(57)【要約】【課題】  携帯無線機器のアンテナから放射される電波を効率よく放射するとともに、到来電波を効率よく受けられる再放射アンテナシステムを提案する。【解決手段】  本発明の再放射アンテナシステム（１０）は、携帯無線機器（２０）のアンテナ（２２）から放射される電波を受ける結合手段（１３）と、結合手段（１３）が受けた電波を再放射する再放射手段（１４）と、結合手段（１３）が受けた電波を再放射手段（１４）に伝送する伝送手段（１２）を備える。携帯無線機器（２０）のアンテナ（２２）と結合手段（１３）の各々はパッチアンテナによって構成されており、これらのパッチアンテナは相互に対向する向きに配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯無線機器のアンテナから放射される電波を受ける結合手段と、
前記結合手段が受けた電波を再放射する再放射手段と、
前記結合手段が受けた電波を前記再放射手段に伝送する伝送手段と、
を備えた再放射アンテナシステムであって、
前記携帯無線機器のアンテナと前記結合手段の各々はパッチアンテナによって構成されており、これらのパッチアンテナは相互に対向する向きに配置されている、再放射アンテナシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の再放射アンテナシステムであって、
前記伝送手段は前記結合手段と前記再放射手段との電磁結合によって前記電波を伝送する手段である、再放射アンテナシステム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の再放射アンテナシステムを内蔵して成る携帯無線機器ホルダ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の再放射アンテナシステムを衣類に実装して成るウェアラブルアンテナであって、
前記結合手段、前記再放射手段、及び前記伝送手段は可撓性材質で構成されている、ウェアラブルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再放射アンテナシステムに関し、特に、ウェアラブルアンテナに好適な改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、コードレス電話機、小型トランシーバ等の携帯無線機器を持ち歩く場合、これらの携帯無線機器を衣服のポケットに入れるか、又は専用ホルダに装着してベルト等に携帯する方法がある。このような場合、携帯無線機器のアンテナと人体が近づくため、携帯無線機器から放射される電磁波の人体への影響とともに、携帯無線機器のアンテナのインピーダンスが変化して有効に電波を放射できなくなる場合が生じ得る。また、アンテナから放射された電波の一部は人体に吸収されて通信に有効利用できなくなるだけでなく、到来電波を十分に受けることができない等の不都合も生じ得る。通話中における携帯電話の人体への影響を回避する手段として数多くの対策が検討されているが、非通話時においても携帯電話は絶えず電波の送受信を行っており、非通話時における電磁波による人体への影響に対する対策と、人体がアンテナに与える悪影響への改善対策については検討が不十分である。例えば、特開２００２−１３５０２０号公報では、ホルダに反射板を付ける方法が提案されているが、この方法で効率よく電波の送信及び受信を行おうとすると、反射板と携帯無線機器のアンテナを十分に離す必要があり、実用的ではない。
【特許文献１】特開２００２−１３５０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、持ち歩く場合に有効なアンテナとして、衣服や帽子などにアンテナを内蔵するウェアラブルパッチアンテナが研究されている（２００２年 電子情報通信学会総合大会 Ｂ-１-１０８）。このアンテナは放射電磁波の人体への影響が少ない、アンテナ周辺の人体又は物等の影響を受けないように人体の高い位置に取り付けることができる等の特徴があるが、その給電方法については未だ十分な検討がなされていない。例えば、アンテナの給電手段としてコネクタ等の硬い部品を取り付けると、アンテナを身に付ける場合の障害となり、柔軟性のある材質で構成されているウェアラブルアンテナの利点を損なう。また、アンテナを内蔵した衣服と携帯無線機器を接続する必要がある等の不便を伴う。
【０００４】
