JPH0993014A

JPH0993014A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH0993014A
Application number: JP24602395A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Uchino; 晃彦内野; Akihiro Suguro; 明弘勝呂
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-04-04
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JP3301897B2

Abstract

(57)【要約】【課題】地上の携帯電話と衛星との衛星通信において、
平面アンテナ収納時の感度の劣化、筺体・人体など周囲
の誘電体との相互作用による平面アンテナの共振周波数
の変動。【解決手段】円偏波用平面アンテナに給電する第１の同
軸線を支持体として、携帯電話の筺体に収納・引き出
し、円偏波平面アンテナを伸縮自在にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信に有効な
平面アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６〜図８を用いて衛星を用いた携帯電
話を説明する。図６は移動体衛星通信の説明図である。
近年、衛星３２を用いた携帯電話２０の構想が各社から
提案されており、それら衛星通信システムの周波数帯
は、地上の携帯電話２０から衛星３２へ１．６ＧＨｚ帯
が、衛星３２から地上の携帯電話２０へ２．４ＧＨｚ帯
が割当てられるもの、また１．６ＧＨｚ帯では地上から
衛星、衛星から地上の双方向の通信に用いる周波数帯と
して割当てられるものがある。アンテナ構成としては、
例えば、衛星通信３４に送信用マイクロストリップライ
ン平面アンテナ２１（以下送信用平面アンテナ）と受信
用マイクロストリップライン平面アンテナ２２（以下受
信用平面アンテナ）を用いた折り畳みアンテナアレイ２
３による方法（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１９
９３年８月刊行Ｐ．３６）が提案されている。

【０００３】図７により折り畳みアンテナアレイ２３の
例を説明する。説明のため上記ＩＴＵ研究に掲載されて
いるオデッセイシステムで提案されている構成を例にと
って述べる。図７にて示す携帯電話２０は、送信用平面
アンテナ２１と受信用平面アンテナ２２を誘電体に配置
した折り畳みアンテナアレイ２３を備えている。折り畳
みアンテナ２３は携帯電話２０に対して折り曲げ角αが
０°〜１８０°で任意に調節できる。この場合、送信用
平面アンテナ２１と受信用平面アンテナ２２でそれぞれ
周波数ｆ1,ｆ2 を用い衛星と通信できる。送信、受信の
帯域が同じ周波数ｆ1 の衛星通信システムの場合、前記
平面アンテナのうち送信用平面アンテナ２１を送信と受
信に兼用すればよい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この折り畳み
アンテナアレイ２３では、衛星通信３４の待ち受け時に
アンテナアレイ２３を折り畳んでいる場合（折り曲げ角
α＝０度）、アンテナパッチ面は携帯電話２０の背面に
収納されるため、感度の劣化は免れない。さらには、衛
星通信時において、図８に示す地上（携帯電話２０）と
衛星３２との間に生ずる仰角θによる通信感度の変化
は、図７（ｂ）に示す折り畳みアンテナアレイ２３と携
帯電話２０との折り曲げ角αを変えて通信感度を安定さ
せる必要がある。また、誘電体を利用した平面アンテナ
は、一般に、狭帯域であり筺体・人体など周囲の誘電体
との相互作用により、平面アンテナの共振周波数は変動
しやすい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、平面アンテナに高周波電流を供給する同
軸線を携帯電話機の筺体内に収納及び引き出し自在に構
成する。待ち受け受信時等において平面アンテナは筺体
内あるいは筺体近傍に有り、これに従い同軸線は筺体内
に収納される。通信時等において、平面アンテナは携帯
電話機の筺体から離され、これに従い同軸線が引き出さ
れる。筺体から離された平面アンテナを支持するための
支持部材は、外部導体が剛体製の同軸線あるいは同軸線
の外部導体を剛体で覆う等の補強をして同軸線自身を支
持部材として利用する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明によるアンテナ装置の実施
形態を述べる。図１〜図３に示す、本発明によるアンテ
ナ装置は、背面給電式のマイクロストリップライン平面
アンテナ５とこの平面アンテナ５を支える支持体１５か
らなり、携帯電話２０に伸縮自在である。平面アンテナ
５は、誘電体基板の比誘電率・寸法、誘電体基板の厚み
のパラメータ、誘電体基板へ貼付するパッチ状の導体の
寸法、給電ピンの位置等を適切に設計することにより、
円偏波アンテナとして動作する。図３に示すように、平
面アンテナ５はパッチ状の導体２と誘電体３と地導体板
４と少なくとも１本の給電ピン１を備えている。前記地
導体板４に接続する第１の同軸線１３の外部導体１０は
剛体からなり、もしくは外部導体１０を剛体で覆って平
面アンテナ５の支持体１５として兼用する。支持体１５
は平面アンテナ５の支持と、給電線としての２つの機能
を兼ね備える。

