(57)【要約】【課題】各携帯端末に対して共通に用いることができ、かつ、複数の周波数帯で補助アンテナを利用可能とする補助アンテナ結合器を実現する。【課題を解決するための手段】  本発明の補助アンテナ結合器は、略矩形の携帯端末に対向し、かつ当該携帯端末の対向面に対し平行に配置して使用し、給電部と、一端が上記給電部に接続され他端が開放された４本の分岐素子と、を備える。上記給電部が上記携帯端末の中央部と対向している状態において、上記４本の分岐素子のうち２本は、上記給電部から放射状に上記携帯端末の長手方向の一辺に概ね沿って互いに逆向きに延伸され、残りの２本は、上記給電部から放射状に上記携帯端末の長手方向の他辺に概ね沿って互いに逆向きに延伸されている。【選択図】図１
2011035513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形の携帯端末に対向し、かつ当該携帯端末の対向面に対し平行に配置して使用する補助アンテナ結合器であって、
給電部と、
一端が上記給電部に接続され、他端が開放された４本の分岐素子と、
を備え、
上記給電部が上記携帯端末の中央部と対向している状態において、
上記４本の分岐素子のうち２本は、上記給電部から放射状に上記携帯端末の長手方向の一辺に概ね沿って、互いに逆向きに延伸され、
残りの２本は、上記給電部から放射状に上記携帯端末の長手方向の他辺に概ね沿って、互いに逆向きに延伸された
補助アンテナ結合器。
【請求項２】
請求項１に記載の補助アンテナ結合器であって、
上記分岐素子の素子長が、所定の周波数帯において０．２５〜０．３０波長の長さである補助アンテナ結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などの無線通信機能を有する携帯端末及びこれに類似の装置に補助アンテナを結合させる補助アンテナ結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内などの弱電界地域において携帯電話をはじめとする携帯端末やこれに類似する装置を用いる際、携帯端末に搭載されたアンテナの特性に起因して通信が不可能になってしまう場合がある。こうした問題への対策として、高い性能を有する補助アンテナを携帯端末の外部に接続するという方法がこれまで広く用いられている。
【０００３】
携帯端末における補助アンテナの取付構造は、従来、特許文献１で明らかにされているように、無線特性に関する保守・動作確認を目的として携帯端末に具備された無線信号取り出し用外部端子を利用し、この外部端子に同軸線路等の接続ケーブルを介して補助アンテナを接続するという形態をとるのが一般的であった。しかし、このような取付構造は外部端子を備える携帯端末にのみ採用可能であり、また、外部端子を備えた携帯端末は、外部端子を設けるための切替回路を端末内に搭載する必要があり、この切替回路において信号の損失が生じるため当該携帯端末の無線特性が劣化してしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解消すべく、特許文献２で明らかにされているような外部端子を用いない補助アンテナの取付構造が考案された。これは、携帯端末に搭載されたアンテナ素子の極近傍に携帯端末のアンテナ素子の形状に対応した形状の補助アンテナ結合器を配置して、携帯端末のアンテナ素子から放射された電力を一旦この補助アンテナ結合器で吸収し、接続ケーブルを介して補助アンテナに供給するという形態をとるものであり、非特許文献１に示すように既に商用化されている。非特許文献１の補助アンテナ結合器２００は図１１に示すように給電部２０１と結合部２０２とを備え、図１２に示すように、携帯端末１のアンテナ素子搭載位置２と結合部２０２とを対向させて用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３６４３０号公報
【特許文献２】特開２０００−９１８２８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Nokia、"Nokia Antenna Coupler AXF-13L"、[online]、 [平成21年7月1日検索]、インターネット<URL : http://europe.nokia.com/axf-13l>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２や非特許文献１に記載の補助アンテナ取付構造を用いる場合、携帯端末に搭載されたアンテナ素子の形状や配置に応じて補助アンテナ結合器を用意する必要があるという問題があった。
【０００８】
また、従来の補助アンテナ結合器は単一の周波数帯でのみ実用的な結合特性が得られるものであるため、マルチバンド対応携帯端末に対しては補助アンテナの利用がいずれかの周波数のみに限られてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、各携帯端末に対して共通に用いることができ、かつ、複数の周波数帯で補助アンテナを利用可能とする補助アンテナ結合器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の補助アンテナ結合器は、略矩形の携帯端末に対向し、かつ当該携帯端末の対向面に対し平行に配置して使用し、給電部と、一端が上記給電部に接続され他端が開放された４本の分岐素子と、を備える。上記給電部が上記携帯端末の中央部と対向している状態において、上記４本の分岐素子のうち２本は、上記給電部から放射状に上記携帯端末の長手方向の一辺に概ね沿って互いに逆向きに延伸され、残りの２本は、上記給電部から放射状に上記携帯端末の長手方向の他辺に概ね沿って互いに逆向きに延伸されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の補助アンテナ結合器によれば、補助アンテナ結合器を各携帯端末に対して共通化することができ、かつ、複数の周波数帯で補助アンテナが利用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】補助アンテナ結合器１００の構成例を示す図。
