(57)【要約】【課題】アンテナにおいて過大の電圧定在波比を低め、利得を増やすために、弱い無線信号の受信と十分な無線工率の送信を改善し、新しい三帯域または四帯域アンテナ構造を提供する。【解決手段】モバイルユニットは第一操作周波数及び第二操作周波数を具える第一アンテナと、第三操作周波数及び第四操作周波数を具える第二アンテナとを含んでなる。モバイルユニットは簡単な制御回路を利用して二つのアンテナを統合し、二つのアンテナはともに作動して低電圧定在波比及び要求された利得において三帯域または四帯域の受信を実行する。制御回路は位相回路を含んで、位相回路は伝送線ネットワークもしくはインダクターコンデンサーネットワークであり、または最低コストを求めるためにモバイルユニットの回路基板に形成される。制御回路は位相変換回路を形成し、二つのアンテナが互いにロードすることを防ぐ。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおけるモバイルユニットにおいて、
第一操作周波数及び第二操作周波数を具える第一アンテナと、
第三操作周波数及び第四操作周波数を具える第二アンテナと、
第一アンテナと第二アンテナを統合する制御回路とを含んでなり、
該制御回路は、第一アンテナが第三操作周波数及び第四操作周波数における操作を防ぎ、第二アンテナが第一操作周波数及び第二操作周波数における操作を防ぐ位相変換回路を含んでなることを特徴とする無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項２】
前記第一アンテナが平面型であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項３】
前記第一アンテナがホイップ型であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項４】
前記第二アンテナが平面型であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項５】
前記第二アンテナがホイップ型であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項６】
前記第一操作周波数が８５０メガヘルツであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項７】
前記第二操作周波数が９００メガヘルツであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項８】
前記第三操作周波数が１８００メガヘルツであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項９】
前記第四操作周波数が１９００メガヘルツであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項１０】
前記位相変換回路が伝送線ネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項１１】
前記位相変換回路がインダクターコンデンサーネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項１２】
前記モバイルユニットがパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項１３】
前記モバイルユニットがスマートフォンであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【請求項１４】
前記無線通信システムがＧＳＭシステムであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムにおけるモバイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は一種のアンテナ構造に関し、特に三帯域（ｔｒｉ−ｂａｎｄ）と四帯域（ｑｕａｄ−ｂａｎｄ）無線周波数信号を受信するアンテナ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線データサービスは現代社会生活において既に重要な部分になっている。消費者がインターネットへのアクセス、電子メール交換、ビデオ会議、マルチメディア応用などの無線データサービスに対する需要を満たすため、ＰＤＡ（パーソナルデータアシスタント）やスマートフォンなどのマルチメディアデバイスは豊富な内容を含んでいつでも利用できるネットワーク環境を提供しなければならない。
【０００３】
現在もっとも普及しているＧＳＭ（ｇｌｏｂａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、世界移動電話規格）システムを例にとれば、ＧＳＭシステムに使用された信号の周波数は８５０メガヘルツ、９００メガヘルツ、１８００メガヘルツ、１９００メガヘルツなどの特定の操作周波数に規格化される。上記四つの周波数スペクトルにおいて、低い方の二つは早めに全世界に応用されている。１８００メガヘルツの操作周波数ことＧＳＭ１８００（ＤＣＳ１８００またはＰＣＮ（パーソナルコミュニケーションネットワーク）とも称される）はヨーロッパとアジア諸国に応用されつつありながら、１９００メガヘルツの操作周波数ことＧＳＭ１９００（ＤＣＳ１９００、ＰＣＳ１９００、またはＰＣＳ（パーソナルコミュニケーションシステム）とも称される）はアメリカとカナダに応用されている。三帯域または四帯域アンテナ構造を具えるモバイルユニットはそれぞれ異なった周波数による信号を送受信することができ、より多くの無線データシステムやマルチメディアシステムと互換性を維持できることによって商業的優勢が保たれる。
【０００４】
