(57)【要約】【課題】対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できるアンテナ装置を提供する。【解決手段】無線通信装置のためのアンテナ装置は、アンテナ素子１０と、略矩形形状である筐体１００内にＲＦ回路５０を含む電子回路および接地配線が設けられ、アンテナ素子１０のグランウドとして機能する回路基板２を含む。回路基板２は、筐体１００の第１の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状であり、回路基板２上に設けられる電子回路とは独立な機能をはたす機能部品４０と回路基板上の回路とを電気的に接続するための高周波カット部品７０をさらに備える。【選択図】図４
2016171482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置であって、
底面および上面が略矩形形状である筐体と、
前記筐体内に設けられるアンテナ部とを備え、
前記アンテナ部は、
アンテナ素子と、
高周波回路を含む電子回路および接地配線が設けられ、前記アンテナ素子のグランウドとして機能する回路基板を含み、
前記回路基板は、前記筐体の第１の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状であり、
前記筐体内であって、前記筐体の中央側で前記回路基板と前記筐体内壁との間の空隙の領域に配置され、前記回路基板上に設けられる電子回路とは独立な機能をはたす機能部品をさらに備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ素子は、前記筐体の前記第１の短辺に対向する第２の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状である、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記アンテナ素子の略台形形状の高さは、前記回路基板の略台形形状の高さよりも小さい、請求項１または２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記機能部品と前記回路基板上の回路とを電気的に接続するための高周波カット部品をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子への給電点は、前記回路基板の上底の角の近傍に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
底面および上面が略矩形形状である筐体を有する無線通信装置の前記筐体内に配置されるアンテナ装置であって、
アンテナ素子と、
前記筐体内に高周波回路を含む電子回路および接地配線が設けられ、前記アンテナ素子のグランウドとして機能する回路基板を含み、
前記回路基板は、前記筐体の第１の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状であり、
前記回路基板上に設けられる電子回路とは独立な機能をはたす機能部品と前記回路基板上の回路とを電気的に接続するための高周波カット部品をさらに備える、アンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナ素子は、前記筐体の前記第１の短辺に対向する第２の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状である、請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ素子の略台形形状の高さは、前記回路基板の略台形形状の高さよりも小さい、請求項６または７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記アンテナ素子への給電点は、前記回路基板の上底の角の近傍に設けられる、請求項６〜８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および無線通信装置に用いるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば、携帯電話などでは、マルチバンド（たとえば、８００ＭＨｚ帯，１．５ＧＨｚ帯，２ＧＨｚ帯））に対して、通信を行うために異なった周波数帯に対応するためのアンテナ構造が提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、多周波共用型のアンテナ装置として、誘電体基板、給電部、モノポールアンテナ、並列回路、アンテナ素子、無給電素子を備える、アンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置では、モノポールアンテナは、周波数ｆ１において単独で動作し、誘電体基板への漏洩電流の抑圧を行う。モノポールアンテナ、並列回路およびアンテナ素子は、周波数ｆ２の波長の約１／４長の長さを有し、周波数ｆ２で共振し、周波数ｆ２においてアンテナ装置として動作する。周波数ｆ２において、周波数ｆ１で用いるモノポールアンテナを兼用しているので、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