また、携帯無線機器を屋内などの電波の届きにくい場所に設置する場合には、携帯無線機器に接続するための屋外設置用の外付けアンテナが有効であるが、携帯無線機器と外付けアンテナを接続するためのコネクタが必要となるので、両者の取り外しが不便である。
【０００５】
そこで、本発明は携帯無線機器のアンテナから放射される電波を効率よく放射するとともに到来電波を効率よく受けることができる再放射アンテナシステム及び携帯無線機器ホルダを提案することを課題とする。また、本発明は電磁波による人体への影響が少なく、さらに身に着ける際の利便性を高めることのできるウェアラブルアンテナを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の再放射アンテナシステムは、携帯無線機器のアンテナから放射される電波を受ける結合手段と、結合手段が受ける電波を再放射する再放射手段と、結合手段が受けた電波を再放射手段に伝送する伝送手段と、を備えた再放射アンテナシステムであって、携帯無線機器のアンテナと結合手段の各々はパッチアンテナによって構成されており、これらのパッチアンテナは相互に対向する向きに配置されている。かかる構成により、携帯無線機器と再放射アンテナシステムとの間の電波の送受信を低損失で行うことができ、携帯無線機器から放射される電波を有効に再放射できるとともに、受信すべき到来電波を有効に受信できる。また、結合手段としてパッチアンテナを用いることで、アンテナシステムを薄型に構成できる。
【０００７】
本発明の再放射アンテナシステムにおいて、伝送手段は結合手段と再放射手段との電磁結合によって電波を伝送する手段であることが望ましい。かかる構成により、再放射アンテナシステムの構造を簡略化できる。
【０００８】
本発明の携帯無線機器ホルダは、本発明の再放射アンテナシステムを内蔵している。携帯無線機器ホルダに携帯無線機器を収容するだけで、コネクタ等の部品を用いなくても携帯無線機器と再放射アンテナシステムを電磁的に結合できるため、脱着の煩わしさを回避できる。
【０００９】
本発明のウェアラブルアンテナは、本発明の再放射アンテナシステムを衣類に実装して成るウェアラブルアンテナであって、結合手段、再放射手段、及び伝送手段は可撓性材質で構成されている。かかる構成により、コネクタ等の部品を省略できるため、衣服に装着できて身体動作に障害がないというウェアラブルアンテナの特徴を損ねることがない。また、ウェアラブルアンテナのグランドプレーンは人体へ放射される電磁波を遮蔽するため、電磁波による人体への影響を低減できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、携帯無線機器と再放射アンテナシステムとの間の電波の送受信を低損失で行うことができ、携帯無線機器から放射される電波を有効に再放射できるとともに、受信すべき到来電波を有効に受信できる。また、結合手段、再放射手段、及び伝送手段を可撓性材質で構成することにより、コネクタ等の部品を省略できるため、衣服に装着できて身体動作に障害がないというウェアラブルアンテナの特徴を損ねることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［発明の実施形態１］
図１は本実施形態の再放射アンテナシステム１０の構成図を示している。同システム１０は、携帯無線機器２０から放射された電波を受けてこれを大気中に向けて再放射するとともに、到来電波を受けてこれを携帯無線機器２０に再放射するためのアンテナ装置である。携帯無線機器２０の内部にはグランドプレーン（地板）２１に対して略平行となるように支持ピン２２ｃにより支持された放射板２２ａから成る電波放射手段としてのパッチアンテナ２２が内蔵されている。図示しない無線回路からは給電ピン２２ｂより高周波信号が供給され、パッチアンテナ２２から再放射アンテナシステム１０へ向って送信電波が放射される。
【００１２】
再放射アンテナシステム１０は、パッチアンテナ２２から放射される送信電波を受けることによって、携帯無線機器２０と再放射アンテナシステム１０を電磁的に結合する結合手段（結合用アンテナ）としてのパッチアンテナ１３と、パッチアンテナ１３が受けた送信電波を大気中に向けて再放射する再放射手段（再放射アンテナ）としてのパッチアンテナ１４と、パッチアンテナ１３が受けた送信電波をパッチアンテナ１４に伝送する伝送手段としてのマイクロストリップ線路１２を備えている。パッチアンテナ１４は電波の再放射手段として機能するだけでなく、到来電波を受け、マイクロストリップ線路１２を介してこの受信電波をパッチアンテナ１３に伝送する。パッチアンテナ１３はこの受信電波をパッチアンテナ２２へ向けて送信する。
