(57)【要約】【課題】本発明は、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナ及び携帯型情報端末を提供することを目的とする。【課題】本発明の３重偏波アンテナは、少なくとも立方体の角をなす如く構成された３つの略直交した接地導体面を有する接地導体板（１１〜１３）と、３つの接地導体板の各導体面が交わる頂点付近より各導体面に略垂直方向に延びた３本の独立した放射器（１４〜１６）とを具備している。【選択図】　　　　図１
2004120666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの異なる偏波を受信可能な３重偏波アンテナにおいて、
少なくとも立方体の角をなす如く構成された３つの略直交した接地導体面を有する接地導体板と、
３つの前記接地導体面が交わる頂点付近より各接地導体面に略垂直方向に延びた３本の独立した放射器と
を具備することを特徴とする３重偏波アンテナ。
【請求項２】
３本の前記放射器に給電する給電線及び給電回路が３つの略直交した前記接地導体板に囲まれた領域に設けられている請求項１記載の３重偏波アンテナ。
【請求項３】
３本の前記放射器の長さが等しい請求項１又は２に記載の３重偏波アンテナ。
【請求項４】
前記放射器が誘電体に埋め込まれている請求項１〜３のいずれかに記載の３重偏波アンテナ。
【請求項５】
前記放射器が埋め込まれた前記誘電体の上部に、前記接地導体板と平行な導体板が放射器から離れて形成されている請求項４記載の３重偏波アンテナ。
【請求項６】
前記各放射器と同一の前記接地導体板上に少なくとも１つの導波器を設けた請求項１〜５のいずれかに記載の３重偏波アンテナ。
【請求項７】
前記導波器に可変容量素子が接続されている請求項６記載の３重偏波アンテナ。
【請求項８】
２つの前記導波器を設け、前記放射器と前記導波器を結ぶ線のなす角度が略直角となる請求項６又は７に記載の３重偏波アンテナ。
【請求項９】
接地導体板内部の前記給電線への前記放射器の接続部が同一平面上に並んでいる請求項１〜８のいずれかに記載の３重偏波アンテナ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の３重偏波アンテナを搭載したことを特徴とする携帯型情報端末。
【請求項１１】
前記携帯型情報端末が概略立方体の形状を持ち、前記３重偏波アンテナの３つの接地導体板が前記携帯型情報端末の筐体表面とほぼ同一面になる請求項１０記載の携帯型情報端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３重偏波アンテナ及び携帯型情報端末に関し、詳細には３つの異なる偏波を受信可能なアンテナであって主として携帯型情報端末に使用される送受信用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−２３７７５７号公報
近年の無線通信技術の飛躍的な発展に伴い、無線技術を利用した製品が広く普及し始め、無線通信路の伝送容量拡大に大きな期待がかけられている。特に最近は時間や空間、偏波、信号のような多次元に渡る信号の多重化によって、伝送容量の拡大を図る研究が活発に行われている。偏波による多重化は、従来マルチパス環境下での障害対策と言う消極的な利用のされ方が多かったが、近年の信号処理技術の発展により、今後信号の多重化という積極的な形で利用されていくと予想される。
【０００３】
従来より２つの異なる偏波を受信可能なアンテナとしてクロスダイポールアンテナが広く一般的に知られている。クロスダイポールアンテナはダイポールアンテナを十字型に組み合わせた構造をしており、各ダイポールアンテナは直交しているので、お互いに電磁的に干渉し合うことはない。また、ダイポールアンテナを給電する給電線は２つのダイポールアンテナとお互いに直交する方向に取り出される構造を持つため、この給電線も２つのダイポールアンテナと電磁的に干渉し合うことはない。
【０００４】
このようなクロスダイポールアンテナの自然な発展系として３次元のクロスダイポールアンテナが考えられる。上記特許文献１には３次元のクロスダイポールアンテナに関する記述が開示されている。図５は従来例の３つのダイポールアンテナを有する受信機を示す概略図である。同図において、送信機５０は、２つのダイポールアンテナ５１，５２を有しているが、受信機６０はダイポールアンテナ６１，６２と直交する第３のダイポールアンテナ６３を有している。これにより受信機６０が送信機５０からずれていたり、反射波が存在していても効率よく受信することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような３次元のクロスダイポールアンテナは、構造的には実現可能だが、機能的には実現することができなかった。図５ではアンテナを給電する線を無造作に引き回しているが、この給電線は機能上導体である必要がある。ところが実際にはこの導体である給電線が、アンテナと電磁的に干渉してしまうため、アンテナ特性が著しく劣化してしまうのである。このように３次元のクロスダイポールアンテナという発想自体は、当該の技術者であれば容易に発想できることであるが、上記のように給電線をアンテナ特性を劣化させずに引き出すことができないことから、これまでこのような構造は実現されずにいたものである。このため偏波による多重化は、信号の多重化という積極的な形で利用することができなかった。
【０００６】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナ及び携帯型情報端末を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明の３重偏波アンテナは、少なくとも立方体の角をなす如く構成された３つの略直交した接地導体面を有する接地導体板と、３つの接地導体面が交わる頂点付近より各接地導体面に略垂直方向に延びた３本の独立した放射器とを具備する。よって、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナを実現することが可能となる。
【０００８】
また、３本の放射器に給電する給電線及び給電回路が３つの略直交した接地導体板に囲まれた領域に設けられる構成としているので、給電線だけでなく、給電部や給電回路自体を電磁的にアンテナから隠蔽することが可能となると共に、アンテナ特性に影響を及ぼす恐れのある給電線や給電回路のような導体部品の影響を考慮しなくてよく、アンテナ設計が容易になる。