【０００４】
一方で、マルチメディア放送の周波数帯域として、たとえば、２００ＭＨｚ帯などのような、より低い周波数が使用されている。この２００ＭＨｚ帯における１／２波長は７０ｃｍ以上となるので、このような周波数帯で移動体通信を行う際の移動体側のアンテナを、もち運びやすい大きさとすることが求められている。
【０００５】
このような要求に応えるために、特許文献２には、持ち運ぶ際にはコンパクトになり、実際にアンテナとして使う時には、複数の周波数帯の電波を受信できる折り畳みアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置では、第１のアンテナが取り付けられる第１の筐体と、第２のアンテナが取り付けられる第２の筐体と、これら２つの筐体を折り畳み可能にしたヒンジ部が設けられる。第１及び／または第２のアンテナは、筐体に収納される状態と、筐体から伸長された状態の２つの状態を取り、収納された状態で第１の周波数帯を受信し、伸長された状態で第２の周波数帯の電波を受信可能とする。
【０００６】
さらに、近年、周波数のひっ迫に伴い、周波数利用効率の向上手段の１つとして、空間的・時間的に空いている周波数帯の有効利用が挙げられる。
【０００７】
さらに、周波数帯の有効利用の方法の１つとして、非特許文献１には、広帯域離散ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）通信方式についての開示がある。
【０００８】
一般に伝搬特性の観点から無線通信には１ＧＨｚ以下の周波数帯が適している。移動通信システムが用いる周波数帯としては、アナログ地上波テレビ放送の停波等に伴う周波数再編によって７００ＭＨｚ帯および９００ＭＨｚ帯の周波数が追加されている。
【０００９】
しかしながら、１ＧＨｚ以下の周波数帯に高速無線伝送を収容可能な、まとまった広さの空き周波数帯域を今後新たに確保することは非常に困難な状況である。
【００１０】
一方、１ＧＨｚ以下の実際の周波数利用状況を見たとき、既存の各通信システムの帯域間に、狭帯域ではあるが空き周波数帯域が離散的に存在している。時間的、地理的に利用状況が変動はするものの、これらの多くの小さな空き周波数帯域を柔軟に束ねて使用すれば、高速無線伝送を実現しうる帯域幅を確保できる可能性がある。
【００１１】
そのためには既存通信システムとは異なり、伝送帯域の分割および複数の周波数帯域での伝送に柔軟に対応可能な通信技術の開発が必要である。ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）通信方式は、互いに直交する複数の比較的狭帯域なキャリア（サブキャリア） に情報を多重し伝送する方式であり、送受信機において、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速フーリエ逆変換）/ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を用いたデジタル信号処理を行うことで、伝送帯域の分割が比較的容易であるという特徴を有する。このＯＦＤＭ方式を用いて、上記のように離散的に存在する空き周波数帯域にサブキャリアを配置し、それらのサブキャリアを束ねて伝送路を構成し高速伝送を実現する離散ＯＦＤＭ（Non-Contiguous OFDM）技術が検討されている。
【００１２】
図１４は、このような離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。
【００１３】
離散ＯＦＤＭでは、他の既存通信システムの信号と干渉しないようにサブキャリアを配置することによって、互いに干渉なく通信を行うことが可能となる。
【００１４】
図１５は、１ＧＨｚ以下の広帯域で使用可能な従来のアンテナの例を示す図である。
【００１５】
１ＧＨｚ以下の周波数帯で使用される従来のアンテナとしては、たとえば、図１５（ａ）に示すような、バイコニカルアンテナや、図１５（ｂ）に示すようなログペリオディックアンテナがある。このようなアンテナで、たとえば、１５０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの信号を送受信の対象とすることができる。ただし、ここでも、最大寸法は、４４０〜６５０ｍｍと小型化は困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−６７２３４号明細書
【特許文献２】特開２０１４−３５４９号明細書