【００１３】
マイクロストリップ線路１２はプリント配線基板１１の誘電体層上に形成された信号伝送路である。プリント配線基板１１の裏面にはマイクロストリップ線路１２のグランドプレーンが形成されており、このグランドプレーンはパッチアンテナ１３，１４のグランドプレーンとして共用されている。パッチアンテナ１３，１４は、このグランドプレーンに対して所定の距離で対向配置される放射板１３ａ，１４ａと、放射板１３ａ，１４ａを支持するための支持ピン１３ｂ、１４ｂと、放射板１３ａ，１４ａを給電するための給電ピン１３ｃ，１４ｃを備えている。給電ピン１３ｃ，１４ｃはマイクロストリップ線路１２に接続しており、パッチアンテナ１３，１４間において高周波信号の送受信ができるように構成されている。尚、支持ピン１３ｂ、１４ｂと給電ピン１３ｃ，１４ｃは放射板１３ａ，１４ａを折り曲げ加工することにより得られる。
【００１４】
結合手段としてのパッチアンテナ１３は、パッチアンテナ２２との間で可能な限り低損失で電波を送信及び受信できるように位置決めするのが好ましい。放射板１３ａと放射板２２ａが互いに向かい合うように設計すると、電波を効率よく送信及び受信できる。また、携帯無線機器２０と再放射アンテナシステム１０を電磁的に結合する手段としては、同図に示すように、薄型に構成できるパッチアンテナ１３，２２が好適である。パッチアンテナ１３，２２を用いることで、コネクタなどの部品を用いることなく、相互に向かい合わせるだけで携帯無線機器２０と再放射アンテナシステム１０を電磁的に結合することができる。
【００１５】
尚、再放射手段としてのアンテナは上述のパッチアンテナ１４に限らず、各種のアンテナを用いることができるが、パッチアンテナ１４を用いることで、再放射アンテナシステム１０を薄型にできるとともに、部品点数を削減できる。また、パッチアンテナ１４の指向性を利用して人体に向けて放射しないように設計できるため、電磁波による人体への影響を低減できる。携帯無線機器２０としては、コードレス電話機（子機）、携帯電話機、トランシーバなどの各種の無線携帯端末装置を利用できる。
【００１６】
本実施形態の再放射アンテナシステム１０によれば、携帯無線機器２０と再放射アンテナシステム１０との間の電波の送受信を低損失で行うことができ、携帯無線機器２０から放射される電波を有効に再放射できるとともに、受信すべき到来電波を有効に受信することができる。また、結合手段としてパッチアンテナ１３を用いることで、アンテナシステム１０を薄型に構成できる。
【００１７】
図２は再放射アンテナシステム１０を携帯無線機器ホルダ３０内に組み込んだ場合の断面図を示している。携帯無線機器ホルダ３０は、断面中空矩形の本体部３１と、携帯無線機器２０を収容するためにポケット状に形成された収容部３２と、本体部３１をベルトなどに係止するための係止部３３を備えている。本体部３１には上述の再放射アンテナシステム１０が内蔵されており、携帯無線機器２０が収容部３２に収められたときに、電波放射手段としてのパッチアンテナ２２と、結合手段としてのパッチアンテナ１３が互いに向き合うように構成されている。これにより、携帯無線機器２０と再放射アンテナシステム１０との間の電波の送受信を低損失で行うことができる。
【００１８】
電波放射手段としてのパッチアンテナ２２、結合手段としてのパッチアンテナ１３、及び再放射手段としてのパッチアンテナ１４のサイズはそれぞれ同サイズに設計できる。携帯無線機器２０として、例えば５．８ＧＨｚ帯のコードレス電話を利用する場合、放射板２２ａ，１３ａ，１４ａのサイズは２１ｍｍ×３０ｍｍ、放射板２２ａ，１３ａ，１４ａとグランドプレーン２１，１１との距離は２ｍｍである。電波の周波数が高くなる程、これらのサイズは小さくなる。本実施形態では、携帯無線機器２０のグランドプレーン２１と再放射アンテナシステム１０のグランドプレーン１１の距離が約１０ｍｍとなり、さらに、放射板２２ａと放射板１３ａとが相対的に数ミリ程度ずれるように、各部の寸法が設計されている。本構成により、携帯無線機器２０と再放射アンテナシステム１０の結合損失は１ｄＢ以下にすることが可能である。
【００１９】
