(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯通信端末で用いられるアンテナ装置であって、
前記携帯通信端末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に指向性を有する第１のアンテナと、
無指向性の第２のアンテナと、
前記携帯通信端末が前記拡声器を耳に近付けて使用する通話状態にある第１の状態にあるかキー操作によるインターネット使用中であり、かつ信号送信時である第２の状態にあるかを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記携帯通信端末が第１の状態にあると判別された場合は、前記第１のアンテナを使用し、前記第２の状態にあると判別された場合は前記第２のアンテナを使用するように切り換える切換手段と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
携帯通信端末で用いられるアンテナ装置であって、
給電部を有する無指向性の主放射導体と、
前記主放射導体に近接して配置される無給電導体と、
前記携帯通信端末が前記拡声器を耳に近付けて使用する通話状態にある第１の状態にあるかキー操作によるインターネット使用中であり、かつ信号送信時である第２の状態にあるかを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記携帯通信端末が前記第１の状態であると判別された場合は、前記無給電導体を接地して前記主放射導体を前記携帯通信端末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に指向性を有するアンテナとして機能させ、前記第２の状態であると判別された場合は、前記無給電導体を接地から切り離して前記主放射導体を無指向性のアンテナとして機能させる制御手段と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記判別手段は、
前記携帯通信端末に外付けイヤホンが接続されておらずかつ該携帯通信端末に内蔵される拡声器が使用されている場合に該携帯通信端末が前記第１の状態にあると判別する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
携帯通信端末で用いられるアンテナ装置であって、
給電部を有する無指向性の主放射導体と、
前記主放射導体に近接して配置される無給電導体と、
前記携帯通信端末の信号送信時に前記主放射導体から放射される高周波電力により導通して前記無給電導体を接地することにより前記主放射導体を前記携帯通信端末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に指向性を有するアンテナとして機能させ、信号の非送信時に非導通となり前記無給電導体を接地から切り離すことにより前記主放射導体を無指向性のアンテナとして機能させる切換手段と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナ装置に関し、特に、放射パターンの切り換えが可能なアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アンテナは、指向性の有無で大別することができ、従来、
（１）無指向性（リトラクタブルアンテナ、固定式アンテナ）
（２）指向性（無給電素子、シールド版を併用したアンテナ）
（３）中間（内蔵アンテナ）
（４）指向性の制御可能（アレイアンテナ）
といったアンテナがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯電話の使用状況を識別してその使用状況に適した放射パターンに切り替えることのできる携帯電話は実現されていない。
【０００６】
また、アンテナ単独で無指向性と指向性の両方の放射パターンを持ちうる可能性のあるアンテナとして、各エレメントアンテナが放射器となっているアレイアンテナがあるが、このアレイアンテナは、エレメントアンテナの数だけ送受信回路と位相器を必要とし、回路が複雑化、巨大化するため、携帯電話のような小型機器への実装は困難である。
【０００７】