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】高草木 恵二、長谷川晃朗、柴田達雄著、「広帯域離散ＯＦＤＭ技術の研究」、信学技報， vol．113， no．57， SR2013-16， pp．83-89， 2013年5月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
すなわち、移動局である端末装置において、周波数が２００〜３００ＭＨｚ程度の周波数の受信または送信を行うことが必要となる局面が顕在化しているものの、上述のとおり、アンテナを小型化することは容易でない。
【００１９】
また、近年、携帯型の通信端末としては、タブレット型のコンピュータが多く用いられるようになっている。ここで、上述したような２００ＭＨｚ帯の周波数では、通常のタブレット型のコンピュータの長辺の長さに対して、１／２波長が２倍を超えることになってしまう。一方で、タブレット型のコンピュータでは、その使い勝手から、なるべく薄い筐体が求められ、特許文献２の開示のような折り畳み構造やロッドアンテナを設けることは、装置のデザイン上も難しい、という問題がある。
【００２０】
すなわち、携帯電話をはじめとして小型の無線通信装置の需要が高まり続けており、様々な周波数を利用した無線システムが存在し、それらを同時に使用する需要も存在する。小型の無線通信装置は容積が小さく、アンテナスペースを設置できるエリアが限られている。さらに、小型無線機自体の大きさが利用する周波数の波長に対して小さすぎる場合、アンテナ特性を確保することが難しいという課題があった。
【００２１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できるアンテナ装置を提供することである。
【００２２】
この発明の他の目的は、無線通信装置を小型化することが可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明の１つの局面に従うと、無線通信装置であって、底面および上面が略矩形形状である筐体と、筐体内に設けられるアンテナ部とを備え、アンテナ部は、アンテナ素子と、高周波回路を含む電子回路および接地配線が設けられ、アンテナ素子のグランウドとして機能する回路基板を含み、回路基板は、筐体の第１の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状であり、筐体内であって、筐体の中央側で回路基板と筐体内壁との間の空隙の領域に配置され、回路基板上に設けられる電子回路とは独立な機能をはたす機能部品をさらに備える。
【００２４】
好ましくは、アンテナ素子は、筐体の第１の短辺に対向する第２の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状である。
【００２５】
好ましくは、アンテナ素子の略台形形状の高さは、回路基板の略台形形状の高さよりも小さい。
【００２６】
好ましくは、機能部品と回路基板上の回路とを電気的に接続するための高周波カット部品をさらに備える。
【００２７】
好ましくは、アンテナ素子への給電点は、回路基板の上底の角の近傍に設けられる。
【００２８】
この発明の他の局面に従うと、底面および上面が略矩形形状である筐体を有する無線通信装置の筐体内に配置されるアンテナ装置であって、アンテナ素子と、筐体内に高周波回路を含む電子回路および接地配線が設けられ、アンテナ素子のグランウドとして機能する回路基板を含み、回路基板は、筐体の第１の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状であり、回路基板上に設けられる電子回路とは独立な機能をはたす機能部品と回路基板上の回路とを電気的に接続するための高周波カット部品をさらに備える。
【００２９】
好ましくは、アンテナ素子は、筐体の第１の短辺に対向する第２の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状である。
【００３０】
好ましくは、アンテナ素子の略台形形状の高さは、回路基板の略台形形状の高さよりも小さい。
【００３１】
好ましくは、アンテナ素子への給電点は、回路基板の上底の角の近傍に設けられる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、アンテナ装置を、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。
【００３３】
また、無線通信装置も、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】回路基板２に対して、モノポールアンテナを設けた構造を示す概念図である。
【図２】図１に示したモノポールアンテナの各周波数領域での定在波比を説明するための図である。
【図３】図１に示したアンテナの動作上の問題点を説明するための概念図である。
【図４】本実施の形態のモノポールアンテナの構成を説明するための図である。
【図５】図４に示したようなアンテナの試作例の形状を示す図である。
【図６】図５に示したアンテナの表面電流をシミュレーションした結果である。
