WO2006062059A1

WO2006062059A1 - 携帯無線機

Info

Publication number: WO2006062059A1
Application number: PCT/JP2005/022294
Authority: WO
Inventors: Tomoaki Nishikido; Yutaka Saito; Yoshio Koyanagi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2007-06-09
Also published as: JP2006166261A; US20100111143A1

Abstract

　使用者による様々な使用状態でアンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を確保できる携帯無線機を提供する。　筐体４の表示部２３の側に対向する側の筐体上端からアンテナ素子１を外部に配置し、アンテナ素子１と同一側のアンテナ素子１と幅方向に離間して平行にアンテナ素子２を配置し、アンテナ素子１と厚み方向に離間した表示部２３の側からアンテナ素子１と平行にアンテナ素子３を配置する。アンテナ素子１は送受共用器１４と接続され、アンテナ素子２又はアンテナ素子３は、重力センサー２２からの角度情報によって高周波スイッチ１１が制御されていずれか一方を選択し、送受共用器１４と接続される。受信信号は、送受共用器１４及び１５を介して受信回路１８及び１９によって増幅され、復調部２０によって分離されることで受信情報が抽出される。

Description

明細書

携帯無線機

技術分野

[0001] 本発明は、高速かつ大容量の無線通信を実現するために、低い相関特性を有する携帯無線機に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、移動体通信の普及により高速かつ大容量の無線通信システムの構築が必要とされている。これを実現する技術として、送信側，受信側に複数のアンテナを用いて通信を行う空間多重伝送（MIMO： Multi- Input Multi— Output)が注目されている。

[0003] 複数の送信アンテナ力時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行い、複数の受信アンテナで受信して信号を分離することにより情報を抽出する。これにより、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。したがって、第 4世代などの将来の携帯無線通信システムにおいては、 MIMO技術の応用が期待されており、その実現には MIMOに適した携帯無線機用のアンテナ構成が必要となる。

[0004] ここで、受信側で空間多重された信号を分離するためには、アンテナ間のフェージング相関が十分に小さくなるようにアンテナを配置する必要がある。また、携帯無線機であるために、ユーザの使用状態において携帯電話に搭載した複数のアンテナ間の相関係数を低くすることが重要となる。

[0005] このような問題に対応する従来の携帯無線機としては、例えば特許文献 1に開示されているような、折り畳み携帯電話の上部筐体及び下部筐体の内部に、それぞれァンテナを配置して、アンテナ間の低相関を実現して、る構成が知られて、る。

[0006] また、特許文献 2に記載されて、るように、携帯電話の筐体上部に伸縮式のホイップアンテナと内蔵へリカルアンテナを配置して、ダイバーシチを実現して、る構成が知られている。

[0007] 特許文献 1 :特開平 3— 280625号公報特許文献 2：特開平 9 135120号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら、上記説明した特許文献 1に示されて、る従来のアンテナでは、下部筐体内部にアンテナが配置されているために、使用者が携帯電話を使用する際に手がアンテナ部を覆うことで、アンテナ利得が大幅に劣化してしまい、高速及び大容量通信の性能が劣化する課題や、高速及び大容量伝送を考慮した無線部の回路構成が示されてヽな、課題があった。

[0009] また、特許文献 2に示されている従来のアンテナでは、アンテナ配置場所が限定されて、るために、携帯電話を傾けて使用する状態にお!、てはアンテナ間の相関係数が高くなるために高速及び大容量通信の性能が劣化する課題や、高速及び大容量伝送を考慮した無線部の回路構成が示されて、な、課題があった。