そこで、この発明は、モニタ閲覧等のように操作者から離れた位置で携帯電話が使用される場合には、無指向性あるいはそれに近い放射パターンにし、操作者の近傍で使用される通話時には、操作者と対向する拡声器の設置面とは反対側への指向性を持つ放射パターンにする等、携帯電話の使用状況に応じて放射パターンを切り換えることのできるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、携帯通信端末で用いられるアンテナ装置であって、前記携帯通信端末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に指向性を有する第１のアンテナと、無指向性の第２のアンテナと、前記携帯通信端末が前記拡声器を耳に近付けて使用する通話状態にある第１の状態にあるかキー操作によるインターネット使用中であり、かつ信号送信時である第２の状態にあるかを判別する判別手段と、前記判別手段により前記携帯通信端末が第１の状態にあると判別された場合は、前記第１のアンテナを使用し、前記第２の状態にあると判別された場合は前記第２のアンテナを使用するように切り換える切換手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、携帯通信端末で用いられるアンテナ装置であって、給電部を有する無指向性の主放射導体と、前記主放射導体に近接して配置される無給電導体と、前記携帯通信端末が前記拡声器を耳に近付けて使用する通話状態にある第１の状態にあるかキー操作によるインターネット使用中であり、かつ信号送信時である第２の状態にあるかを判別する判別手段と、前記判別手段により前記携帯通信端末が前記第１の状態であると判別された場合は、前記無給電導体を接地して前記主放射導体を前記携帯通信端末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に指向性を有するアンテナとして機能させ、前記第２の状態であると判別された場合は、前記無給電導体を接地から切り離して前記主放射導体を無指向性のアンテナとして機能させる制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記判別手段は、前記携帯通信端末に外付けイヤホンが接続されておらずかつ該携帯通信端末に内蔵される拡声器が使用されている場合に該携帯通信端末が前記第１の状態にあると判別することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、携帯通信端末で用いられるアンテナ装置であって、給電部を有する無指向性の主放射導体と、前記主放射導体に近接して配置される無給電導体と、前記携帯通信端末の信号送信時に前記主放射導体から放射される高周波電力により導通して前記無給電導体を接地することにより前記主放射導体を前記携帯通信端末に内蔵される拡声器の拡声方向と反対側に指向性を有するアンテナとして機能させ、信号の非送信時に非導通となり前記無給電導体を接地から切り離すことにより前記主放射導体を無指向性のアンテナとして機能させる切換手段とを具備することを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係わるアンテナ装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
一般に、アンテナは、Ｑ値が高い方が損失が少ないので放射効率が良く、また、送信に１０Ｗ〜数１０ｋＷの大きな電力を用いるため、挿入損失や歪みが問題となるダイオードなどの非線形素子をアンテナの一部として使うことはなかった。また、固定局が主であったため、アンテナの放射パターンを切り換える必要はなかった。
【００３２】
しかしながら、近年の携帯電話にみる筐体およびアンテナの小型化、信号の広域化は、Ｑ値の低いアンテナを使うことを余儀なくしている。また、送信電力が１Ｗ以下になったことや非線形素子の特性の進歩により、ＰＩＮダイオード、ＭＥＳＦＥＴ(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)などの高周波スイッチをアンテナの一部として使える可能性がでてきた。
【００３３】
これらを踏まえて、この発明に係わるアンテナ装置について携帯電話端末に用いるアンテナを例に説明していく。
【００３４】
（実施例１）
この実施例では、携帯電話端末がどのように使用されているかに応じて放射パターンを切り換えるアンテナ装置について説明する。
【００３５】
図１は、この実施の形態のアンテナ装置の一構成例を示す図である。
【００３６】
図１において、アンテナ装置１００は、主に、信号処理／発生部１１、無指向性のアンテナ２１、指向性を有するアンテナ３１から構成され、アンテナ２１および３１を選択的に使用することにより、アンテナ放射パターンの切り換えを可能としたものである。
