(57)【要約】【課題】地上デジタルTV放送を受信する携帯電話機などの携帯端末で、内蔵アンテナの主素子と補助素子を組み合わせて、送信アンテナから遠く離れても良好に受信できるようにする。【解決手段】小型の内蔵アンテナでは、ワンセグ放送の低い周波数帯での性能が劣化するので、内蔵アンテナの主素子１と、筐体に出し入れ可能な棒状の補助素子２とを組み合わせて、低い周波数帯でのアンテナ性能を改善する。受信帯域の利得を最適に調整する可変調整手段を備えた整合回路Ａ３と整合回路Ｂ４を主素子１に接続し、主素子１の一端に補助素子２を接続する。アンテナ利得が不足する場合は、筐体の外部に補助素子２を引き出して受信する。アンテナ利得が十分な場合は、補助素子２が邪魔にならないように携帯端末の筐体中に収納する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末で地上デジタルTV放送を受信するために筐体に内蔵された主素子と、前記主素子の一端に接続された棒状で筐体内に収納可能な補助素子と、前記主素子に接続される複数の最適化された整合回路とを具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記整合回路は、受信帯域の利得を最適に調整する可変調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記整合回路は、前記主素子の両端に接続されていることを特徴とする請求項１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、アンテナ装置に関し、特に、地上デジタルTV放送を受信する携帯電話機などの携帯端末用のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上デジタルTV放送のワンセグ放送を受信する携帯電話機には、地上デジタルTV放送受信用の外部アンテナのみを備えるものと、内蔵アンテナのみを備えるものがある。外部アンテナでは電界強度が弱いところでも受信できるが、電界強度の強い送信アンテナの近くでも受信アンテナを出す必要があるので、アンテナの扱いが煩わしく感じることがある。一方、内蔵アンテナのみではアンテナは邪魔にならないが、電界強度が弱いところでは受信できない。そこで、内蔵アンテナと外部アンテナを併用することになる。以下に、これに関する従来技術の例をいくつかあげる。
【０００３】
特許文献１に開示された「アンテナ」は、携帯電話機に搭載するセルラー用とデジタルTV用の２周波対応アンテナである。図４（ａ）に示すように、第１アンテナエレメントは、筐体内にある折返しエレメントであり、一端部が給電部と接続される。第２アンテナエレメントは、ホイップ状のであり、筐体内に収納でき、外部に伸張し得る。外部に伸張されるときに、第１アンテナエレメントの他端部に一端部が電気的に接続される。第３アンテナエレメントは、非直線形状で筐体の外に露出しており、第２アンテナエレメントの他端部に電気的に接続される。第２アンテナエレメントが筐体内に収納されるときにはセルラー用として使用できるように、筐体から伸張されるときにはデジタルTVとセルラー用の両方で使用できるように、各エレメントが調整されている。
【０００４】
特許文献２に開示された「携帯端末機器」は、内蔵アンテナを備えて小型化し、様々な使用状態において良好な受信品質を確保できるTV機能内蔵の折畳式の携帯電話機である。図４（ｂ）に示すように、テレビ放送受信用の第１アンテナと通信優先の第２アンテナを混載する。テレビ放送受信用の外部アンテナを接続できる。外部アンテナが電気的に接続されていない状態では、第１アンテナと第２アンテナの何れか一方を選択または同時に用いてテレビ放送を受信する。
【０００５】
特許文献３に開示された「携帯端末」は、地上デジタルTVの視聴時の受信品質を向上させた携帯電話機である。図４（ｃ）に示すように、携帯電話機の第２の筐体は、デジタルTV等のチューナを持つ。第１の筐体と第２の筐体は、回転機構部で接続されている。第２の筐体は、回転機構部との接点を回転軸として、90度以上回転可能である。第１の筐体のマイク近傍に、セルラー用アンテナがある。上端部に、TV/ラジオ用アンテナがある。第２の筐体に、TV/ラジオ用のダイバーシティ受信アンテナが配置されている。制御部から切替部への制御信号で、TV/ラジオ用アンテナあるいはダイバーシティ受信アンテナとTVチューナの接続を切り替えることにより、切替ダイバーシティ受信を行う。携帯電話機を手に持ってTVを視聴する場合、大きな画面で視聴するように、液晶表示部の画面表示を90度回転させて横長表示に変更した後に、第２の筐体を90度回転させることができる。
【特許文献１】特開2004-228665号公報
【特許文献２】特開2007-074491号公報