[0010] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、携帯電話の幅方向に配置した 2 本のアンテナと、 2本のうちの 1本に対向して厚み方向にアンテナを 1本配置することで、使用者が携帯電話を使用する様々な状態でアンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を確保できる携帯無線機を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 上記目的を達成するために、本発明の携帯無線機は、筐体の厚み方向に離間して平行に配置される第 1アンテナ素子及び第 2アンテナ素子と、前記筐体の幅方向に前記第 1アンテナ素子に離間して平行に配置される第 3アンテナ素子と、前記第 1ァンテナ素子に接続される第 1送受共用器と、前記第 2アンテナ素子又は前記第 3アンテナ素子のいずれか一方を選択し、第 2送受共用器と接続する選択手段と、前記第 1アンテナ素子と前記第 2アンテナ素子または前記第 3アンテナ素子との相関が低くなるよう前記選択手段を制御する制御手段と、前記筐体内部に設けられ、グランドパターンを有する回路基板と、前記回路基板上に実装された前記第 1送受共用器に接続される第 1の無線回路部と、前記回路基板上に実装された前記選択手段に接続される第 2の無線回路部とを備えた構成を採る。

[0012] このような構成によれば、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でアンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を実現できる。

[0013] また、本発明の携帯無線機は、第 1の筐体と、前記第 1の筐体内の表示部側に筐体長辺に沿って配置されている第 1板状導体と、前記上部筐体内の前記表示部側と反対面に筐体長辺に沿って配置されている第 2板状導体及び第 3板状導体と、第 2 の筐体と、前記第 1の筐体と前記第 2の筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、前記第 2の筐体内部に設けられ、グランドパターンを有する回路基板と、前記第 1板状導体と前記第 2板状導体又は前記第 1板状導体と前記第 3板状導体又は前記第 2板状導体と前記第 3板状導体の 1ゝずれか一組を選択する手段と、前記選択された一組の板状導体間の相関が低くなるよう前記選択手段を制御する制御手段と、選択された一組の前記板状導体に接続される複数の送受共用器と、前記回路基板上に実装された前記共用器の一つに接続される無線回路部とを備えた構成を採る。

[0014] このような構成によれば、携帯無線機のデザイン性を損ねることがない範囲で内蔵アンテナを構成することができ、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でアンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を実現できる。

[0015] さらに、本発明の携帯無線機は、前記選択手段を制御する制御手段として、前記携帯無線機の傾き角を検知する傾き検知手段を備え、前記傾き検知手段の検出結果に応じて前記選択手段を制御することを備えた構成を採る。

このような構成によれば、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でアンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を実現できる。

[0016] また、本発明の携帯無線機は、前記選択手段によって選択されない放射素子を、ある特定のリアクタンス成分を備えた回路を介して前記回路基板に短絡することを備えた構成を採る。

このような構成によれば、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でアンテナ間の相関係数をさらに低くし、高速及び大容量通信を実現できる。

発明の効果

[0017] 本発明の携帯無線機によれば、携帯無線機の幅方向に配置した 2本のアンテナと、 2本のうちの 1本に対向して厚み方向にアンテナを 1本配置することで、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でアンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を確保できるという効果を有する携帯無線機を提供することができるものである。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]第 1の実施形態の携帯無線機を示す基本構成図である。

[図 2]携帯無線機の傾きを説明する図である。

[図 3]携帯無線機の通話状態を示す図である。

圆 4]携帯無線機の傾きを説明する図である。

[図 5]携帯無線機の操作状態を示す図である。

[図 6]第 2の実施形態の携帯無線機を示す基本構成図であり、 (a)は携帯無線機の背面から視た概略構成図、（b)は (a)における携帯無線機の A— A断面図である。符号の説明

[0019] 1、 2、 3 アンテナ素子

4 筐体

5、 6、 7、 33、 34、 35 給電点

8、 9、 10、 39、 40、 41 整合回路

11、 42 高周波スィッチ

12、 13、 43、 44、 45 終端回路

14、 15 送受共用器

16、 17 送信回路

18、 19 受信回路

20 復調部

21 制御部

22 重力センサー

23、 49 表示部

24、 46 グランド板

30、 31、 32 板状導体

36、 37、 38 給電線

50 上ケース 51 下ケース

52 ヒンジ咅

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、本発明の実施形態に係る携帯無線機について、図 1から図 6及び式（1)を用いて説明する。