【００３７】
アンテナ２１で送信される信号は、信号処理／発生部１１で生成されてパワーアンプ２３で増幅され、デュプレクサ２２を介してアンテナ２１から送信される。また、アンテナ２１で受信される信号は、デュプレクサ２２を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）で増幅されて信号処理／発生部１１に入力される。即ち、アンテナ２１、デュプレクサ２２、ＬＮＡ２３、ＰＡ２４で構成される回路は、単独のアンテナで動作する従来回路に相当し、したがって、アンテナ装置１００は、単独のアンテナ２１で動作する従来回路上に、指向性を有するアンテナ３１、切換スイッチ３２、スイッチ駆動回路３３が、それぞれ１つずつ追加されて構成されたものである。なお、点線で囲った部分が従来構成に追加された部分である。
【００３８】
ここで、アンテナ装置１００は、携帯電話端末において、モニタ閲覧時、キー操作によるインターネット等の使用時、若しくは待ち受け時を初期状態とし、この初期状態において、切換スイッチ３２を無指向性のアンテナ２１に接続する。また、アンテナ装置１００は、携帯電話端末において、電話がかかってきたとき（着呼したとき）、若しくは電話をかけるとき（発呼したとき）を、この携帯電話端末が操作者の近傍に置かれる通話状態になったと認識する。そして、電話回線が切断されたときに、初期状態に戻ったと認識する。
【００３９】
また、拡声器１２は、携帯電話端末が操作者の近傍におかれる通話状態において、操作者の耳の近傍に位置するように、携帯電話端末の操作者の対向面に設置される。
【００４０】
さて、アンテナ装置１００は、携帯電話端末が着呼若しくは発呼することにより初期状態から通話状態となったことを認識すると、信号処理／発生部１１において、無指向性のアンテナ２１から指向性を有するアンテナ３１に接続を切り換えるための切換信号を生成する。この切換信号は、スイッチ駆動回路３３により増幅されて切換スイッチ３２に入力され、これにより、切換スイッチ３２は、アンテナ２１からアンテナ３１に接続を切り換える。
【００４１】
また、アンテナ装置１００は、携帯電話端末が電話回線から切断され、通話状態から初期状態に戻ったとを認識すると、信号処理／発生部１１において、指向性を有するアンテナ３１から無指向性のアンテナ２１に接続を切り換えるための切換信号を生成し、この切換信号がスイッチ駆動回路３３により増幅されて切換スイッチ３２に入力されると、切換スイッチ３２は、アンテナ３１からアンテナ２１に接続を切り換え、これにより、アンテナ装置１００は初期状態に戻る。
【００４２】
したがって、比較的操作者から離れた場所で携帯電話端末が使用される場合は、無指向性のアンテナ２１による送受信を行い、操作者の近傍で携帯電話端末が使用される場合（通話状態のとき）は、操作者という障害物のない側に指向性のあるパターンを有するアンテナ３１による送受信を行うことができる。
【００４３】
また、アンテナが２つあることから、送信時には、使用状況に応じてアンテナ２１かアンテナ３１のいずれかを切換スイッチ３２により選択し、受信時には、アンテナ２１およびアンテナ３１によりダイバーシティ受信するようにすることもできる。この回路構成は、図１に送受信切換スイッチおよびＬＮＡを１つずつ追加することで容易に実現できる（図示せず）。
【００４４】
図２は、この実施の形態のアンテナ装置の別の構成例を示す図である。
【００４５】
図２において、アンテナ装置１００は、主に、信号処理／発生部１１、無指向性のアンテナ２１、付加導体４１から構成され、付加導体４１の接地／非接地を切り換えることによりアンテナ２１の放射パターンの切り換えを可能としたものである。
【００４６】
アンテナ２１、デュプレクサ２２、ＬＮＡ２３、ＰＡ２４で構成される回路は、図１に示したアンテナ装置と同様に、単独のアンテナで動作する従来回路に相当し、したがって、アンテナ装置１００は、単独のアンテナ２１で動作する従来回路上に、付加導体４１、切換スイッチ４２、スイッチ駆動回路４３が、それぞれ１つずつ追加されて構成されたものである。なお、点線で囲った部分が従来構成に追加された部分である。また、切換スイッチ４２の１つの端子は接地されているが、これは、このアンテナ装置１００の回路が実装される基板を地板とみなし、これに接地されることを表す。
【００４７】
付加導体４１は、無給電の導体であり、アンテナ２１と組み合わせて動作させたときに、切換スイッチ４２により所望の２種類の放射パターンが得られるように設計されている。即ち、この付加導体４１は、導波器、反射器、ＲＦシールド板、または地板面積の拡大等に使われる。