【図７】図５のアンテナのスミスチャートと定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】図５の試作例の形状を実際に試作した試作品の外観を示す図である
【図９】図８に示した試作品のスミスチャートの測定結果を示す図である。
【図１０】図８に示した試作品の定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数依存性の測定結果を示す図である。
【図１１】無線通信装置１０００の外観を示す図である。
【図１２】無線通信装置１０００について、アンテナ素子１０および回路基板２を設ける構成を示す概念図である。
【図１３】本実施の形態の無線通信システム２０００の構成の例を示す機能ブロック図である。
【図１４】離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。
【図１５】１ＧＨｚ以下の広帯域で使用可能な従来のアンテナの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態のアンテナ装置を使用した無線通信装置を例にとって説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００３６】
アンテナの小型化にあたっては、アンテナを、アンテナ素子と回路基板とを利用するモノポールアンテナとして、λ／４の共振波長を用いることが考えられる。
【００３７】
ただし、その場合でも、以下のような問題点がある。
【００３８】
（モノポール（ダイポール）アンテナにおける問題点）
図１は、回路基板２に対して、モノポールアンテナを設けた構造を示す概念図である。
【００３９】
図１に示すように、たとえば、回路基板２は、１５０ｍｍ×２００ｍｍのサイズであるものとし、回路基板２には、電子回路が搭載されているものとする。たとえば、回路基板２の１つ以上の層の全面にグランド電極が設けられている。
【００４０】
図１に示すように、モノポールアンテナの長さは、たとえば、２００ｍｍ程度、基板端部からモノポールアンテナの外側端部までの距離は２０ｍｍ程度で、図示したようなサイズで、周波数２００〜３００ＭＨｚに対して、λ／４共振するアンテナとして動作させることができるものとする。基板２の左上隅に、アンテナ１０への給電部２０が設けられる。基板端部からモノポールアンテナの外側端部までの領域には、基板の表面、裏面とも金属配線などが設けられない非金属領域３０となっている。アンテナ素子の金属の厚さは、たとえば、１ｍｍであり、回路基板と筐体の金属部分（図示せず）とが、アンテナのグランドとして機能するものとする。
【００４１】
以下に説明するように、高周波では、回路基板２（および筐体の金属部分）がグランドと同様に機能するため、このアンテナは、共振周波数領域では、等価的には、ダイポールアンテナとして動作する。
【００４２】
図２は、図１に示したモノポールアンテナの各周波数領域での定在波比（ＶＳＷＲ:Voltage Standing Wave Ratio）を説明するための図である。
【００４３】
図２では、周波数領域３００〜８００ＭＨｚの領域で、共振周波数が３４０ＭＨｚであり、ＶＳＷＲが９程度で最小となっているものの、アンテナとして動作させるには、十分な特性とは言えない。
【００４４】
図３は、図１に示したアンテナの動作上の問題点を説明するための概念図である。
【００４５】
まず、基板の回路部分とアンテナ素子とのクリアランスは、２０ｍｍ程度であるが、波長が長くなるとグランドとアンテナ素子の容量結合が強くなり、インピーダンスが下がってしまい、これがアンテナ特性の劣化につながる。
【００４６】
また、アンテナの物理長は、２００ｍｍ程度であるが、この大きさは、無線機の大きさその物で規定されることとなり、無線機の大きさによって、確保できるアンテナ物理長が制限されることになってしまう。
[実施の形態]
図４は、本実施の形態のモノポールアンテナの構成を説明するための図である。
【００４７】
図４を参照して、無線通信装置の筐体１００の内部に、アンテナ素子１０と回路基板２と、機能部品４０とが設けられる。
【００４８】
図４に示されるように、筐体１００は、その底面および上面が略矩形形状である。ただし、後に説明するように、たとえば、底面、上面の角部についてはテーパがあってもよいし、さらに、矩形形状をベースにして、それからの凸凹などがあってもよい。
【００４９】
回路基板２には、表面側に高周波回路（ＲＦ回路）５０や信号処理を行うためのロジック回路６０などの電子回路が設けられており、たとえば、回路基板２の裏面側には、接地配線が設けられている。回路基板２は、筐体１００の第１の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状である。
【００５０】
アンテナ素子１０は、筐体１００の第１の短辺に対向する第２の短辺側を下底、中央側を上底とし、下底よりも上底の方が寸法が小さい略台形形状を有する。そして、回路基板２は、アンテナ素子１０のグラウンドとして機能する。
