(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末にアンテナ放射素子を取り付けて構成されるアンテナ装置において、
上記携帯端末の筺体を構成する導電板の端辺から内側にアンテナ放射素子を配置し、
上記携帯端末筐体を構成する導電板はほぼ四角形とされ、上記携帯端末の利用周波数の波長をλとした場合、上記アンテナ放射素子の配置位置を上記四角形の導電板の何れか一つの角に接する二つの端辺からそれぞれ約０．１λ内側にしたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
携帯端末にアンテナ放射素子を取り付けて構成されるアンテナ装置において、
上記携帯端末の筺体を構成する導電板の端辺から内側にアンテナ放射素子を配置し、
上記携帯端末筐体を構成する導電板はほぼ四角形とされ、上記携帯端末の利用周波数の波長をλとした場合、上記アンテナ放射素子の配置位置を上記四角形の導電板の何れか一つの角に接する二つの端辺からそれぞれ約０．１λ〜０．２λの範囲にしたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のアンテナ装置の何れかにおいて、
上記携帯端末は上記アンテナ放射素子を支持する導電板がほぼ水平姿勢で動作する携帯端末であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のアンテナ装置の何れかにおいて、
上記アンテナ放射素子をモノポール形状としたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信用のカード型端末に用いて好適なアンテナ装置に関し、特に優れた偏波特性及び平均利得を有し、かつ帯域特性に優れた携帯端末用のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線装置を備えたカード型携帯端末としては、図１０に示すように携帯端末筐体２（導電板）の端部にアンテナ放射素子１を配置したものが多く検討されている（特許文献１）。これは、カード型携帯端末が通常ノート型パーソナルコンピュータの外部拡張スロットに挿入されて使用されるため、ノート型パーソナルコンピュータの筐体の影響を受けにくいようアンテナ放射素子１をノート型パーソナルコンピュータの筐体から可能な限り遠い位置、つまり、筐体２の端辺乃至は端辺より外側に配置するものが多い。
また、一般に、カード型携帯端末など小型な携帯端末に搭載されるアンテナは、端末の筐体に生じる電流を利用するものが多く（非特許文献１）、その筐体電流を活用することにより垂直、水平の両偏波成分を有する放射指向性を実現し、待受け状態や通話状態など様々な利用形態において所望の放射特性を満足できることが知られている。
【特許文献１】特開２０００−３０７３３１号公報
【非特許文献１】“図解移動通信用アンテナシステム”総合電子出版社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、高速なデータ伝送が利用可能な次世代移動通信システムでの利用形態を考えると、カード型携帯端末は高速データ伝送への需要が高いノート型パーソナルコンピュータに搭載されて使用されることが主であると考えられる。ノート型パーソナルコンピュータは通常、机やテーブルなどの水平な場所に置いて水平な姿勢で使用され、さらに、基地局アンテナの主偏波成分が垂直偏波であることを考えると、ノート型パーソナルコンピュータに搭載されるアンテナ装置の放射指向性においては、偏波成分に関して垂直偏波成分が高いことが望まれる。
【０００４】
また、次世代移動通信システムでは、ネットワークコストの低減を目指し、従来のマクロセル環境に加え対象領域が狭められたマイクロ・ピコセル環境や周辺セルからの干渉の影響が小さいホットスポットや屋内オフィスといった孤立セル環境を有することが想定される。従来、マクロセル環境では、市街地において基地局アンテナの地上高が数十ｍと高くなる場合が多くあったが、マイクロ・ピコセル環境、さらには屋内環境では、基地局アンテナの地上高が低くなるため、端末周辺の到来波分布がより水平面内に集中すると考えられる。よって、携帯端末アンテナには水平面内での平均利得が高いことが望まれる。
【０００５】
さらに、次世代移動通信システムでは、数十から数百Ｍｂｐｓを越える最大データ伝送速度を無線インターフェースで実現するために５０から１００ＭＨｚの帯域を利用することが想定されており、電波の出入り口であるアンテナに関しても従来以上の広帯域特性が望まれる。