【００４８】
切換スイッチ４２は、付加導体４１の接地／非接地を切り換えるために用いられる。また、切換スイッチ４２は、付加導体４１あるいはアンテナ２１のパターンの一部の開放／短絡のために用いることもできる。
【００４９】
ここで、アンテナ装置１００は、携帯電話端末において、モニタ閲覧時、キー操作によるインターネット等の使用時、若しくは待ち受け時を初期状態とし、この初期状態において、切換スイッチ４２は、付加導体４１を非接地としてアンテナ２１の放射パターンに寄与していないようにする。また、アンテナ装置１００は、携帯電話端末において、電話がかかってきたとき（着呼したとき）、若しくは電話をかけるとき（発呼したとき）を、この携帯電話端末が操作者の近傍に置かれる通話状態になったと認識する。そして、電話回線が切断されたときに、初期状態に戻ったと認識する。
【００５０】
また、図１に示したアンテナ装置と同様に、拡声器１２は、携帯電話端末が操作者の近傍におかれる通話状態において、操作者の耳の近傍に位置するように、携帯電話端末の操作者の対向面に設置される。
【００５１】
さて、アンテナ装置１００は、携帯電話端末が着呼若しくは発呼することにより初期状態から通話状態となったことを認識すると、信号処理／発生部１１において、付加導体４１を非接地から接地に切り換えるための切換信号を生成する。この切換信号は、スイッチ駆動回路４３により増幅されて切換スイッチ４２に入力され、切換スイッチ４２は、入力された切換信号に基づいて、付加導体４１を非接地から接地に切り換える。これにより、付加導体４１は、導波器、反射器、ＲＦシールド板等として機能することとなり、アンテナ２１の放射パターンを無指向性から有指向性のものに切り換える。
【００５２】
また、アンテナ装置１００は、携帯電話端末が電話回線から切断され、通話状態から初期状態に戻ったとを認識すると、信号処理／発生部１１において、付加導体４１を接地から非接地に切り換えるための切換信号を生成し、この切換信号がスイッチ駆動回路４３により増幅されて切換スイッチ４２に入力されると、切換スイッチ４２は、付加導体４１を接地から非接地に切り換え、これにより、アンテナ２１の放射パターンを初期状態の無指向性に戻す。
【００５３】
したがって、付加導体４１を接地した場合にアンテナ２１の放射パターンが操作者と反対側に指向性をもつパターンとなるようにこの付加導体４１を設計することで、モニタ閲覧時等の比較的操作者から離れた場所で携帯電話端末が使用される場合（初期状態）には付加導体４１を非接地としてアンテナ２１の放射パターンを無指向性とし、音声通話等の操作者の近傍で携帯電話端末が使用される場合（通話状態）にはアンテナ２１の放射パターンを操作者と反対方向に強く電波を放射する有指向性のパターンに切り換えることができる。
【００５４】
なお、図１および図２に示したそれぞれのアンテナ装置において、切換スイッチ３２および４２には、既存の機械的または電気的切換スイッチを用いることができ、例えば、ＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、ＭＥＳＦＥＴ等の半導体スイッチを用いることができる。
【００５５】
図３は、半導体スイッチの例として、ＭＥＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ時の数百ＭＨｚから数ＧＨｚでの等価回路を示したものである。
【００５６】
一般に、上記数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波領域において、ＭＥＳＦＥＴは、ＯＮ時には、０．数Ω〜１ΩのＯＮ抵抗をもち（図３（ａ）に示す）、ＯＦＦ時には、数ＭΩのＯＦＦ抵抗と、それに並列に０．数ｐＦ〜１ｐＦの端子間容量をもつ（図３（ｂ）に示す）。ところで、アンテナ系に要求されるＱ値は、必要な信号帯域と中心周波数の比から決まるが、携帯電話において、帯域比から計算されるＱ値は、一般に５〜５０程度である。一方、アンテナのインダクタンス成分は、設計の仕方によるが、数十Ωから数百Ωになる。したがって、所望の帯域を満足するアンテナ系の抵抗損失分は、概算すると、１〜５００Ω程度になる。これは、図３（ａ）で示したＰＩＮダイオードのＯＮ抵抗０．数Ω〜１Ωをアンテナの一部として実装したときに、送受信の損失が０．１％〜５０％増えることを意味しているが、適した設計を行えば、半導体スイッチが送受信のロスにならない。したがって、切換スイッチ３２および４２に、問題なくＭＥＳＦＥＴを用いることができる。
