偏波を用いた衛星通信 94:周波数f2またはf3の直線偏波を用いた地上通
信 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:線状アンテナ 205:折りたたみアンテナア
レイ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 7/155 H04B 7/155 H04Q 7/32 7/26 V

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体を挟んで上面に条件100×A/B
    がほぼ102〜103%程度になる長さAの長辺と長さ
    Bの短辺を有する任意の形状のパッチ状の導体を配置
    し、下面に地導体板を配置し、さらに少なくとも1本の
    給電ピンを前記地導体板及び誘電体を貫通し前記パッチ
    状の導体に給電することにより、前記長辺長Aに依存す
    る低い共振周波数f2及び前記短辺長Bに依存する高い
    共振周波数f3の直線偏波を水平方向に放射し、さらに
    前記共振周波数f2とf3の中間の共振周波数f1の円
    偏波を垂直方向に放射する背面給電方式のマイクロスト
    リップライン平面アンテナであって、前記共振周波数f
    2及びf3の少なくとも一方が地上無線基地局との通信
    に使用する周波数帯に一致しかつ前記共振周波数f1が
    衛星との通信に使用する周波数帯に一致するように、前
    記条件を満足する長辺長A及び短辺長Bの設定と、前記
    誘電体の比誘電率及び厚さの設定とをされたことを特徴
    とする共用アンテナ。
  2. 【請求項2】誘電体を挟んで上面に条件100×A/B
    がほぼ102〜103%程度になる長さAの長辺と長さ
    Bの短辺を有する任意の形状のパッチ状の導体を配置
    し、下面に地導体板を配置し、さらに少なくとも1本の
    給電ピンを前記地導体板及び誘電体を貫通し前記パッチ
    状の導体に給電することにより、前記長辺長Aに依存す
    る低い共振周波数f2及び前記短辺長Bに依存する高い
    共振周波数f3の直線偏波を水平方向に放射し、さらに
    前記共振周波数f2とf3の中間の共振周波数f1の円
    偏波を垂直方向に放射する背面給電方式のマイクロスト
    リップライン平面アンテナであって、前記共振周波数f
    2及びf3の少なくとも一方が地上無線基地局との通信
    に使用する周波数帯に一致しかつ前記共振周波数f1が
    衛星との通信に使用する周波数帯に一致する共用アンテ
    ナを、筺体の上面、または背面、あるいはフリッパーに
    配置し、衛星通信及び地上通信の両モードで動作可能に
    したことを特徴とする携帯無線機。
JP8031750A 1996-02-20 1996-02-20 共用アンテナ及びこれを用いた携帯無線機 Pending JPH09232849A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210167487A1 (en) * 2019-12-03 2021-06-03 Apple Inc. Handheld electronic device
CN114400448A (zh) * 2022-01-25 2022-04-26 青岛科技大学 新型宽带圆极化阶梯介质谐振器天线及其设计方法

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