このように、再放射アンテナシステム１０を携帯無線機器ホルダ３０に内蔵することにより、携帯無線機器２０は再放射アンテナシステム１０を介して電波の送受信を行うことができ、ホルダ３０内に携帯無線機器２０を収容した場合でも効率の良い電波の送受信が可能となる。また、人体に照射される電磁波はホルダ３０内のグランドプレーン１１によって遮られるため、電磁波による人体への影響を低減できる。また、携帯無線機器１０と再放射アンテナシステム１０を電磁的に結合するための結合手段として、ホルダ３０に内蔵されたパッチアンテナ１３を用いているため、ケーブルやコネクタ等の部品を用いて両者を結合する必要がなく、携帯無線機器２０を収容部３２に収めるだけで簡単かつ容易に両者の電磁的結合を得ることができる。
【００２０】
本実施形態では、携帯無線機器ホルダ３０に再放射アンテナシステム１０を内蔵する構成例を示したが、このホルダ３０としては、身体への取り付け方法及び形状は特に限定されるものではなく、例えば、ベルトに取り付けるホルダ、携帯電話用ポケット付きポシェット、ショルダーバックなどの肩掛け紐に取り付けるホルダ、腕章型の携帯無線機器ホルダなど、携帯無線機器を身に付けて携帯できるものならば、如何なるものでもよい。
【００２１】
［発明の実施形態２］
次に、図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。上述の各実施形態においては、板金の折り曲げ加工によってパッチアンテナを形成していたが、本実施形態では誘電体基板を用いてパッチアンテナを形成する。同図に示すように、再放射アンテナシステム４０は誘電体基板４１の片面に導電材料を塗布又は貼り付けることにより、結合手段としてのパッチアンテナ４２と、再放射手段としてのパッチアンテナ４３と、これらアンテナ４２，４３を接続する伝送手段としてのマイクロストリップ線路４４が形成されており、その裏面には導電材料が一面に塗布又は貼り付けられてグランドプレーンが形成されている。このように、誘電体基板を用いて形成することで、パッチアンテナをよりコンパクトな構造にできる。
【００２２】
［発明の実施形態３］
次に、図４を参照して本発明の第３実施形態について説明する。上述の各実施形態においては、伝送手段としてマイクロストリップ線路を用いていたが、本実施形態ではパッチアンテナ間の電磁結合を伝送手段として利用し、見かけ上の伝送手段を省略した。同図に示すように、再放射アンテナシステム５０は誘電体基板５１の片面に適当な間隔で塗布又は貼り付けによって形成された結合手段としてのパッチアンテナ５２と、再放射手段としてのパッチアンテナ５３を備えて構成されている。これらのパッチアンテナ５２，５３を適切な距離に近接して配置すると、結合手段と再放射手段との間に電磁結合５４が生じ、両者間の高周波信号の送受信を低損失で行うことができる。この電磁結合５４は伝送手段として機能するものであり、見かけ上の伝送手段を省略することができる。ここでは、誘電体基板上にパッチアンテナを形成する構成を例示したが、板金の折り曲げ加工によってパッチアンテナを構成した場合でも、電磁結合５４を利用して伝送手段を見かけ上省略することも可能である。
【００２３】
［発明の実施形態４］
次に、図５を参照して本発明の第４実施形態について説明する。図２と同一符号の部材については同一部材を示すものとし、詳細な説明を省略する。上述の各実施形態においては結合手段と再放射手段を板金や誘電体基板等で一体構成又は近接配置していたが、本実施形態においては結合手段と再放射手段を離隔し、両者を同軸ケーブルなどの伝送手段で結合する。同図に示すように、再放射アンテナシステム８０は、結合手段としてのパッチアンテナ８１と、再放射手段としてのパッチアンテナ８２と、伝送手段としての同軸ケーブル８３を備えている。パッチアンテナ８１は、グランドプレーン８１ｄに対して略平行に設置された放射板８１ａと、放射板８１ａとグランドプレーン８１ｄの間隔を一定に保持するための支持ピン８１ｂと、放射板８１ａを給電するための給電ピン８１ｃを備えて構成されており、充電器９０内部に組み込まれている。パッチアンテナ８１の取り付け位置は、携帯無線機器２０を充電器９０に載置したときに、パッチアンテナ８１，２２が略平行に対向するように位置合わせされている。
【００２４】
一方、パッチアンテナ８２は、グランドプレーン８２ｄに対して略平行に設置された放射板８２ａと、放射板８２ａとグランドプレーン８２ｄの間隔を一定に保持するための支持ピン８２ｂと、放射板８２ａを給電するための給電ピン８２ｃを備えている。同軸ケーブル８３の内部導体８３ａは給電ピン８１ｃ、８２ｃに接続し、外部導体８３ｂはグランドプレーン８１ｄ，８２ｄに接続している。結合手段としてのパッチアンテナ８１と、再放射手段としてのパッチアンテナ８２は、例えば、前者は屋内、後者は屋外というように比較的長い距離をおいて設置されている。このような構成とすることで、電波の届きにくい屋内でも携帯無線機器２０を充電器９０に載置するだけで、屋外設置のパッチアンテナ８２を通じて電波の送受信が可能となり、電波を効率よく送受信できる。さらに、携帯無線機器２０を充電器９０から取り外すと、携帯無線機器２０はパッチアンテナ２２を通じて電波の送受信ができるため、再放射アンテナシステム８０を脱着するという煩わしさがない。ここでは板金の折り曲げ加工によってパッチアンテナ８１，８２を形成する例を説明したが、誘電体基板を利用して結合手段又は再放射手段としてのパッチアンテナを形成してもよい。