【００５７】
なお、上記各実施例の補足として、電話によるやり取り以外に操作者が通話姿勢をとる場合に、音声または音楽をダウンロードしながら聴く場合が考えられる。これは、音声を流すために拡声器１２が使われる点で音声通話と共通する。したがって、外付け用のイヤホン１３が使われず、かつ携帯電話内蔵の拡声器１２が使用されている状態を、通話状態として信号処理／発生部１１に認識させることにより、より正確に携帯電話が操作者の近傍にあるか否かを識別させることができる。
【００５８】
（実施例２）
この実施例では、送信時と受信時とでアンテナの放射パターンを切り換えるアンテナ装置について説明する。
【００５９】
図４は、この実施の形態のアンテナ装置の一構成例を示す図である。
【００６０】
図４（ａ）は、送信時導通スイッチの回路構成を示す図であり、クロスダイオードが導通する電圧（０．数Ｖ）以上の電圧がかかった場合に導通する回路である。この送信時導通スイッチの接続された無給電導体を給電アンテナの近傍に配置すると、信号送信時にはその高周波電力により導通し、受信時には微弱電力であるので非導通となる。ここで、付属のインダクタＬおよびキャパシタＣは、ダイオードのＯＦＦ時の容量の存在が動作上望ましくない場合に、それを並列共振回路の一部として吸収し、アイソレーションを向上させるために付加される。
【００６１】
図４（ｂ）は、図２で示したアンテナ装置における制御線（スイッチ駆動回路４３）付き切換スイッチ４２を、図４（ａ）に示したクロスダイオードを用いた制御線を必要としない送信時導通スイッチ４２’で置き換えた場合のアンテナ装置の回路構成を示す図である。
【００６２】
ここで、まず、図４（ｂ）のアンテナ装置において、クロスダイオード配置の送信時導通スイッチ４２’が、アンテナ２１の送信電力によってＯＮすることを概算により確認する。
【００６３】
携帯電話端末の送信電力は、最大で１Ｗ程度であり、通常の良好な送信時には、少なくとも最大送信電力の１０％程度の０．１Ｗが電波として送信されている。ここで、付加導体４１は、アンテナ２１からの電磁波の一部が当たるようにアンテナ２１と近接して配置されており、例えば、送信電力の１０％が結合しているとすると、０．１Ｗの１０％、即ち、０．０１Ｗ程度の電力が付加導体４１に加わることとなる。なお、付加導体４１には、線状、板状などの導体を用いられる
さて、付加導体４１のインダクタンスを実現容易な０．１μＨとし、送信周波数を１ＧＨｚとすると、付加導体４１のインピーダンスＺは、
Ｚ＝ｊωＬ＝ｊ６００Ω
となる。
【００６４】
また、付加導体４１にかかる電圧は、Ｗ＝Ｖ＾２／Ｚより、
Ｖ＝２．５Ｖｒｍｓ＝３．５Ｖｐ−ｐ
となり、通常、ダイオードは、０．７Ｖｐ−ｐの電圧が印可されればＯＮするので、３．５Ｖｐ−ｐは充分なターンオン電圧といえる。したがって、アンテナの送信時にクロスダイオードが自動的に導通状態になる。
【００６５】
次に、図４（ａ）の構成によりＯＦＦ時の特性が上がることを確認する。
【００６６】
ダイオードだけが存在するとき、そのＯＦＦ時の等価回路は図３（ｂ）のようになり、ストレーキャパシティによりＯＦＦ時アイソレーションが悪化することが一般的に知られている。典型的な端子間容量は０．５ｐＦ程度で、１ＧＨｚにおいて、このインピーダンスは、
Ｚｃ＝−ｊ×１／（２πｆＣ）＝−ｊ３２０Ω
となる。つまり、図４（ａ）において、外付けのインダクタＬとキャパシタＣがなく、逆極性に接続されたダイオード２つのみが存在する場合には、−ｊ３２０Ωのインピーダンスになる。
【００６７】
したがって、図４（ｂ）において、付加導体４１とクロスダイオードのみが存在する場合、合計のインピーダンスは、これまでの計算より、
Ｚｔｏｔａｌ＝ｊ６００−ｊ３２０＝−ｊ３００
程度となる。
【００６８】
一方、ダイオードに、外付けのインダクタＬと、必要により加えられるコンデンサＣが加わる場合を考える。ここで、調整の容易さのため、コンデンサは可変コンデンサでも良いし、あるいは基板間のストレーキャパシタを含んでも良い。
【００６９】
ダイオードの端子間容量を０．５ｐＦ、外付けコンデンサＣの容量を０．５ｐＦとすると、合計の容量は１ｐＦとなり、これと１ＧＨｚで共振するためのインダクタＬは２５ｎＨとなる。ここで、２５ｎＨのインダクタＬには、汎用品の１００５タイプ（１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）を用いれば良い。この並列共振回路のインピーダンスは、Ｑ値を１０程度とすると、ＱωＬで与えられ、