アンテナ設計に影響を及ぼす要素の詳細は省略するが、アンテナの能率に影響するのはアンテナの大きさと形との関係及び目標周波数の波長などがある。目標周波数の増加によりアンテナの能率は低減する。単一帯域（ｓｉｎｇｌｅ−ｂａｎｄ）アンテナの能率がほとんど二帯域（ｄｕａｌ−ｂａｎｄ）アンテナを超える状況において、もし目標周波数の範囲が合理的に近ければ、例えば８５０メガヘルツと９００メガヘルツ、適当に設計されたデュアルバンドアンテナも許容される。相似周波数に合う最適なアンテナが相似の寸法を具えるゆえ、両周波数を兼ね備えたインピーダンス整合は可能であり、能率に影響する電圧定在波比は２：１という合理的な範囲に制限されることができる。言い換えれば、もし単一のアンテナが相違したかつ実質上非調波の両周波数に応用されれば、両周波数を兼ね備え、かつ電圧定在波比が上昇し利得を急速的に減少する適当な寸法及びインピーダンス整合を持つアンテナは不可能である。
【０００５】
アンテナの用途で決められた特定の周波数範囲はアンテナの最適寸法を決める。もし予定の周波数範囲が広すぎるかアンテナにふさわしくない場合、信号反射がアンテナ作動を妨害し利得損失をもたらし、送受信のために追加電力を要求する。モバイルユニットは大部分電池を電源として簡単に電力を消耗することができないため、予定周波数にふさわしいアンテナを具えている。そのため、従来のモバイルユニットは比較的により狭い周波数範囲を覆うしかない。
【０００６】
現在もっとも常用されているモバイルアンテナは平面型とホイップ型であり、両方ともデュアルバンドにおいてよい性能を発揮している。しかし、それを三帯域または四帯域に変換して前述の四種類のＧＳＭ周波数に応用する場合は深刻な問題を起こす。まず、三帯域または四帯域アンテナは要求されたスペクトルとバンド幅に適応するための高い電圧定在波比を負担する。また、高い電圧定在波比は低平均利得をもたらしモバイルユニットに追加電力を要求する。それに、要求された周波数範囲に適応した平面型またはホイップ型アンテナを二個合わせれば、過大かつ粗末な外形設計になりかねない。
【０００７】
前述の欠点により、現在のアンテナ構造はＰＤＡまたはスマートフォン製品の発展に適わず、ＧＳＭスタンダードによる出力工率及び感度測定にも通過できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前述の問題を解決するために、セル式基地局から弱い無線信号の受信とセル式基地局と通信するための十分な無線工率の送信を改善し、新しい三帯域または四帯域アンテナ構造を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、第一操作周波数及び第二操作周波数を具える第一アンテナと、第三操作周波数及び第四操作周波数を具える第二アンテナと、第一アンテナと第二アンテナを統合する制御回路とを含んでなり、該制御回路は、第一アンテナが第三操作周波数及び第四操作周波数における操作を防ぎ、第二アンテナが第一操作周波数及び第二操作周波数における操作を防ぐ位相変換回路を含んでなる構造によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、この発明の特長は、現存の平面型アンテナとホイップ型アンテナを利用し、簡易位相変換回路をもって改善された操作能力を提供する。かかる構造は低コスト量産と商業応用にふさわしい軽量設計であり、簡略化されたパワー結合と分散を有し、高抵抗の相互カップリング技術を提供する。
【００１１】
請求項１に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、第一操作周波数及び第二操作周波数を具える第一アンテナと、第三操作周波数及び第四操作周波数を具える第二アンテナと、第一アンテナと第二アンテナを統合する制御回路とを含んでなり、該制御回路は、第一アンテナが第三操作周波数及び第四操作周波数における操作を防ぎ、第二アンテナが第一操作周波数及び第二操作周波数における操作を防ぐ位相変換回路を含んでなる。
【００１２】
請求項２に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第一アンテナが平面型である。
【００１３】
請求項３に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第一アンテナがホイップ型である。
【００１４】
請求項４に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第二アンテナが平面型である。
【００１５】
請求項５に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第二アンテナがホイップ型である。
【００１６】
請求項６に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第一操作周波数が８５０メガヘルツである。
【００１７】
請求項７に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第二操作周波数が９００メガヘルツである。
【００１８】
請求項８に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第三操作周波数が１８００メガヘルツである。
【００１９】
請求項９に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における第四操作周波数が１９００メガヘルツである。
【００２０】
請求項１０に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における位相変換回路が伝送線ネットワークである。
【００２１】
請求項１１に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における位相変換回路がインダクターコンデンサーネットワークである。
【００２２】
請求項１２に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１におけるモバイルユニットがＰＤＡである。