【０００７】また、図１に示すように、平面アンテナ５
を携帯電話２０の筺体に収納、そして引き出しするため
には、無線回路に接続する第２の同軸線１４を設け、こ
れをカールコード状にして弾性力を持たせ、支持体１５
を兼ねる第１の同軸線１３の下端部を第２の同軸線１４
に接続し、同図（ｂ）のように収納時に第２の同軸線１
４が縮み、同図（ａ）のように引き出し時に第２の同軸
線１４が伸長することを利用できる。

【０００８】以上の構成により待ち受け時、通信時とも
に感度を安定させ、共振周波数の変動を緩和することが
でき、収納及び引き出しの操作性を改善することが可能
となる。

【０００９】本発明における平面アンテナ５が円偏波ア
ンテナとして動作する場合について図３を用いて説明す
る。図３（ａ）の平面アンテナ５はパッチ状の導体２と
誘電体３と地導体板４を貫通する給電ピン用の貫通孔６
が形成されている。図３（ｂ）のように給電ピン１は貫
通孔６を通りパッチ状の導体２と第１の同軸線１３の中
心導体１２を接続する。貫通孔６のうち地導体板４の孔
は誘電体３の孔よりも径が大きく、給電ピン１と地導体
板４とは接触していない。地導体板４には第１の同軸線
１３の外部導体１０が接続している。例えば、図３のよ
うに平面アンテナ５に四角形パッチアンテナ（パッチ状
の導体２）を設けた場合、平面アンテナ５は１点背面給
電方式のパッチアンテナで長い方の辺と短い方の辺をそ
れぞれＡ，Ｂとすると１００×Ａ／Ｂ＝１０２〜１０３
％程度になるように構成する。図３（ｂ）のように給電
ピン１は四角形パッチ状の導体２の略対角線上に配置す
る。このとき長い方の辺Ａでは、低い周波数で共振し、
直線偏波特性を示し、短い方の辺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、
それらの間の周波数で円偏波アンテナとして動作する。

【００１０】さらに、第１の同軸線１３と給電ピン１の
接続はインピーダンス整合を給電ピン１の位置によりと
る。すなわち、インピーダンス整合は給電ピン１を四角
形の対角線上に１００×（Ａ−Ｂ）／Ａ＝３０％程度に
なるように配置すればよいことが知られている。以上に
より、特性インピーダンス５０Ωの第１の同軸線１３で
直接給電することが可能になる。

【００１１】図４に示すように、支持体１５の上端部に
円筒磁石１６を配置し、平面アンテナ５の地導体板４を
磁石１６に吸引される金属で構成することができる。平
面アンテナ５と支持体１５は、分離・接続による交換が
自在になり、平面アンテナを交換して右旋円偏波、左旋
円偏波の何れのアンテナでも任意に使用することができ
る。あわせて、支持体１５により平面アンテナ５を安定
して支持することが可能となる。さらに平面アンテナ５
以外のアンテナや同軸線を接続することも可能となる。

【００１２】さらに、平面アンテナ５と支持体１５との
接続構成について説明する。前記支持体は例えば２つの
種類が考えられる。１つは第１の同軸線１３の外部導体
が剛体で構成された同軸線（いわゆる、リジットケーブ
ル）、もう１つは、通常の同軸線をパイプ状の剛体に通
した補強タイプのものであるが、高周波電流は第１の同
軸線１３の外部導体１０の内壁側を流れて給電ピン１に
供給されるので、第１の同軸線１３の外部導体１０の外
壁側の構成はなんら、給電線の特性に影響を与えない。
そこで、支持体１５の強度を増すために、図５（ａ）〜
（ｄ）に示すように、支持体１５の切断面形状を３角形
以上の多角形にしたり、更に支持体１５の表面に、前記
支持体１５を収納・伸長するための凹凸構造を設けよう
とも高周波的には何ら支障はない。なんとなれば、同軸
線路の特性インピーダンスは内部導体の半径と外部導体
の内側の半径と絶縁体の比誘電率をそれぞれＺ₀、r 、
Ｒ、ε_rとするとＺ₀＝（１３８／√ε_r）ｌｏｇ
₁₀（Ｒ／ｒ）で決まるからである。