【図２】補助アンテナ結合器１００を用いた補助アンテナの接続イメージを示す図。
【図３】補助アンテナ結合器１００の別の構成例を示す図。
【図４】補助アンテナ結合器１００の電流分布を示す図。
【図５】補助アンテナ結合器１００と携帯端末との相互結合特性例を示す図。
【図６】補助アンテナ結合器１００における分岐素子１０２の素子長に対する相互結合量の変化を示す図。
【図７】補助アンテナ結合器の配置位置を変化させた場合の携帯端末との相互結合量の変化を示す図。
【図８】補助アンテナ結合器の配置位置を変化させるイメージを示す図。
【図９】携帯端末のアンテナ素子搭載位置を変化させた場合の補助アンテナ結合器との相互結合量の変化を示す図。
【図１０】携帯端末のアンテナ素子搭載位置を変化させるイメージを示す図。
【図１１】補助アンテナ結合器２００の構成例を示す図。
【図１２】補助アンテナ結合器２００と携帯端末との位置関係のイメージを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に補助アンテナ結合器１００の構成例を示す。補助アンテナ結合器１００は、給電部１０１と４本の分岐素子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを備える。また、図２に補助アンテナ結合器１００を用いた補助アンテナの接続イメージを示す。
【００１４】
補助アンテナ結合器１００は、携帯端末１の極近傍に携帯端末１と対向し、かつ、携帯端末１の対向面に平行に配置し、携帯端末１に搭載されたアンテナ素子から放射された電力を一旦補助アンテナ結合器１００で吸収した上で、この吸収した電力を接続ケーブル２０を介して補助アンテナ１０に供給するという形態で使用する。
【００１５】
補助アンテナ結合器１００の４本の分岐素子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、それぞれ一端が給電部１０１に接続され他端が解放された長さＬの素子である。ただし、必ずしも素子全体が４分岐していなくても、例えば図１に示す１０２ａと１０２ｃや、１０２ｂと１０２ｄのように給電部近傍の一部分であれば一体化されていても構わない。
【００１６】
各分岐素子は、給電部１０１が携帯端末１の中央部と対向している状態において、４本の分岐素子のうち１０２ａと１０２ｂの２本は、給電部１０１から放射状に携帯端末の長手方向の一辺に概ね沿って互いに逆向きに延伸される。また、１０２ｃと１０２ｄの２本は、上記給電部から放射状に上記携帯端末の長手方向の他辺に概ね沿って互いに逆向きに延伸される。この要件を満たしていれば図１の形状に限定されず、例えば図３(a)や(b)に示すような形状にしても構わない。また、図１及び図３に示す形状は携帯端末が折り畳み型の場合に最適化した形状であるが、必ずしもこのように携帯端末の形状にあわせて３次元で構成せず、例えば平面的に構成しても構わない。
【００１７】
図４は、補助アンテナ結合器１００の動作原理を示す各分岐素子上の電流分布のイメージ図である。図４(a)は第１周波数帯における電流分布、図４(b)は第２周波数帯における電流分布を示したものであり、図４(a)及び(b)の両矢印は図４(c)に示すように、電流の振幅が中央部が最大、両端が最小であることを表している。なお、第１周波数帯とは、ある分岐素子長Ｌにおいて１／２波長となる周波数を中心周波数とする周波数帯で、図４(a)からわかるように給電部付近で振幅が最大、開放端において最小となり、補助アンテナ結合器１００全体で１／２波長モードで動作する。また第２周波数帯とは、ある分岐素子長Ｌにおいて３／２波長となる周波数を中心周波数とする周波数帯で、図４(b)からわかるように給電部付近及び分岐素子の中央付近で振幅が最大となり、補助アンテナ結合器１００全体で３／２波長モードで動作する。
【００１８】
図５に、図１に示す補助アンテナ結合器１００の給電部１０１におけるアンテナ入力特性を、ＦＤＴＤ法に基づく計算機シミュレーションにより導出した結果を示す。ここで、分岐素子長Ｌは第１周波数帯における波長換算で０．２７５波長である。なお、ここでいうアンテナ入力特性とは、補助アンテナ結合器１００の給電部と携帯端末１に搭載されたアンテナ素子の給電部との間の周波数ごとの相互結合特性のことである。この相互結合量がゼロに近いほど、補助アンテナ結合器１００と携帯端末１に搭載されたアンテナ素子との間の結合が大きいことを示す。補助アンテナ結合器１００を介して補助アンテナ１０を使用する場合、相互結合量が小さくなるほど損失が増大し補助アンテナ１０の利得を低下させてしまうため、所望の動作周波数帯においてできるだけ高い（例えば−１５ｄＢ以上の）相互結合量を実現する必要がある。図５から、本発明の補助アンテナ結合器１００によれば、第１周波数帯の中心周波数ｆ１において−５ｄＢ以上の相互結合量が、また、第２周波数帯の中心周波数ｆ２において−１５ｄＢ以上の相互結合量がそれぞれ得られることがわかる。