【００２３】
請求項１３に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１におけるモバイルユニットがスマートフォンである。
【００２４】
請求項１４に記載する無線通信システムにおけるモバイルユニットは、請求項１における無線通信システムがＧＳＭシステムである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この発明は、三帯域と四帯域無線周波数信号を受信するアンテナ構造であり、第一操作周波数及び第二操作周波数を具える第一アンテナと、第三操作周波数及び第四操作周波数を具える第二アンテナと、第一アンテナと第二アンテナを統合する制御回路とを含んでなり、該制御回路は、第一アンテナが第三操作周波数及び第四操作周波数における操作を防ぎ、第二アンテナが第一操作周波数及び第二操作周波数における操作を防ぐ位相変換回路を含んでなる。
【００２６】
かかるアンテナ構造の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。
【００２７】
【第１の実施例】
図１はこの発明によるアンテナの部分構造を表わす説明図である。三帯域または四帯域モバイルユニット１０はモバイルユニット１０の内部に設けられた平面型アンテナ１５と、モバイルユニット１０から伸び出るホイップ型アンテナ２０を含んでなる。
【００２８】
平面型アンテナ１５は二次元であり、電導性を有し送信機と受信機とインピーダンス整合して、その寸法と形は第一周波数と第二周波数、例えば８５０メガヘルツと９００メガヘルツにおける操作にふさわしい。８５０メガヘルツと９００メガヘルツが類似しているため、単一の平面型アンテナ１５は低電圧定在波比と要求された平均利得を提供するコンパクトでありながら寸法に合うアンテナに設計されることができる。
【００２９】
ホイップ型アンテナ２０も二次元であり、電導性を有し送信機と受信機とインピーダンス整合して、その寸法と形は第三周波数と第四周波数、例えば１８００メガヘルツ（ＤＣＳ１８００またはＰＣＮとも称する）と１９００メガヘルツ（ＤＣＳ１９００、ＰＣＳ１９００、またはＰＣＳとも称する）における操作にふさわしい。
【００３０】
図２はこの発明によるアンテナの選択回路を表わす説明図である。図２において、モバイルユニット１０も制御回路３０を含んで、制御回路３０はモバイルユニット１０の内部における平面型アンテナ１５と普通無線周波数回路７０との間に設けられた第一位相変換回路４５を含んでなる。制御回路３０は他にホイップ型アンテナ２０と普通無線周波数回路７０との間に設けられた第二位相変換回路５０を含んで、二つの位相変換回路４５、５０は伝送線ネットワークもしくはインダクターコンデンサーネットワークであり、またはコストを減少するためにモバイルユニット１０の回路基板に形成される。制御回路３０は位相変換ネットワークを形成し、両アンテナ１５、２０の相互ロードを防ぎ、平面型アンテナ１５とホイップ型アンテナ２０を単一アンテナに有効的に結合する。かかる結合は従来のアンテナと比べ、よりよいインピーダンス整合と低電圧定在波比を許容するため、各目標周波数における高利得を得ながら、電力消費が低くて済む。
【００３１】
８５０メガヘルツと９００メガヘルツの平面型アンテナ１５とを組み合わせるか、１８００メガヘルツと１９００メガヘルツのホイップ型アンテナ２０とを組み合わせるかは、明らかに単なるデザイン上の選択肢である。この発明は目標周波数のあらゆる可能な組み合わせを含み、各アンテナはこの実施例以外の周波数を覆うことができる。例えば、８５０メガヘルツと９００メガヘルツのホイップ型アンテナ２０との組み合わせ、または１８００メガヘルツと１９００メガヘルツの平面型アンテナ１５との組み合わせもこの発明の範囲に含まれる。
【００３２】
【第２の実施例】
この発明の第２の実施例は第１の実施例とほぼ一致しているが、第１の実施例と異なった点は、第二平面型アンテナがホイップ型アンテナ２０の代わりにモバイルユニット１０に設けられることである。制御回路３０とそれに含まれた位相変換回路４５、５０の機能は第１実施例と同じである。
【００３３】
【第３の実施例】
この発明の第３の実施例は第１の実施例とほぼ一致しているが、第１の実施例と異なった点は、第二ホイップ型アンテナが平面型アンテナ１５の代わりにモバイルユニット１０から伸び出ることである。制御回路３０とそれに含まれた位相変換回路４５、５０の機能は第１実施例と同じである。
【００３４】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲の範囲に属するものとする。
【００３５】
【発明の効果】
従来の技術と比べ、この発明によるモバイルユニット１０は追加電力消費をいらずに要求された利得を得られ、三帯域と四帯域の送受信を許容する。モバイルユニット１０は通常、電池により作動するため、モバイルユニット１０の電力消費比が決定的である。制御回路３０は二つのアンテナを統合し、各アンテナは特定のペアの周波数スペクトルにより最適化される。制御回路３０は各アンテナ１５２０に対応した位相変換回路４５、５０を含んでなる。位相変換回路４５、５０はアンテナ１５、２０の相互ロードを防げる。この発明によるアンテナ構造は過大の電圧定在波比を低め、利得を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアンテナ構造を表わす説明図である。
【図２】この発明によるアンテナの選択回路を表わす説明図である。
【符号の説明】
１０            モバイルユニット
１５            平面型アンテナ
２０            ホイップ型アンテナ
３０            制御回路
４５、５０      位相変換回路
７０            無線周波数回路
【図１】
2004159285.tif 000003
【図２】
2004159285.tif 000004