従来のカード型端末用アンテナ装置は、筐体を流れる電流の影響による偏波不整合損失が生じ、また、筐体を構成する地板のサイズが十分でないことから水平面内での利得が低く、さらにアンテナ入力特性が劣化し帯域が狭いといった問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、特に移動通信用のカード型携帯端末において、カード型端末に用いて好適なアンテナ装置に関し、特に優れた偏波特性及び平均利得を有し、かつ携帯特性に優れた携帯端末用のアンテナ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の請求項１では、携帯端末にアンテナ放射素子を取り付けて構成されるアンテナ装置において、携帯端末の筺体を構成する導電板の端辺から内側にアンテナ放射素子を配置し、携帯端末筐体を構成する導電板はほぼ四角形とされ、上記携帯端末の利用周波数の波長をλとした場合、上記アンテナ放射素子の配置位置を上記四角形の導電板の何れか一つの角に接する二つの端辺からそれぞれ約０．１λ内側にしたアンテナ装置を提案する。
この発明の請求項２では、携帯端末にアンテナ放射素子を取り付けて構成されるアンテナ装置において、携帯端末の筺体を構成する導電板の端辺から内側にアンテナ放射素子を配置し、携帯端末筐体を構成する導電板はほぼ四角形とされ、上記携帯端末の利用周波数の波長をλとした場合、上記アンテナ放射素子の配置位置を上記四角形の導電板の何れか一つの角に接する二つの端辺からそれぞれ約０．１λ〜０．２λの範囲にしたアンテナ装置を提案する。
この発明の請求項３では、請求項１記載のアンテナ装置において、携帯端末はアンテナ放射素子を支持する導電板がほぼ水平姿勢で動作する携帯端末であるアンテナ装置を提案する。
この発明の請求項４では、請求項１又は２記載のアンテナ装置の何れかにおいて、アンテナ放射素子をモノポール形状としたアンテナ装置を提案する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の請求項１乃至５で提案するアンテナ装置によれば、アンテナ放射素子を携帯端末筐体の端辺からわずか内側に配置する構造としたことにより、携帯端末筐体に誘起される電流が小さくなり、放射指向性の垂直偏波成分が改善する効果がある。さらに、垂直面内の放射指向性に変化が生じ、水平面内の利得が改善する効果がある。更に、アンテナ入力特性が変化し、帯域特性が改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下にこの発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１はこの発明の第１実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す概略図である。この発明によるアンテナ装置はアンテナ放射素子１と携帯端末筐体２とによって構成される。携帯端末筐体２は一般に導電板で構成され、この導電板が地板として作用し、アンテナ放射素子１は携帯端末筐体２に接触して接続されており、利用周波数において共振する。
この発明の特徴とする構成はアンテナ放射素子１の設置位置が、携帯端末筐体２の端辺でなく、端辺より内側に配置する構成とした点を特徴とするものである。アンテナ放射素子１を携帯端末筐体２の端辺よりわずか内側に配置することにより、携帯端末筐体２に誘起される電流が小さくなり、放射指向性の垂直偏波成分が改善する効果が得られる。更に、垂直面内の放射指向性に変化が生じ、水平面内の利得が改善する効果も得られる。またアンテナ入力特性が変化し、帯域特性が改善する効果も得られる。
【００１２】
因みに、従来技術と同様にアンテナ放射素子１を携帯端末筐体２の端辺に配置した場合には、携帯端末筐体２に水平方向の電流が誘起され、水平面内の放射指向性は交差偏波成分である水平偏波成分が増加し、垂直偏波成分が低下する。その結果、水平面内での利得が低くなり、更に帯域が狭くなる。
図１に示したアンテナ放射素子１は後に説明するモノポールアンテナ素子は無論のこと、板状逆Ｆアンテナ素子、或は板状逆Ｌアンテナ素子等を用いることができる。また、携帯端末としてはパーソナルコンピュータの外部拡張スロットに差し込んで使用するカード型携帯端末、或は携帯電話機に差し込んで使用する端末、又はＰＤＡと呼ばれる携帯端末に差し込んで使用する端末等に適用することができる。
【実施例２】
【００１３】