ＱωＬ＝１６００Ω
となる。したがって、図４（ｃ）の全体のインピーダンスは、
｜Ｚｔｏｔａｌ’｜＝｜ｊ６００＋１６００｜＝１７００Ω
となる。
【００７０】
クロスダイオードのみでＯＦＦさせたときのインピーダンスＺ｜Ｚｔｏｔａｌ｜＝３００Ωと、共振回路によりダイオードのストレートキャパシタンスをキャンセルした回路で得られるインピーダンス｜Ｚｔｏｔａｌ’｜＝１７００Ωとを比べると、
｜Ｚｔｏｔａｌ’／Ｚｔｏｔａｌ｜＝１７００／３００＝５．７
となり、インピーダンスが少なくとも数倍高くなっていることがわかる。また、ＱωＬと｜Ｚｔｏｔａｌ’｜との値が近いことから、付加導体４１やダイオードのストレートキャパシタの状態に依存せず、ＯＦＦ時の特性を所望の一定値に決められる設計上の容易さがあることもわかる。
【００７１】
したがって、図４（ｂ）に示すアンテナ装置において、送信時のアンテナ２１の送信電力によって送信時導通スイッチ４２’のクロスダイオードが自動的に導通状態となり、付加導体４１が接地され、これにより、無指向性のアンテナ２１の放射パターンが付加導体４１の反対側に強く電波を放射する有指向性のパターンに切り換えられる。つまり、アンテナ２１より操作者側に付加導体４１を設けることで、受信時には無指向性、送信時には操作者と反対方向に指向性を有するアンテナ装置を構成することができる。
【００７２】
図５は、この実施の形態のアンテナ装置の別の構成例を示す図である。
【００７３】
図５（ａ）に示す受信時導通スイッチは、インダクタＬまたはキャパシタＣをアンテナの構成の一部となるようにした場合に有効な回路である。この受信時動通スイッチは、送信時の高周波電力によって半導体が導通し、図５（ａ）の回路全体として並列共振回路となり、ＯＦＦになる。一方、受信時の微弱電力では、キャパシタＣ側に電流が流れ、ＯＮになる。
【００７４】
図５（ｂ）は、この実施の形態の導反射器の一例を示し、インダクタＬと並列に図５（ａ）の受信時導通スイッチを付加した例である。
【００７５】
ところで、八木アンテナにおいて良く知られるように、給電導体よりやや長い導体は反射器として動作し、短い場合には導波器として動作する。
【００７６】
図５（ｂ）では、インダクタＬと並列配置されたコンデンサＣが、高周波電力において並列共振回路を構成するため、図５（ｂ）に示す導反射器５０は、図５（ｃ）に示すように給電アンテナと組で使用した場合に、信号送信時にはインダクタＬを含まない短い導体、則ち導波器として動作し、受信時にはインダクタＬを含む長い導体、即ち反射器として動作する。即ち、無給電素子に制御線のない高周波スイッチ付加することにより、この無給電素子を給電アンテナと組で使用した場合に、送受信時それぞれにおいて異なる放射パターンを得ることができる。
【００７７】
さて、図５（ｂ）において、導反射器５０は、線状導体５１、この線状導体の両端に電気的に接続されたロードインダクタ５２、クロス配置されたダイオード５３、キャパシタ５４とから構成され、図５（ｃ）に示すように、給電部６１を有する線状導体６０の近傍に配置される。
【００７８】
線状導体６０は、その中央部が給電されると、ダイポールアンテナとして動作する。このダイポールアンテナの放射パターンは円形の無指向性であるが、導反射器５０を近接配置して、線状導体６０の送受信電力によりクロスダイオード５３がターンオン、オフすることにより、その放射パターンに指向性をもたせることができる。
【００７９】
受信時の微弱電力では、ダイオード５３はターンオンせず、導反射器５０の実行長は線状導体５１とその両端に接続されるロードインダクタ５２を含んだ長さとなる。一方、送信時には、送信電力によりダイオード５３がターンオンし、ロードインダクタ５２とキャパシタ５４とが並列共振回路を構成し、導反射器５０の実行長は線状導体５１のみの長さとなる。
【００８０】
したがって、導反射器５０は、送信時、受信時によってその実行長が変化し、この実行長を適宜調整することにより、導波器として機能する長さ、反射器として機能する長さ、若しくは導波器としても反射器としても機能しない長さの３パターンのうち、任意の２つの長さに切り換えて使用することができる。
【００８１】
ここで、図５（ｃ）のアンテナ装置の放射パターンの切り換えについて具体例をあげて説明する。
【００８２】
図６は、図５（ｃ）のアンテナ構成における放射パターンの一例を示す図であり、主放射導体６０を紙面に垂直に立てたときの水平面内の垂直偏波を表している。
【００８３】
