(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星通信用の送受信を行う円偏波アンテナと、該円偏波アンテナをアンテナ軸を中心に回転させる回転手段と、該回転手段に動力を伝達する駆動手段と、前記円偏波アンテナの受信信号強度を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果が最大となるように前記駆動手段を制御する回転角度制御手段とを筐体に備えたことを特徴とする携帯電話。
【請求項２】
前記回転手段がロータリーコネクタで構成され、該ロータリーコネクタが円偏波アンテナと無線回路部とを接続する前記アンテナ軸を構成する同軸線路途中に具備されたことを特徴とする請求項１記載の携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周回衛星を利用した衛星通信に有効な衛星追尾アンテナを具備した携帯電話に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
近年、中軌道や低軌道の地球を周回する周回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１．６ＧＨｚ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４より、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２０２と受信用マイクロストリップライン平面アンテナ２０３を用いる折りたたみアンテナアレイ２０４（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）を携帯電話２０１に取り付け、折りたたみアンテナアレイ２０４の折りたたみ角αを調節してアンテナを周回衛星方向に向けようとするものが提案されているが、周回衛星の飛翔している方向にアンテナアレイ２０４の方位を合わせることは困難であるし、最良の通信を行うためにはアンテナアレイ２０４の放射パターンの最良方向をそれに一致させるように使用者自身が携帯電話を持った状態で回転しなければならない。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話は、衛星通信用の送受信を行う円偏波アンテナの回転手段と、受信信号強度検出手段と、アンテナ回転角制御手段とを具備する。
【０００４】
【発明の実施の形態】
上述の課題を解決するため、携帯電話に搭載した円偏波用のヘリカルアンテナまたはマイクロストリップライン平面アンテナ（以下平面アンテナと称す）を携帯電話に適切に配置し、前記アンテナを回転させ、アンテナ指向性の最良な方向を周回衛星の飛翔する方位に向けることにより通信品質を向上させ、かつ通話中の回線切断防止を目的とし、少なくとも対向する第１の面（正面）及び第２の面（背面）を有し無線機部と受話器と送話器を収納する筐体と、受話器が筐体の第１の面に固定され、第２の面の上端近傍にヘリカルアンテナまたは平面アンテナを無線機部に電気的に接続する第１の同軸線との間に回転自在のコネクタ手段（たとえばロータリーコネクタ）とアンテナを回転させる電気原動機（たとえばステッピングモーター）とを備え衛星の周回方向に追従させる。
【０００５】
図１〜図３は本発明の実施の形態を示す。図１（ａ）は円偏波用のヘリカルアンテナを搭載する携帯電話の斜視図、図１（ｂ）は円偏波用の平面アンテナを搭載する携帯電話の斜視図で、同じ部位は同じ符号で示し、１は携帯電話、２は表示部、３は受話部、４は操作部、ａは筺体の第１の面（正面）、ｂは筺体の第２の面（背面）、ｃは筺体の第３の面（上面）である。図１（ａ）において１１はヘリカルアンテナ、図１（ｂ）において２１は平面アンテナでそれぞれ天頂方向に円偏波にて放射を行う。
【０００６】
図２はアンテナ放射パターンの例で、図２（ａ）は円偏波用ヘリカルアンテナの放射パターン、図２（ｂ）は円偏波用平面アンテナの放射パターンを示す。
【０００７】
図３は本発明に係りヘリカルアンテナ１１を回転させる装置構成例で、１２が第１の給電点である。まず、衛星通信のために円偏波を発生するヘリカルアンテナ１１について動作と特性を説明し、次にヘリカルアンテナ１１を回転させることによる効果を説明する。ヘリカルアンテナ１１は放射素子と通常の導体線とを兼用する同軸線１３と導線１４よりなり、給電点１２において同軸線１３の中心導体と導線１４とを電気的に結合し、導線１４の巻終わり端１５において同軸線１３の外部導体１３ａを電気的に結合する。
【０００８】