【００５１】
機能部品４０とは、回路基板２上に設けられる電子回路とは独立な機能をはたす部品であり、たとえば、カメラ、各種センサー、電源キー等を含む。機能部品４０は、筐体１００内であって、筐体１００の中央側において、アンテナ素子１０と回路基板２とが対向する略台形形状であることにより生じる、回路基板２と筐体１００の内壁との間の空隙の領域に配置される。
【００５２】
高周波カット部品７０は、機能部品４０と回路基板２のロジック回路６０との間に設けられ、アンテナ電流がロジック回路６０側からの制御線を介して、機能部品４０側に漏れないようにするための回路であり、たとえば、直列のリアクタンス素子により実現される。回路基板２から機能部品に対する制御線等を、アンテナが使用する高周波数帯としてはオープンと等価にすることで、機能部品があることによるアンテナ性能への影響を低減することができる。
【００５３】
アンテナ素子１０や回路基板２が、図４に示すような形状となっていることで、アンテナとして機能する際の実効的な長さが、ある範囲で分布することになるので、相対的に広い周波数範囲で、アンテナとして機能しうることになる。
【００５４】
また、図４に示すように、アンテナ素子１０への給電部２０は、回路基板２の上底の角の近傍に設けられる。このような構成とすると、上底の中央部分から給電する場合に比べて、角の近傍から給電することで、グランドおよびアンテナ素子において経路長さが斜方向では、実効的により長い寸法となりうるために、より低周波数に対応することが可能となる。ここで、「経路長さ」とは、給電部２０からグランドまたはアンテナ素子の外周上のある点までの長さであり、ある周波数でアンテナとして機能する際のアンテナの実効的な長さとなる。
【００５５】
図５は、図４に示したようなアンテナの試作例の形状を示す図である。
【００５６】
図５では、１０インチ（１２．５×２２．１ｃｍ)の誘電体基板上にアンテナ素子を設置している。誘電体基板は、厚さ：１ｍｍ、比誘電率：４、導電率：０[S/m]、 比透磁率：１、 導磁率：０[1/Sm]であるもとしている。
【００５７】
図５に示した試作例では、図４に示した回路基板（グランド）２とアンテナ素子１０の形状から、トライアルアンドエラーにより、形状について、以下のような変更を加えることで、より広範囲な周波数帯域でアンテナとしての動作を可能にしている。
【００５８】
１）アンテナ素子１０の上底および回路基板２の上底の長さを不均一にしている。より具体的には、回路基板２の上底の長さを、アンテナ素子１０の上底の長さよりも短くしている。
【００５９】
２）アンテナ素子１０では、略台形形状において、欠損部８１を設けている。より具体的には、下底の１つの角からの所定の長さの線分、その角から脚の所定長さの線分、下底に垂直な線分、および下底に平行な線分で囲まれた領域を欠損部８１としている。
【００６０】
３）回路基板２では、略台形形状において、欠損部８２および欠損部８２を設けている。より具体的には、下底の１つの角からの所定の長さの線分、その角から一方の脚の所定長さの線分、下底に垂直な線分、および下底に平行な線分で囲まれた領域を欠損部８２としている。また、他方の脚を一辺とする三角形領域を欠損部８３としている。
【００６１】
このように欠損部を設けることで、グランドおよびアンテナ素子において経路長さが、欠損部８２では実効的により短い寸法となりうるために、欠損部８３では実効的により長い寸法となりうるために、図５のアンテナ全体としてより広い周波数に対応することが可能となる。
【００６２】
図６は、図５に示したアンテナの表面電流をシミュレーションした結果である。
【００６３】
周波数は、９００ＭＨｚで計算している。
【００６４】
回路基板（グランド）２の中央付近およびアンテナ素子１０の給電部２０付近で電流が強く分布していることがわかる。
【００６５】
図５、図６の構成では、上述のとおり、回路基板２に相当するグランド板をダイポールアンテナのグランド素子として広帯域に動作するように設計し、アンテナ素子とグランド素子を非対称とすることで広帯域化し、かつグランド素子側を大きく設計して、高周波回路基板として使用することで携帯端末として構成し、給電部２０を端に寄せることで最低周波数を下げる構成としている。
【００６６】
図７は、図５のアンテナのスミスチャートと定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。
【００６７】
図７（ａ）のスミスチャートおよび図７（ｂ）のＶＳＷＲの周波数特性のグラフから、４１０ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚで、ＶＳＷＲ３以下を達成しており、このような広い周波数領域で、良好にアンテナとして機能することがわかる。
【００６８】
図８は、図５の試作例の形状を実際に試作した試作品の外観を示す図である。
【００６９】