用いた定数は、周波数１５００ＭＨｚ、主放射導体６０の長さ９．６３８ｃｍ、導反射器５０の長さ９．１４８、主放射導体６０と導反射器５０の距離３．６４、インダクタＬはそれぞれ２ｎＨ、キャパシタＣはそれぞれ５．６ｐＦである。
【００８４】
図６において、点線の放射パターンは、導反射器５０のダイオード５３がＯＮの場合の放射パターンであり、中央円形の放射パターンは、ダイポールアンテナ（主放射導体６０）のみの放射パターン、中央ひょうたん型の放射パターンは、導反射器５０のダイオード５３がＯＦＦの場合の放射パターンである。
【００８５】
ところで、導反射器５０は、その長さを数％変化させるだけで所望の周波数では共振しなくなる。例えば、導反射器５０の長さを９．１４８ｃｍから７．１４８ｃｍに短くすると、図５（ｃ）のアンテナ構成において、ダイオードＯＮ時の放射パターンは、図６の中央円形の放射パターン、即ちダイポールアンテナ（主放射導体６０）のみの場合と同じ放射パターンとなる。したがって、ダイオード５３のＯＦＦ時に導反射器５０が導波器もしくは反射器として動作するよう、ロードインダクタ５２およびキャパシタ５４の値を再調整することにより、ダイオードのＯＮ時には無指向性の円形放射パターンが得られ、ダイオードのＯＦＦ時には、指向性を有する点線もしくは実線ひょうたん型の放射パターンが得られる。
【００８６】
したがって、導反射器５０の実行長を適宜調整することにより、図６に示す３つの放射パターンのうちの任意の２つの放射パターンを切り換えて使用することができる。
【００８７】
なお、上記の実施例では、制御線のないクロスダイオード５３を用いたが、このクロスダイオード５３の代わりに、ＯＮ・ＯＦＦのための制御線付きのＰＩＮダイオードを用いても同様の効果を得ることができる。
【００８８】
なお、これまで述べてきたクロスダイオードの自己ＯＮ／ＯＦＦ機能による放射パターンの切り替えは、送信時刻と受信時刻が異ならないと実現できない。したがって、ＴＤＭＡ方式やＴＤＤ方式のような送受信を別時刻に実施する方式において有効となる。一方、ＰＩＮダイオードのような高周波スイッチに制御線を接続し、バイアス電圧によりＰＩＮダイオードのＯＮ／ＯＦＦする場合は、送信と受信を同時刻で行う方式、および送信と受信を時分割で行う方式の両方について使用可能なアンテナとなる。
【００８９】
図７は、この発明に係わる携帯電話端末の筐体を模した構成例である。
【００９０】
図７（ａ）は、携帯電話端末の樹脂筐体の正面図で、液晶パネルおよびキー操作部を除いた正面のみが銅箔７１で覆われ、この銅箔７１の中心線上には間隙７１ｇが設けられている。また、液晶パネル上部には、拡声器１２が設けられている。
【００９１】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した携帯電話端末の樹脂筐体の側面図で、樹脂筐体の左側に内蔵逆Ｆアンテナ７２が置かれ、中央に地板となる導体７３、右側は前述の銅箔７１、およびその上部に拡声器１２が配置されている。銅箔７１と地板となる導体７３とは、ＰＩＮダイオードで接続され、ＰＩＮダイオードの両端にあるインダクタを介してＰＩＮダイオード制御用の信号が送られる。
【００９２】
図７（ｃ）は、図７（ａ）に示した携帯電話端末の樹脂筐体の背面図で、左上に上記のＰＩＮダイオードとインダクタからなるスイッチ７４が配置され、筐体銅箔７１と地板７３とがスイッチ７４により導通する構造になっている。右上には内蔵逆アンテナが置かれている。
【００９３】
筐体銅箔７１と地板７３が導通状態のとき、放射パターンは、地板７３を介して内蔵逆Ｆアンテナ７２側、即ち拡声器１２の設置面と反対側に放射する指向性のあるものとなる（図８（ａ））。一方、筐体銅箔７１と地板７３とが非道通状態のときは、その放射パターンは地板７３を介して内蔵アンテナ７２と筐体銅箔７１側の両側に放射する指向性のない放射パターンとなる（図８（ｂ））。
【００９４】
なお、液晶画面等の表示部を備えるディスプレー側本体部と、テンキー等の操作ボタンを備える操作ボタン側本体部とが折りたたみ可能に連結される折りたたみ型（クラムシェル型）の携帯電話端末に、上記の各実施例において説明したアンテナ装置を適用し、この携帯電話端末の開閉を検出するために一般的に使われている開閉識別用の既存のスイッチを用いることで、その開閉状態に応じてアンテナの放射パターンを切り換えるよう構成することもできる。
【００９５】