【０００９】
更に、３本の放射器の長さが等しい構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、全てのアンテナの特性が等しく、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる。
【００１０】
また、放射器が誘電体で埋め込まれている構成としているので、誘電体による波長短縮ぶんだけ物理的な大きさを小さくすることができる。
【００１１】
更に、放射器が埋め込まれた誘電体の上部に、接地導体板と平行な導体板が放射器から離れて形成されている構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、小型でかつ広帯域で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができるアンテナを実現することが可能となる。
【００１２】
また、各放射器と同一の接地導体面上に少なくとも１つの導波器を設けた構成としているので、放射器からの放射電界に指向性を持たせることができる。
【００１３】
更に、導波器に可変容量素子が接続されている構成としているので、導波器の長さを電気的に変えることができ、これにより本アンテナの指向性を電気的に変えることが可能となる。
【００１４】
また、２つの導波器を設け、放射器と導波器を結ぶ線のなす角度が略直角となる構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、各放射器からの放射電界の指向性を任意の方向に向けることができ、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる。
【００１５】
更に、接地導体板内部の給電線への放射器接続部が同一平面上に並んでいる構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、平面回路を用いた給電線を容易に接続することが可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる。
【００１６】
また、上記記載の３重偏波アンテナを搭載した携帯型情報端末に特徴がある。よって、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナを搭載することで、送受信端末の配置が３次元的に変化しても偏波による通信路の多重化に対応可能な携帯型情報端末を実現することが可能となる。
【００１７】
更に、携帯型情報端末は概略立方体の形状を持ち、３重偏波アンテナの３つの接地導体体が携帯型情報端末の筐体表面とおよそ同一面になる構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナを筐体の影響を受けることなく搭載し、送受信端末の配置が３次元的に変化しても偏波による通信路の多重化に対応可能な携帯型情報端末を実現することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の３重偏波アンテナは、少なくとも立方体の角をなす如く構成された３つの略直交した接地導体面を有する接地導体板と、３つの接地導体面が交わる頂点付近より各接地導体面に略垂直方向に延びた３本の独立した放射器とを具備している。
【００１９】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。同図において、本実施例の３重偏波アンテナは、接地導体板１１〜１３及び放射器１４〜１６を含んで構成されている。そして、接地導体板１１〜１３はそれぞれ垂直な配置となっており、接地導体板１１はＹＺ平面に、接地導体板１２はＸＺ平面に、接地導体板１３はＸＹ平面に配置されている。また、３つの接地導体板１１〜１３が交差する頂点付近には、３本の独立した放射器１４〜１６が設けられ、放射器１４はＸ軸方向、放射器１５はＹ軸方向、放射器１６はＺ軸方向にそれぞれ向いている。ここで放射器１４〜１６の長さは全て等しくなっている。更に、図示しないが３つの接地導体板１１〜１３に囲まれた領域には給電線及び給電回路が設けられている。
【００２０】
次に、本実施例の３重偏波アンテナの動作について説明する。はじめに放射器１４を例にとって説明すると、放射器１４は接地導体板１１に対して垂直な配置となっているので、モノポールアンテナとして機能する。ここで放射器１４よりＹ軸及びＺ軸の＋方向では接地導体板１１が無くなっているが、その代わりに放射器１５及び放射器１６が接地導体の役割を果たすので、モノポールアンテナとして機能することが可能となる。また、給電線や給電回路は接地導体板１１〜１３に遮蔽されているので、放射器１４の特性を劣化させることはない。同様に、放射器１５及び放射器１６も給電線や給電回路の影響を受けずに、モノポールアンテナとして機能することが可能となる。
【００２１】
図２は本発明の第２の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。同図において、図１と同じ参照番号は同じ構成要素を示す。異なる構成要素として、２つの接地導体板が交わる稜線上には各放射器に対応する２つの導波器が設けられている。つまり、導波器１７及び導波器１８は放射器１４と同じＸ軸方向に、導波器１９及び導波器２０は放射器１５と同じＹ軸方向に、導波器２１及び導波器２２は放射器１６と同じＺ軸方向にそれぞれ向いている。また、ここでは図示しないが３つの接地導体板１１〜１３に囲まれた領域には給電線及び給電回路が設けられており、各導波器の接地導体内部には可変容量素子であるスイッチ素子が接続されている。
【００２２】
次に、本実施例の３重偏波アンテナの動作について説明する。はじめに、放射器１４を例にとって説明すると、放射器１４は接地導体板１１に対して垂直な配置となっているので、モノポールアンテナとして機能する。ここで放射器１４よりＹ軸及びＺ軸の＋方向では接地導体板１１が無くなっているが、その代わりに放射器１５及び放射器１６が接地導体板の役割を果たすので、モノポールアンテナとして機能することが可能となる。また、給電線や給電回路は接地導体板１１〜１３に遮蔽されているので、放射器１４の特性を劣化させることはない。更に、同じ接地導体板１１上にある導波器１７及び導波器１８により放射器１４からの放射電界強度が指向性を持つようになっており、導波器１７及び導波器１８により指向性を変えることもできる。同様に、放射器１５及び放射器１６も給電線や給電回路の影響を受けずに、指向性を変えることが可能なモノポールアンテナとして機能することが可能となっている。