【特許文献３】特開2007-306347号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の内蔵アンテナと補助アンテナの組合せでは、次のような問題がある。地上デジタルTV放送の周波数帯域が広いので、内蔵アンテナと外部アンテナを単純に組み合わせても、全放送帯域下端付近の周波数の放送は、送信アンテナの近くでしか受信できない。そのため、全周波数帯域に対応した最適なアンテナ感度分布を実現することは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、地上デジタルTV放送を受信する携帯電話機などの携帯端末で、内蔵アンテナと補助アンテナを最適なアンテナ感度となるように組み合わせて、送信アンテナから離れたところでも良好に受信できるように、携帯電話機などの地上デジタルTV放送受信用内蔵アンテナの性能を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明では、アンテナ装置を、携帯端末で地上デジタルTV放送を受信するために筐体に内蔵された主素子と、主素子の一端に接続された棒状で筐体内に収納可能な補助素子と、主素子に接続される複数の最適化された整合回路とを具備する構成とした。整合回路は、受信帯域の利得を最適に調整する可変調整手段を備えていて、主素子の両端に接続されている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成したことにより、携帯電話機の内蔵アンテナと補助アンテナを最適な受信感度分布にして、地上デジタルTV放送が常に良好に受信できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
本発明の実施例は、携帯端末で地上デジタルTV放送を受信するためのアンテナ装置であって、筐体内に収納可能な棒状の補助素子を内蔵アンテナの主素子の一端に接続し、受信帯域の利得を最適に調整する可変調整手段を備えた整合回路を主素子に接続したアンテナ装置である。
【００１２】
図１は、本発明の実施例におけるアンテナ装置の構成を示す概念図である。図１（ａ）は、補助素子が無い構成を示す図である。図１（ｂ）は、補助素子を付加して伸ばした状態を示す図である。図１（ｃ）は、補助素子を付加して収納した状態を示す図である。図１（ｄ）は、アンテナ整合回路の接続状態を示す図である。図１において、主素子１は、主アンテナであり、メアンダアンテナなどの筐体内蔵型の小型アンテナである。補助素子２は、筐体内に収納可能なホイップアンテナである。整合回路Ａ３と整合回路Ｂ４は、アンテナの同調周波数とインピーダンスを受信回路に整合させる回路である。
【００１３】
図２は、アンテナ装置の特性を示すグラフである。図２（ａ）は、主素子に補助素子を取り付けない場合のリターンロス特性を示すグラフである。図２（ｂ）は、主素子に補助素子を取り付けない場合の利得（最大利得）特性を示すグラフである。図２（ｃ）は、主素子に補助素子を付加した場合のリターンロス特性を示すグラフである。図２（ｄ）は、主素子に補助素子を付加した場合の利得（最大利得）特性を示すグラフである。
【００１４】
図２（ｅ）は、主素子の一端に補助素子を付加し、整合回路を最適化して、ワンセグ帯全域をカバーした場合のVSWR特性を示すグラフである。図２（ｆ）は、主素子の一端に補助素子を付加し、整合回路を最適化して、ワンセグ帯全域をカバーした場合の平均利得特性を示すグラフである。図２（ｇ）は、主素子の一端に付加した補助素子を筐体内部に収納し、整合回路を最適化して、ワンセグ帯全域をカバーした場合のVSWR特性を示すグラフである。図２（ｈ）は、主素子の一端に付加した補助素子を筐体内部に収納し、整合回路を最適化して、ワンセグ帯全域をカバーした場合の平均利得特性を示すグラフである。
【００１５】
図３は、アンテナ装置の使用状態を示す概念図である。図３（ａ）は、補助素子を収納した状態を示す図である。図３（ｂ）は、補助素子を引き出した状態を示す図である。図３（ｃ）は、補助素子を収納してTV視聴する状態を示す図である。図３（ｄ）は、補助素子を引き出してTV視聴する状態を示す図である。図３において、表示部筐体５は、表示画面がある上部筐体である。操作部筐体６は、キーボードなどの操作部がある下部筐体である。補助素子を表示部筐体に設けた例を説明するが、操作部筐体に設けてもよい。
【００１６】
上記のように構成された本発明の実施例におけるアンテナ装置の機能と特性を説明する。最初に、図１を参照しながら、アンテナ装置の構成を説明する。携帯電話機などの携帯端末用のアンテナ装置は、地上デジタルTV放送を受信するために筐体に内蔵された主素子１と、筐体に出し入れ可能な補助素子２とからなる。主素子１は、メアンダアンテナなどの周知のアンテナ素子である。補助素子２は、筐体に出し入れ可能なホイップアンテナである。筐体の幅より短くて、長さは50mm程度以下である。λ/4ホイップアンテナよりかなり短く、15mm〜35mm程度の長さでもアンテナ性能が改善される。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、補助素子２が無い構成では、主素子１の両端に整合回路が接続されているのみである。図１（ｄ）に示すように、整合回路Ａはワンセグチューナーに接続されている。図１（ｂ）に示すように、補助素子２を付加した構成では、主素子１の一端に補助素子２が接続されている。この状態では、筐体の外部に補助素子２が引き出されている。図１（ｃ）に示すように、補助素子２を付加した構成で、筐体の内部に補助素子２を収容することができる。
【００１８】
次に、図２を参照しながら、アンテナ装置の利得特性を説明する。携帯端末内部の限られたスペースの中にアンテナを内蔵化するため、アンテナを小型化する。アンテナを小型化すると、ワンセグ放送の使用周波数帯(470MHz〜770MHz)のうちの特に低い周波数帯のアンテナ性能が、既存のホイップ型アンテナに比べて劣化し、通常では、およそ−２dB超の劣化がある。また、大都市圏である東京と大阪で使用される周波数帯は、低い周波数帯(473MHz〜557MHz)に設定されているので、低い周波数帯の特性を改善する。
【００１９】