例えば、着信待ち受け時や移動時等の折りたたみ状態においては無指向性の放射パターンとし、通話時やモニタ閲覧時等のディスプレー側本体部と操作ボタン側本体部とが開かれた状態においては指向性のある放射パターンとする。これにより、ポケットやカバン等に入っている可能性の高い折りたたみ時にはどの方向からも受信可能な無指向性の放射パターンとし、通話時やモニタ閲覧時には受信方向は限られる反面受信感度の高い指向性のある放射パターンとするなど、効果的な送受信が可能となる。
【００９６】
さらに、携帯電話端末やＰＤＡ等の小型携帯機器だけでなく、ノートブックパソコン等のハンドキャリアが可能な移動用通信機器についても同様の効果が得られる。すなわち、折りたたんだ状態では無指向性の放射パターンとすることでハンドキャリア時には全方向から受信できるようにし、主液晶画面を開いた使用時には、膝あるいはスチール机等の障害物があるために効率的な放射を期待できない底面側には放射しない指向性のある放射パターンとすることができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、信号処理／発生部１１は、拡声器１２およびイヤホン１３の使用状況に基づいて携帯電話端末が操作者の近傍にあるか否かを判別し、携帯電話端末が操作者の近傍にあると判断された場合は操作者と反対側に指向性を有するアンテナ３１を使用し、操作者から離れた場所にあると判断された場合は無指向性のアンテナ２１を使用して信号の送受信を行うので、効率的な送受信が可能となる。
【００９８】
また、信号処理／発生部１１は、拡声器１２およびイヤホン１３の使用状況に基づいて携帯電話端末が操作者の近傍にあるか否かを判別し、携帯電話端末が操作者の近傍にあると判断された場合は付加導体４１を非接地としてアンテナ２１の放射パターンを無指向性とし、操作者から離れた場所にあると判断された場合には付加導体４１を接地してアンテナ２１の放射パターンを操作者という障害物のない側に指向性のあるパターンとするので、効率的な送受信が可能となる。
【００９９】
また、付加導体４１をクロスダイオードを介して接地することにより、付加導体４１の接地／非接地がアンテナ２１の送受信電力に応じて自動的に切り換えられ、送信時と受信時とでアンテナ２１の放射パターンを切り換えて効率的な送受信を行うことが可能となる。
【０１００】
また、送受信電力に応じて実行長が変化する導反射器５０を用い、をの実行長を適宜調整することにより、導波器として機能する長さ、反射器として機能する長さ、若しくは導波器としても反射器としても機能しない長さの３パターンのうち、任意の２つを切り換えて使用することができ、送信時と受信時とでアンテナ２１の放射パターンを切り換えて効率的な送受信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わるアンテナ装置の一構成例を示す図である。
【図２】この発明に係わるアンテナ装置の一構成例を示す図である。
【図３】ＭＥＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ時の数百ＭＨｚから数ＧＨｚでの等価回路を示す図である。
【図４】この発明に係わるアンテナ装置の一構成例を示す図である。
【図５】この発明に係わるアンテナ装置の一構成例を示す図である。
【図６】図５（ｃ）のアンテナ構成における放射パターンの一例を示す図である。
【図７】この発明に係わる携帯電話端末の概略構成を示す図である。
【図８】図７の携帯電話端末の放射パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１１      信号処理／発生部
１２      拡声器
１３      イヤホン
２１      アンテナ
２２      デュプレクサ
２３      パワーアンプ
３１      アンテナ
３２      切換スイッチ
３３      スイッチ駆動回路
４１      付加導体
４２      切換スイッチ
４２’      送信時導通スイッチ
４３      スイッチ駆動回路
５０      導反射器
５１      線状導体
５２      ロードインダクタ
５３      クロスダイオード
５４      キャパシタ
６０      線状導体
６１      給電部
７１      銅箔
７１ｇ      間隙
７２      内蔵アンテナ
７３      地板
７４      スイッチ
【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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