【００２３】
図３は本発明の第３の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。同図において、図１と同じ参照番号は同じ構成要素を示す。異なる構成要素として、３つの接地導体板１１〜１３が交差する頂点付近には、３本の放射器給電端子２３〜２５が設けられている。この３つの放射器給電端子２３〜２５はその先端が一平面上に並ぶように曲げてあり、図中の平面回路によって構成された給電線２６〜２８との接続が容易にできるようにしてある。各給電線と給電端子の間はワイヤーボンディングによって接続されている。
【００２４】
図４は本発明の第４の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。同図において、図１と同じ参照番号は同じ構成要素を示す。例えば携帯電話機などの携帯情報端末の筐体２９は概略立方体の形状を持つ導体からなっており、そして携帯情報端末の右上手前側の角部には上記実施例による３重偏波アンテナが設けられている。ここで３重偏波アンテナの接地導体板と携帯情報端末の筐体２９は、ほぼ同一平面上になるようにしてあるので、携帯情報端末の筐体２９は接地導体板の一部として機能し、アンテナの特性を劣化させることはない。このように、通常携帯型情報端末の筐体は概略立方体の形状を持ち、その材質は導体である。この筐体がアンテナの特性に悪影響を及ぼさないようにするためには、筐体自身を接地導体板の一部として利用する構成にすればよいのである。
【００２５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の３重偏波アンテナは、少なくとも立方体の角をなす如く構成された３つの略直交した接地導体面を有する接地導体板と、３つの接地導体面が交わる頂点付近より各接地導体面に略垂直方向に延びた３本の独立した放射器とを具備する。よって、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナを実現することが可能となる。
【００２７】
また、３本の放射器に給電する給電線及び給電回路が３つの略直交した接地導体板に囲まれた領域に設けられる構成としているので、給電線だけでなく、給電部や給電回路自体を電磁的にアンテナから隠蔽することが可能となると共に、アンテナ特性に影響を及ぼす恐れのある給電線や給電回路のような導体部品の影響を考慮しなくてよく、アンテナ設計が容易になる。
【００２８】
更に、３本の放射器の長さが等しい構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、全てのアンテナの特性が等しく、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる。
【００２９】
また、放射器が誘電体で埋め込まれている構成としているので、誘電体による波長短縮ぶんだけ物理的な大きさを小さくすることができる。
【００３０】
更に、放射器が埋め込まれた誘電体の上部に、接地導体板と平行な導体板が放射器から離れて形成されている構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、小型でかつ広帯域で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができるアンテナを実現することが可能となる。
【００３１】
また、各放射器と同一の接地導体面上に少なくとも１つの導波器を設けた構成としているので、放射器からの放射電界に指向性を持たせることができる。
【００３２】
更に、導波器に可変容量素子が接続されている構成としているので、導波器の長さを電気的に変えることができ、これにより本アンテナの指向性を電気的に変えることが可能となる。
【００３３】
また、２つの導波器を設け、放射器と導波器を結ぶ線のなす角度が略直角となる構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、各放射器からの放射電界の指向性を任意の方向に向けることができ、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる。
【００３４】
更に、接地導体板内部の給電線への放射器接続部が同一平面上に並んでいる構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、平面回路を用いた給電線を容易に接続することが可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる。
【００３５】
また、上記記載の３重偏波アンテナを搭載した携帯型情報端末に特徴がある。よって、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナを搭載することで、送受信端末の配置が３次元的に変化しても偏波による通信路の多重化に対応可能な携帯型情報端末を実現することが可能となる。
【００３６】
更に、携帯型情報端末は概略立方体の形状を持ち、３重偏波アンテナの３つの接地導体体が携帯型情報端末の筐体表面とおよそ同一面になる構成としているので、３つの異なる偏波を受信可能で、アンテナ特性を劣化させずに給電線を引き出すことができる３重偏波アンテナを筐体の影響を受けることなく搭載し、送受信端末の配置が３次元的に変化しても偏波による通信路の多重化に対応可能な携帯型情報端末を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る３重偏波アンテナの構成を示す概略図である。
【図５】従来例の３つのダイポールアンテナを有する受信機を示す概略図である。
【符号の説明】
１１〜１３；接地導体板、１４〜１６；放射器１４〜１６、
１７〜２２；導波器、２３〜２５；放射器給電端子、２６〜２８；給電線、
２９；携帯型情報端末の筐体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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