図２はこの発明の第２実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す概略図である。この発明の第２実施形態では本発明のアンテナ装置を実装したカード型携帯端末をノート型パーソナルコンピュータに装着した状態の実用状態を示す。図２に示す３及び４はノート型パーソナルコンピュータの導電性の筐体部分を示す。カード型の携帯端末筐体２はノート型パーソナルコンピュータの外部拡張スロットに搭載されて実動される。
本発明の第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、アンテナ放射素子１をカード型の携帯端末筐体２の端辺からわずかに内側に配置する点を特徴とするものである。アンテナ放射素子１を携帯端末筐体２の端辺よりわずかに内側に配置することにより、携帯端末筐体２に誘起される電流が小さくなり、水平面内放射指向性における垂直偏波成分が改善する効果が得られる。更に、垂直面内の放射指向性に変化が生じ、水平面内の利得が改善する効果が得られる。更に、アンテナ入力特性が変化し、帯域特性が改善する効果が得られる。
【実施例３】
【００１４】
図３は、本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す概略図である。このアンテナ装置は、モノポール形状のアンテナ放射素子１とカード型の携帯端末筐体２から構成されており、モノポール形状のアンテナ放射素子１はカード型の携帯端末筐体２の端辺より内側に配置されている。
本発明の第３の実施形態においても、第１また第２実施形態同様、モノポール形状のアンテナ放射素子１をカード型の携帯端末筐体２の端辺からわずか内側に配置することにより、カード型の携帯端末筐体２に誘起される電流が小さくなり、放射指向性の垂直偏波成分が改善する効果がある。さらに、垂直面内の放射指向性に変化が生じ、水平面内の利得が改善する効果がある。また、アンテナ入力特性が変化し、帯域特性が改善する効果がある。
【実施例４】
【００１５】
図４は、本発明の第４実施形態にかかるアンテナ装置の基本構成を示す概略図である。このアンテナ装置は、モノポール形状のアンテナ放射素子１とカード型の携帯端末筐体２から構成されており、モノポール形状のアンテナ放射素子１はカード型の携帯端末筐体２の端辺より内側に配置されている。モノポール形状のアンテナ放射素子１は、線状の金属導体で構成され、その長さＬは利用周波数の波長λで換算して約０．２５λを有している。また、カード型の携帯端末筐体２は、板状の金属導体で構成され、利用周波数の波長λで換算して約０．７λ×１．６λの長方形状を有している。利用周波数を４ＧＨｚとした場合、０．７λ≒５５ｍｍ，１．６λ≒１２０ｍｍ程度となる。ここでは長方形状としているが、必ずしも長方形である必要はなく、少なくとも角が有る形状であればよい。
【００１６】
以下に、第４実施形態について具体的に説明する。
図５は、アンテナ放射素子１のカード型の携帯端末筐体２に対する配置可能領域（物理的に装着可能領域）を示す図である。カード型の携帯端末筐体２の端部０から、ｘ軸方向（筐体２の短辺方向）に距離ａ、ｙ軸方向（筐体２の長辺方向）に距離ｂの位置にアンテナ放射素子ｌを配置する。なお、配置可能範囲は、ｘ軸方向に０から０．７λ、ｙ軸方向に０から０．３λとする。
図６は、放射指向性における偏波成分の改善を示す図である。図６Ａは、従来技術と同様に携帯端末筐体２の端部となるａ＝ｂ＝０にアンテナを配置した場合の水平面内放射指向性であり、図６Ｂは、携帯端末筐体２のわずか内側となるａ＝ｂ＝０．１３λ（図５参照）の位置にアンテナを配置した場合の水平面内放射指向性である。なお、図６Ａ及び図６Ｂでは理想的なアンテナ配置条件である無限地板上に配置した場合の利得を０ｄＢとして規格化してある。図６より、従来技術と比較して本発明により主偏波成分である垂直偏波成分（Ｅθ）が増加し、交差偏波成分である水平偏波成分（Ｅφ）が低下することがわかる。従来技術では平均利得がＥθ＝−６．４ｄＢ、Ｅφ＝−４．７ｄＢとなっているのに対し、本発明ではＥθ＝−２．４ｄＢ、Ｅφ＝−８．８ｄＢとなっており、主偏波成分で４ｄＢの増加、交差偏波成分で４．１ｄＢ低減を実現している。ａ＝ｂ＝０．１３λの位置は図５に示した原点０を含む角に限られたものでなく、他の角の部分でもよい。但し図５に示したアンテナ放射素子１の装着可能領域が制限される場合は二つの角の部分に限られることになる。
【００１７】