そこで、ワンセグ用の内蔵アンテナの主素子１の一端に、棒状の補助素子２を付加することにより、アンテナエレメント長を長くして、低い周波数帯でのアンテナ性能を改善する。棒状の補助素子２を使用する場合は筐体の外部に引き出し、補助素子２が必要無い場合は、邪魔にならないように携帯端末の筐体中に収納する。しかし、収納時のアンテナ性能を著しく損ねることは許されないので、収納時にも一定以上の利得が得られるように調整する。
【００２０】
図２（ａ）に、主素子１に補助素子２を取り付けない場合のリターンロス特性を示す。図２（ｂ）に、主素子１に補助素子２を取り付けない場合の利得（最大利得）特性を示す。図２（ｂ）の例では、550MHz以下の周波数での利得が劣化している。携帯端末に使用されるアンテナはモノポールタイプが一般的であり、実施例のワンセグ帯用内蔵アンテナの補助素子２も、モノポールタイプのアンテナである。このモノポールアンテナを携帯端末に使用する場合は、アンテナ整合回路が必要となる。アンテナ整合回路は、アンテナ整合回路以降の携帯端末内部回路の回路インピーダンスとアンテナインピーダンスを合致させるためにある。
【００２１】
実施例のワンセグ帯用内蔵アンテナの場合、ひとつのパターンの整合回路(単一整合回路)では、ワンセグ周波数帯全域をカバーするようには整合しきれない。これは、アンテナ自体を内蔵化するために小型化していること、また、端末の筐体内部にアンテナを取り付けるため、端末内部のグランド(アース)がアンテナに近接するためである。そこで、アンテナ整合回路に使用する回路定数を所望の周波数に合致するよう動的に変えて、ワンセグ周波数帯全域をカバーする。整合回路に、受信帯域の利得を最適に調整する可変調整手段を設ける。具体的には、可変容量ダイオード等を使用して、アンテナ利得が最大になるように、受信状態に応じて整合回路定数を自動的に変える。一般的に、リターンロスが−10dB以下(VSWRが2.0以下と同義)であれば、アンテナは整合しているといえる。
【００２２】
図２（ｃ）に、補助素子２を付加した場合のリターンロス特性を示す。図２（ｄ）に、補助素子２を付加した場合の利得（最大利得）特性を示す。主素子１の一端に補助素子２を付加し、整合回路を最適化することにより、550MHz以下でのアンテナ性能が改善されている。主素子１の一端に補助素子２を付加し、整合回路を最適化して、ワンセグ帯全域をカバーした場合のVSWR特性を、図２（ｅ）に示す。平均利得特性を、図２（ｆ）に示す。図２（ｆ）では、上の線は補助素子２を付加した場合の特性であり、下の線は補助素子２が無い場合の特性である。
【００２３】
主素子１の一端に付加した補助素子２を端末の筐体内部に収納し、整合回路を最適化して、ワンセグ帯全域をカバーした場合のVSWR特性を、図２（ｇ）に示す。その平均利得特性を、図２（ｈ）に示す。図２（ｈ）では、上の線は補助素子２を付加して収納した時の特性であり、下の線は補助素子２が無い場合の特性である。補助素子２が無い場合のアンテナ利得と比較して劣化は無く、補助素子２を収納したことによる弊害は無い。低い周波数の放送を受信する場合で、アンテナ利得が不足する場合は、補助素子２を筐体外部へ引き出して受信する。高い周波数の放送を受信する場合で、アンテナ利得が十分で補助素子２が邪魔な場合は、補助素子２を端末筐体内部に収納する。
【００２４】
次に、図３を参照しながら、アンテナ装置の使用状態を説明する。筐体の内部に主素子１があり、補助素子２が筐体内に収納されている。送信アンテナの近くなどで、電界強度が十分に強いところでは、補助素子２を収納した状態で良好に受信できる。電界強度が弱いところでは、補助素子２を引き出して受信する。ビルの中や地下のように、送信アンテナから近くても、電界強度が弱いところでの受信の場合も同様に、補助素子２を引き出すことで、安定に受信できるようになる。補助素子２は、引き出した状態で向きを変えることができるように、筐体との結合部に回転自在なジョイントが設けてある。
【００２５】
上記のように、本発明の実施例では、携帯端末で地上デジタルTV放送を受信するためのアンテナ装置を、筐体内に収納可能な棒状の補助素子を内蔵アンテナの主素子の一端に接続し、受信帯域の利得を最適に調整する可変調整手段を備えた整合回路を主素子に接続した構成としたので、地上デジタルTV放送が常に良好に受信できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のアンテナ装置は、地上デジタルTV放送を受信する携帯電話機などの携帯端末用のアンテナ装置として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例におけるアンテナ装置の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例におけるアンテナ装置の特性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例におけるアンテナ装置の使用状態を示す概念図である。
【図４】従来の携帯電話機用のアンテナ装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  主素子
２  補助素子
３  整合回路Ａ
４  整合回路Ｂ
５  表示部筐体
６  操作部筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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