図８（ａ）は、試作品の正面側を示す写真であり、回路基板に相当する部分にも金属パターンが形成されている。大きさの比較のために５００円玉を置いている。
【００７０】
図８（ｂ）は、試作品の側面を示し、給電部２０へは上方から給電されるものとしている。
【００７１】
図８（ｃ）は、試作品の背面を示す。金属パターンが形成される誘電体基板は、厚さ３．２ｍｍで、比誘電率２である。その大きさは、１２０×２２０×３．２ｍｍである。試作品では、背面側にグランド板は設けていない。
【００７２】
図９は、図８に示した試作品のスミスチャートの測定結果を示す図である。
【００７３】
図１０は、図８に示した試作品の定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数依存性の測定結果を示す図である。
【００７４】
実測においても、４１０ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚで、ＶＳＷＲ３以下を達成している。
【００７５】
以下では、アンテナ装置を無線通信装置１０００に実装する具体的な構成の例を説明する。
【００７６】
図１１は、無線通信装置１０００の外観を示す図である。
【００７７】
無線通信装置１０００は、一例として、タブレット端末とし、筐体１００と、表示装置および入力装置として、タッチ型の液晶パネル１０２０とが設けられる。
【００７８】
図１２は、無線通信装置１０００について、アンテナ素子１０および回路基板２を設ける構成を示す概念図である。
【００７９】
図１２では、筐体１００を透視して、回路基板２およびアンテナ素子１０等を見ている状態を示す図である。
【００８０】
図４と同一部分には、同一符号を付しているので、説明は省略する。
【００８１】
図１２においては、回路基板２の欠損部８３の形状を反映して、機能部品４０は、筐体１００内であって、筐体１００の中央側において、回路基板２の欠損部８３が設けられる一方の脚と筐体１００の内壁との間の空隙の領域に配置される。
［送受信機の構成の例］
以下、以上説明したような実施の形態のアンテナ装置を、一例として、上述した離散ＯＦＤＭ方式の無線通信装置に対して使用する場合を例にとって説明する。
【００８２】
ただし、アンテナ装置は、離散ＯＦＤＭ方式の無線通信装置に限らず、広帯域の周波数の送受信を行う小型の無線通信装置に対して、適用可能なものである。
【００８３】
図１３は、本実施の形態の無線通信システム２０００の構成の例を示す機能ブロック図である。
【００８４】
なお、以下の構成では、特に限定されるものではないが、伝送に関する各機能はのLTE規格をベースとしているものとして、説明する。
【００８５】
図１３を参照して、無線通信システム２０００においては、送受信の対象とする周波数帯域が極めて広いため、たとえば、ダウンリンクのためには、送信側も受信側も、それぞれの周波数に対応して高周波ユニットを配置する。図１３においては、例として、４系統を配置した構成を示している。
【００８６】
また、基地局からユーザー端末への下りリンク（ダウンリンク）帯域と、ユーザー端末から基地局への上りリンク（アップリンク）帯域とを完全に離した周波数帯に独立して確保する（ＦＤＤ：周波数分割多重）構成または異なる時間で使用する（ＴＤＤ：時間分割多重）構成を採用することが可能である。ただし、極めて広い周波数帯域幅を使用して、通信を行うことを想定すると、帯域の確保の観点からは、ＴＤＤの構成であってもよい。
【００８７】
一方で、各高周波ユニットによって、対象とする周波数が異なるため、伝搬減衰やドップラー周波数などの通信路の品質が大きく異なる。
【００８８】
そこで、まず、無線通信システム２０００の送信側では、通信路の品質に応じた伝送により周波数利用効率を高めるために、チャネルエンコーダ１１０−１および１１０−２が２系統設けられている。チャネルエンコーダ１１０−１および１１０−２は、それぞれ、Turbo符号等の伝送路誤り訂正符号化、およびインターリーブ等の処理を実行する。このチャネルエンコーダは、対象とする空き周波数帯の通信品質に応じた適応変調等の処理を実施する。
【００８９】
以下では、通信を行う空き周波数帯として、どの周波数帯を使用するかは、送信側および受信側で、既知であるものとして説明する。
【００９０】
チャネルエンコーダ１１０−１および１１０−２の処理後に、送信信号に対して、変調器１１２−１および１１２−２が所定のデジタル変調処理を実行する。デジタル変調としては、たとえば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどを使用することが可能である。
【００９１】
無線通信システム２０００においては、サブキャリアの離散的な配置を実現するために、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ処理を利用する。所定の帯域をカバーする高周波ユニットひとつにＩＦＦＴ／ＦＦＴポイント数（たとえば、８１９２個）を割り当てることで、ＩＦＦＴ／ＦＦＴポイントそれぞれが所定の帯域幅（たとえば、１５ｋＨｚ）のサブキャリアに相当することになる。言い換えると、各高周波ユニットは、ＩＦＦＴ／ＦＦＴポイント数分のサブキャリアの送信能力を有する。