【００２５】
［発明の実施形態５］
次に、図６を参照して本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は上述の各実施形態で詳述した再放射アンテナシステムを可撓性のある材質で構成し、ウェアラブルアンテナとして衣服に実装したものである。衣服７０には携帯無線機器２０を収容するためのポケット７１が胸部に逢着されており、ウェアラブルアンテナ６０が胸部から肩部にかけて装着されている。ウェアラブルアンテナ６０は、携帯無線機器２０と電磁的に結合する結合手段としてのパッチアンテナ６１と、電波を再放射する再放射手段としてのパッチアンテナ６２と、これら両アンテナ６１，６２を接続する伝送手段としてのマイクロストリップ線路６３を備えた再放射アンテナシステムである。これらパッチアンテナ６１，６２と、マイクロストリップ線路６３は可撓性・柔軟性のある材質で構成されている。ウェアラブルアンテナ６０の具体的構造として、例えば、誘電層の両面を導電性層で挟み込んだサンドイッチ構造が好適であり、これら誘電層と導電層に可撓性・柔軟性のある材質を用いればよい。結合手段としてのパッチアンテナ６１は、携帯無線機器２０をポケット７１内に収容したときに、電波放射手段としてのパッチアンテナ２２と対向するように位置決めされた上で衣服７０の所定位置に逢着されている。伝送手段としてのマイクロストリップ線路６２は必ずしも必須ではなく、第３実施形態と同様に電磁結合を利用すれば省略することも可能である。
【００２６】
本実施形態の構成によれば、ポケット７１内に収容された携帯無線機器２０が放射する高周波電波をパッチアンテナ６１で受け、マイクロストリップ線路６３を介してパッチアンテナ６２に伝送することが可能となるため、結合手段としてコネクタ等の硬い部品を用いなくて済む。さらに、衣類に装着できて身体の動作の障害にならないウェアラブルアンテナの特徴を損ねることがないため、ウェアラブルアンテナの給電方法に好適である。また、コネクタ等の接続部品を用いて携帯無線機器２０とウェアラブルアンテナ６０を接続する必要もないため、取り扱いも容易かつ簡便である。また、ウェアラブルアンテナ６０の裏面にはパッチアンテナ６１，６２のグランドプレーンとして機能する導電層が成膜されているため、人体へ放射される電磁波はグランドプレーンによって遮られ、電磁波による人体への影響を低減できる。
【００２７】
本実施形態ではウェアラブルアンテナ６０を衣服７０に装着する構成を例示したが、これに限られるものではなく、例えば、帽子、背広服、作業服、運動服、レインコート、ワンピース、着物、エプロン、つなぎ服、ジャンパー、ズボンなどの各種の衣類に装着してもよく、また、ベルトに取り付けるホルダ、携帯電話用ポケット付きポシェット、ショルダーバックなどの肩掛け紐に取り付けるホルダ、腕章型の携帯無線機器ホルダなど、柔軟な素材で成形された物に装着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の再放射アンテナシステムの構成図である。
【図２】第１実施形態の再放射アンテナシステムの構成図である。
【図３】第２実施形態の再放射アンテナシステムの構成図である。
【図４】第３実施形態の再放射アンテナシステムの構成図である。
【図５】第４実施形態の再放射アンテナシステムの構成図である。
【図６】第５実施形態の再放射アンテナシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…再放射アンテナシステム  １２…マイクロストリップ線路（伝送手段）  １３…パッチアンテナ（結合手段）  １４…パッチアンテナ（再放射手段）  ２０…携帯無線機器  ３０…携帯無線機器ホルダ
【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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