また、図７は、アンテナ入力特性における帯域幅の改善を示す図である。図７Ａは、従来技術と同様に端末筐体の端部となるａ＝ｂ＝０にアンテナ放射素子１を配置した場合のアンテナ入力特性であり、図７Ｂは、携帯端末筐体２のわずか内側となるａ＝ｂ＝０．１３λの位置にアンテナを配置した場合のアンテナ入力特性である。図より、従来技術と比較して本発明によるアンテナ入力特性が改善することがわかる。アンテナ入力特性の指標であるＶＳＷＲが２以下となる比帯域幅が、従来技術の場合１３％であるのに対して、本発明では１８％となっており、帯域幅の改善が見られる。
【００１８】
以上、説明したように、本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置では、アンテナ放射素子１の配置位置を筐体端辺から利用周波数で換算して約０．１λ、筐体の内側に配置することで、水平面内の放射指向性において高い垂直偏波成分を有することができ、また、高い平均利得を得ることができる。しかも、本発明によれば、アンテナ入力特性を改善することができ、広帯域な帯域特性を得ることができる。
図８は、放射素子の配置位置による水平面内平均利得の変化を示す図である。図より、主偏波成分である垂直偏波成分Ｅθは、アンテナ放射素子１の配置位置を短辺方向をｘ、長辺方向をｙとした場合０．１＜ｘ［λ］＜０．２，０．１＜ｙ［λ］＜０．２又は０．５＜ｘ［λ］＜０．６，０．１＜ｙ［λ］＜０．６の範囲に設定することで高くなる（図中明るい部分）ことがわかる。さらに、交差偏波成分である水平偏波成分Ｅφは、アンテナ放射素子１の配置位置を０．１＜ｘ［λ］＜０．２，０．１＜ｙ［λ］＜０．２の範囲又は０．５＜ｘ［λ］＜０．６，０．１＜ｙ［λ］＜０．２の範囲に設定することで低くなる（図中黒い部分）ことがわかる。
【００１９】
また、図９は、アンテナ放射素子の配置位置によるＶＳＷＲの変化を示す図である。図より、ＶＳＷＲはアンテナ放射素子１の配置位置を０．１ｘ［λ］＜０．２，０．１＜ｙ［λ］＜０．２又は０．５＜ｘ［λ］＜０．６，０．１＜ｙ［λ］＜０．２とすることで改善している（図中黒い部分）ことがわかる。アンテナ入力特性は帯域特性と密接な関係にあるため、アンテナ入力特性の改善により帯域特性が改善することは明らかである。
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置では、放射素子の配置位置を筐体端部０から利用周波数で換算して約０．１λから０．２λ、筐体の内側に配置することで、水平面内の放射指向性において高い垂直偏波成分を有することができ、また、高い平均利得を得ることができる。しかも、本発明によれば、アンテナ入力特性を改善することができ、広帯域な帯域特性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明によるアンテナ装置は携帯端末の、特にノート型パーソナルコンピュータの外部拡張スロットに装着して実用する形式の携帯端末用のアンテナ装置として活用される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の第１実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す概略図。
【図２】この発明の第２実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す概略図。
【図３】この発明の第３実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す概略図。
【図４】この発明の第４実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す概略図。
【図５】この発明によるアンテナ装置のアンテナ放射素子のカード型端末筐体に対する配置を示す図。
【図６】この発明により、放射指向性における偏波成分の改善を説明するための図。
【図７】この発明により、アンテナ入力特性における帯域幅の改善を説明するための図。
【図８】この発明により、アンテナ放射素子の配置位置による水平面内平均利得の変化を説明するための図。
【図９】この発明により、アンテナ放射素子の配置位置によるＶＳＷＲの変化を説明するための図。
【図１０】従来技術を説明するための概略図。
【符号の説明】
【００２２】
１      アンテナ放射素子
２      携帯端末筐体
３      ノート型パーソナルコンピュータ筐体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004669234.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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