【００９２】
サブキャリアマッパ１２０は、送信側（たとえば、基地局装置）は、高周波ユニットのサブキャリアのうち送信するサブキャリアに対応するＩＦＦＴポイントに変調データを配置する。このようなサブキャリアの配置は、通信が行われる場所や時間などにより空き周波数帯が変動することに応じて、変更されうる。このような配置の情報は、送信側および受信側で事前に共通な情報を有しているものとする。
【００９３】
その後、高周波ユニットごとに、ＩＦＦＴ部１３０−１〜１３０−４が、ＩＦＦＴ処理を実行し、Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４で、それぞれ、アナログ信号に変換される。
【００９４】
Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４の出力は、ＩＦ発振器１３３からのＩＦ信号とミキサ１３４−１〜１３４−４と混合され、さらに、各周波数帯に対応する局部発振器１４０−１〜１４０−４の出力と、ミキサ１３６−１〜１３６−４で混合される。
【００９５】
無線通信システム２０００では、対象となる無線周波数（ＲＦ）は、たとえば、４００ＭＨｚ〜１ＧＨｚであり、無線送受信機の装置構成上、通常はＲＦ周波数より低く設定する中間周波数（ＩＦ）を確保することが困難である。そこで、図１３では、ＲＦより高いＩＦ周波数を使用する構成としている。なお、ＩＦを用いないダイレクトコンバージョン方式を採用してもよい。
【００９６】
機能ブロック１４２は、ＦＤＤを実装する場合は、ＦＤＤデュープレクサとしての機能を実行し、ＴＤＤを実装する場合は、ＴＤＤスイッチとしての機能を実行する機能ブロックである。
【００９７】
ブロック１４２からの信号は、アンテナ１５０から送出される。
【００９８】
一方、受信側では、アンテナ２００で受信した信号は、機能ブロック２０２により、ＦＤＤデュープレクサまたはＴＤＤスイッチとしての機能が実行された後、各周波数帯に対応する局部発振器２０４−１〜２０４−４の出力と、ミキサ２１０−１〜２１０−４で混合される。
【００９９】
なお、受信側が、たとえば、タブレット端末であるとすると、アンテナ２００として、図４や図５で説明したアンテナ装置を用いることができる。
【０１００】
さらに、ミキサ２１０−１〜２１０−４の出力は、ＩＦ発振器２１１からのＩＦ信号とミキサ２１２−１〜２１２−４と混合され、Ａ／Ｄ変換器２１４−１〜２１４−４でＡ／Ｄ変換されて、ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４において、ＩＦＦＴ処理の逆処理であるＦＦＴ処理が実行される。
【０１０１】
ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４からのサブキャリアごとに分離された信号に対して、サブキャリアデマッパ２３０は、サブキャリアマッパ１２０の逆処理により、対応するＦＦＴポイントのデータを抜き出し、復調器２４０−１〜２４０−２が、復調処理を実行する。さらに、チャネルデコーダ２５０−１〜２５０−２は、デインターリーブ処理や誤り訂正処理を実行する。
【０１０２】
アップリンク側の構成も、基本的には、ダウンリンク側の構成と同様であるが、図１３では、図示を簡略化している。
【０１０３】
フィードバックチャネル変調エンコーダ２８０は、適応変調などの制御を行うために、受信側（たとえば、移動局装置）の受信状況を基地局側にフィードバックする制御信号を変調し、フィードバックチャネル復調デコーダ１８０は、このようなフィードバック制御信号を復調する。
【０１０４】
以上のような構成により、アンテナ装置を、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。
【０１０５】
また、無線通信装置も、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。
【０１０６】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０７】
２  回路基板、１０  アンテナ素子、２０  給電部、４０  機能部品、５０  ＲＦ回路、６０  ロジック回路、７０  高周波カット部品、８１〜８３  欠損部、１００  筐体、１０００  無線通信装置、１０２０  液晶パネル。
【図１３】
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【図１５】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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