【００１９】
図６に、分岐素子長Ｌを変化させた場合の第１、第２周波数帯における相互結合量の変化をＦＤＴＤ法に基づく計算機シミュレーションにより導出した結果を示す。ここで、分岐素子長Ｌは第１周波数帯における中心周波数ｆ１における波長λf1に対する倍率として表している。図６から、分岐素子長Ｌを０．２５〜０．３０λf1とすることで第１周波数帯と第２周波数帯の双方において、概ね−１０ｄＢ以上の相互結合量が得られることがわかる。
【００２０】
次に、本発明の補助アンテナ結合器１００と携帯端末１との相互結合量が、従来の補助アンテナ結合器２００と比べ、携帯端末１との位置関係の変化や携帯端末１内のアンテナ素子の搭載位置の変化の影響を受けにくいことを明らかにする。
【００２１】
図７に、携帯端末１の位置を固定し、従来の補助アンテナ結合器２００と本発明の補助アンテナ結合器１００の位置を、それぞれ図８(a)及び(b)に示すように直交３軸方向（ｘ、ｙ、ｚ）に変化させた場合の相互結合量の変化を、ＦＤＴＤ法に基づく計算機シミュレーションにより第１、第２周波数帯について導出した結果を示す。ここで、図７(a-1)〜(a-3)はそれぞれ従来の補助アンテナ結合器２００のｘ、ｙ、ｚ方向、図７(b-1)〜(b-3)はそれぞれ本発明の補助アンテナ結合器１００のｘ、ｙ、ｚ方向についてのものである。なお、初期位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、０、０）は、補助アンテナ結合器２００については非特許文献１の商品の標準的な使用位置とし、補助アンテナ結合器１００については携帯端末１の対向面と平行であり、かつ、給電部１０１が携帯端末１の中央部と対向し、各分岐素子１０２が携帯端末１の長手方向を向く位置とした。図７から、第１周波数帯においては従来構成、本発明の構成とも直交３軸方向に変化させても相互結合量に大きな変化は生じないが、本発明の構成の方が全般的に高い相互結合量が得られることがわかる。一方、第２周波数帯においては、従来構成では各方向に１０ｍｍ動かすだけで相互結合量が−１５ｄＢ以下に大きく劣化するのに対し、本発明の構成では大きく動かしても概ね−１５ｄＢ以上の相互結合量が得られていることがわかる。
【００２２】
また、図９に携帯端末１のアンテナ素子搭載位置２を図１０(a)〜(d)に示す４通りに変化させた場合の補助アンテナ結合器との相互結合量の変化を、ＦＤＴＤ法に基づく計算機シミュレーションにより第１、第２周波数帯について導出した結果を示す。図９は、(a)が従来の補助アンテナ結合器２００に対するものであり、(b)が本発明の補助アンテナ結合器１００に対するものである。また、図１０は、(a)はアンテナ素子搭載位置２の基準構成、(b)は(a)と搭載位置は同じであるが搭載されたアンテナ素子が反転されている構成、(c)も(a)と搭載位置は同じであるが上下基板の接続ケーブルの位置を逆（紙面上(a)は右側、(c)は左側）にした構成、(d)が搭載位置を端末最下部とした構成である。なお、携帯端末１と対向配置する補助アンテナ結合器２００は非特許文献１の商品の標準的な使用位置に固定し、補助アンテナ結合器１００は携帯端末１の対向面と平行に、かつ、給電部１０１が携帯端末１の中央部と対向し、各分岐素子１０２が携帯端末１の長手方向を向く位置に固定している。図９から、第１周波数帯においては従来構成、本発明の構成とも相互結合量は−１５ｄＢ以上得られているが、従来構成ではアンテナ素子搭載位置の相違によるばらつきが大きいのに対し、本発明の構成ではばらつきが小さい。一方、第２周波数帯においては、従来構成では(d)の場合に相互結合量が−１５ｄＢ以下に大きく劣化するのに対し、本発明の構成では第１周波数帯同様、アンテナ素子搭載位置の相違によるばらつきは小さい。
【００２３】
以上のように、本発明の補助アンテナ結合器１００によれば、携帯端末との相互結合量が携帯端末との位置関係の変化や携帯端末内のアンテナ素子搭載位置の相違の影響を受けにくいため、携帯端末の形状やアンテナ素子搭載位置によらず共通に用いることができ、かつ、１つの結合器で２つの周波数帯で補助アンテナの利用が可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
１  携帯端末      ２  アンテナ素子搭載位置
１０  補助アンテナ    １１  補助アンテナ給電部
２０  接続ケーブル
１００、２００  補助アンテナ結合器
１０１、２０１  給電部    １０２ａ〜ｄ    分岐素子    ２０２  結合素子
【図１】
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【図２】
2011035513.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011035513.tif 000008
【図７】
2011035513.tif 000009
【図８】
2011035513.tif 000010
【図９】
2011035513.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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