最初に、ヘリカルアンテナ１１を流れる高周波電流に基づきヘリカルアンテナの動作を説明する。ヘリカルアンテナ１１の給電点１２はアンテナの先端部に位置し、第１の同軸線１３の外部導体１３ａには、なんらアンテナ素子になるものは接続されていない。給電点１２より流れ出た高周波電流は巻き終り端１５から同軸線１３の外部導体１３ａの外壁側の下から上に向かって流れる。一方、同軸線１３の外部導体１３ａの内壁側では逆方向の電流が流れている。従って同軸線１３の外部導体１３ａには見かけ上高周波電流は流れない。
【０００９】
ところで、同軸線１３は中心導体と外部導体１３ａを隔てる内部誘電体１３ｂ（ポリエチレン等）が充填されている。また外部導体１３ａを保護する外部誘電体（図示せず）と前記内部誘電体１３ｂ等により高周波エネルギーが消費され、図２（ａ）に示す放射パターンはヘリカルアンテナ１１を構成する線材のうち同軸線１３が支配的な方向はアンテナの放射利得が導線１４の支配的な方向に比較して３ｄＢ程度の劣化を生じていることを示している。また、方向によっては６ｄＢもの劣化を生じている。このパターンは、同軸線１３の内部誘電体１３ｂとして比誘電率２．３、誘電体損３×１０−４を使用し、外部導体１３ａの被覆にポリ塩化ビニルを使用してた同軸線を用いた例で、アンテナの長さは２３ｃｍ、アンテナの直径は４ｃｍ、巻き数は２ターンである。以上の構成によるヘリカルアンテナを垂直に立て、ヘリカルアンテナ１１の軸を中心にした放射パターンが図２（ａ）である。
【００１０】
ここで、携帯電話の使用者が衛星の飛翔している方位を意識することなく、快適に通信するには、円偏波アンテナの放射特性が良好な方向にアンテナ部を回転させる。この為に、アンテナ部と無線機回路部の間に歯車付きのロータリーコネクタ３１を設け、アンテナ側を電気原動機（例えば、ステッピングモータ）３２等により回転させる。アンテナの回転角度を制御するためには、歯車３２ａを備えた電気原動機３２の回転を受信信号強度検出器４１からの検出信号により受信信号が最大になるように回転角度制御手段４２により制御を行う。
【００１１】
図１（ｂ）により本発明の他の実施形態を説明する。図１（ｂ）において平面アンテナ２１は、パッチ状の導体２２、板状の誘電体基板２３、地導体板２４、給電ピン２５で構成される。この平面アンテナ２１を回転させる機構装置例は、図３と同様にできるため図示及びその説明を省略する。
【００１２】
平面アンテナ２１の構成は誘電体基板２３の上面に放射素子となるパッチ状の導体２２を印刷する。このときパッチ状の導体２２は縦横の長さが若干異なる長方形であり、長方形の長辺では周波数ｆＬ  で直線偏波アンテナとして動作し、短辺では周波数ｆＨ  で交差した直線偏波アンテナとして動作し、この周波数ｆＬ  と周波数ｆＨ  の間で円偏波アンテナとして動作する。
【００１３】
ところで、平面アンテナを仰角０度の状態で放射パターンを測定すると図２（ｂ）のように感度が最大と最小で５ｄＢ程度差が生じている。この感度劣化を補うために、ヘリカルアンテナと同様に回転機構を設け、回転角度を制御する。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明はアンテナ回転装置により円偏波アンテナの指向特性が良好な方向を衛星の飛翔する方向に向けるので良好な感度で通信が可能となる。さらには携帯電話からの送信電力の節約にもなり、通話の長時間化にも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態でヘリカルアンテナを取り付けた携帯電話の斜視図、（ｂ）は他の実施形態で平面アンテナを取り付けた携帯電話の斜視図。
【図２】仰角０度の時の放射パターンで（ａ）はヘリカルアンテナ、（ｂ）は平面アンテナの測定例。
【図３】ヘリカルアンテナの回転機構を説明する図。
【図４】従来の実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
ａ：筺体の第１の面（正面）
ｂ：筺体の第２の面（背面）
ｃ：筺体の第３の面（上面）
１：携帯電話
２：表示部
３：受話部
４：操作部
５：送話部
１１：ヘリカルアンテナ
１２：給電点
１３：同軸線
１３ａ：同軸線の外部導体
１３ｂ：同軸線の内部誘電体
１４：導線
１５：第１の同軸線と導線の巻き終り端
１６：誘電体円筒
２１：マイクロストリップライン平面アンテナ（平面アンテナ）
２２：パッチ状の導体
２３：地導体板
２４：誘電体基板
２５：給電ピン
２６：地導体板の給電ピン用の貫通孔
２７：同軸線
３１：歯車付きのロータリーコネクタ
３２：電気原動機（ステッピングモーター）
３２ａ：歯車
４１：受信信号強度検出器
４２：回転角度制御手段
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：折りたたみアンテナアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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