【００１３】なお、上述の補強タイプの第１の同軸線１
３の場合、１本の同軸線を用いて補強した部分を第１の
同軸線（支持体１５）とし、その下の補強していない部
分を第２の同軸線１４として構成できることは言うまで
もない。

【００１４】以上、本発明の実施形態の説明のように、
本発明のように平面アンテナ５を伸縮自在に構成するこ
とにより、待ち受け状態時等の平面アンテナ５を収納し
ている状態でも、十分な感度を得ることができる。衛星
通信３４時等の平面アンテナ５を引き出した状態では、
頭等の誘電体の影響が減り良好な通信ができる。

【００１５】なお、以上の例では、第２の同軸線１４を
カールコード状に加工した構成について説明したが、こ
れ以外の方法を否定するものではない。また筺体の例と
して携帯電話２０を挙げたが、携帯用小型無線機での使
用を妨げるものではない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ンテナ利得の劣化防止と、アンテナの共振周波数の変動
を緩和することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の（ａ）はアンテナ伸長時、
（ｂ）はアンテナ収納時を示すもので、それぞれ携帯電
話の筺体に対する平面アンテナ、第１の同軸線（支持
体）、第２の同軸線の状態を示す図。

【図２】本発明の実施形態を示し、（ａ）はアンテナ伸
長時の携帯電話の正面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれア
ンテナ収納時の図であって（ｂ）は平面アンテナが筺体
上に位置される携帯電話の正面図、（ｃ）は平面アンテ
ナが筺体内に位置される携帯電話の正面図。

【図３】本発明の実施形態を示し、（ａ）は平面アンテ
ナの斜視図、（ｂ）は平面アンテナに第１の同軸線（支
持体）を接続した状態の斜視図。

【図４】本発明の実施形態を示し、（ａ）はアンテナ取
り付け時、（ｂ）はアンテナ取り外し時の図。

【図５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の実施形態を
示す第１の同軸線の断面図。

【図６】移動体衛星通信の説明図。

【図７】従来例を示し、（ａ）は携帯電話を正面から見
た状態、（ｂ）はアンテナを衛星の方向に向けた携帯電
話を側面から見た状態の図。

【図８】衛星仰角の説明図。

【符号の説明】

１：給電ピン２：パッチ状の導体３：誘電体（セラミック等）４：地導体板（磁石に吸着する金属）５：マイクロストリップライン平面アンテナ（平面ア
ンテナ）６：給電ピン用の貫通孔１０：同軸線の外部導体１１：同軸線の絶縁体１２：同軸線の中心導体１３：第１の同軸線（平面アンテナの支持体１５兼用）１４：第２の同軸線１５：平面アンテナの支持体１６：磁石２０：携帯電話（携帯用小型無線機）２２：送信用マイクロストリップライン平面アンテナ
（送信平面アンテナ）２３：受信用マイクロストリップライン平面アンテナ
（受信平面アンテナ）２４：折り畳みアンテナアレイ３２：衛星３４：衛星通信 α ：折り曲げ角 θ ：衛星の仰角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面アンテナに具備された給電ピンに高周
波電流を給電する第１の同軸線を該平面アンテナの支持
体として兼用し、無線機の筺体内で回路に接続された第
２の同軸線に前記第１の同軸線を接続し、待ち受け時等
において無線機の筺体内に前記第１の同軸線を収納し平
面アンテナを該筺体内あるいは該筺体近傍に位置させ、
通信時等において前記筺体内から第１の同軸線を引き出
し平面アンテナを筺体から離れた所定位置に該第１の同
軸線にて支持することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】前記第２の同軸線をカールコード形状にし
て弾性力を持たせ、前記無線機の筺体内に第１の同軸線
を収納時、前記弾性力に基づき第２の同軸線が縮み、前
記無線機の筺体内から第１の同軸線を引き出した時、前
記弾性力に基づき第２の同軸線が伸長することを特徴と
する請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】前記平面アンテナは、板状の誘電体の一方
の面にパッチ状の導体と他方の面に地導体板と該一方の
面から他方の面の地導体板を貫通する孔と該地導体板に
非接触で該孔内を通り前記パッチ状の導体に接続する少
なくとも１本の給電ピンとを具備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で構成され、衛星
との通信を行う陸上無線機に具備されることを特徴とす
る請求項１記載のアンテナ装置。