(第 1実施形態）

まず、本発明の第 1実施形態の携帯無線機について、図 1から図 5を用いて説明する。

[0021] 図 1は、第 1の実施形態における携帯無線機の基本構成を示している。図 1に示すように、本実施形態の携帯無線機の筐体 4は、絶縁体である榭脂材料による成形品で構成されており、一般に長さが 120mm、幅が 50mm、厚み方向の奥行きが 15m m程度に設定される。導電性のアンテナ素子 1は、例えば、長さが 70mmで径が lm mの銅線力なり、表示部 23の側に対向する側の筐体上部の角から筐体 4の長手方向と同一方向（すなわち、筐体上部の面に垂直方向）に外部に配置する。

[0022] 導電性のアンテナ素子 2は、例えば、長さが 70mmで径が lmmの銅線力なり、表示部 23の側に対向する側でアンテナ素子 1と平行にアンテナ素子 1との間隔 W1を例えば 12mmとして配置する。

導電性のアンテナ素子 3は、例えば、長さが 70mmで径が lmmの銅線力もなり、表示部 23の側の角にアンテナ素子 1と平行にアンテナ素子 1との間隔 W1を例えば 12 mmとして配置する。

[0023] アンテナ素子 1、アンテナ素子 2及びアンテナ素子 3の下部に設けられた給電点 5、給電点 6及び給電点 7は、筐体 4の内部の整合回路 8、整合回路 9及び整合回路 10 に電気的に接続される。整合回路 8、整合回路 9及び整合回路 10のグランド電位は、グランド板 24上のグランドパターンに接地される。整合回路 8、整合回路 9及び整合回路 10は、アンテナ素子 1、アンテナ素子 2及びアンテナ素子 3のインピーダンスを回路インピーダンス (一般に、 50 Ω )に整合を取る機能を果たす。

[0024] 時空間符号ィ匕した同じ信号はそれぞれの無線回路部である送信回路 16及び 17によって増幅され、送信回路 16は 1つのアンテナを送信と受信で共用するための送受共用器 (デュープレクサ） 14を介して整合回路 8に給電する。送信回路 17は送受共用器 15及び高周波スィッチ 11を介して整合回路 9又は整合回路 10に給電する。

[0025] 高周波スィッチ 11は、例えば、 FETや PINダイオードで構成されており、制御部 21 の制御信号によって、整合回路 9又は整合回路 10の、ずれか一方に給電するかを選択する。給電されない整合回路 9又は整合回路 10のいずれか一方は、終端回路 12又は終端回路 13に接続される。終端回路 12及び終端回路 13は、一定のインピ一ダンスを有し、特定のリアクタンス素子なヽしは抵抗など力も構成されてグランド板 24上のグランドパターンに接地される。制御部 21は携帯無線機の筐体 4の傾き角を検知する重力センサー 22からの角度情報によって高周波スィッチ 11を制御する信号を生成する。重力センサー 22は、例えば、ジャイロセンサーなど力なり携帯無線機の傾きを検知する。

[0026] 受信信号は、送受共用器 14、 15を介して無線回路部である受信回路 18、 19によつて増幅され、復調部 20によって分離されることで受信情報が抽出される。

[0027] このように構成された携帯無線機のアンテナ動作を、図 2から図 5に示すような携帯無線機の使用状態に対応しながら、動作周波数を例えば、 2. 14GHzに設定して説明する。

[0028] また、ここで高速及び大容量に実現するためにはアンテナ間の相関特性を低くする必要がある。また、携帯無線機アンテナの相関特性を評価する指標としては，一般的にアンテナ間の相関特性が用いられる。 2本のアンテナによる相関係数 e)の理論式（1)は、電子情報通信学会論文誌 (B— II, Vol. J73-B-II, No. 12, pp. 883 -895)に示されている。相関係数は、例えば、図 1の場合、携帯無線機のアンテナの先端を天頂 (Z)方向に向けて配置した状態にお、て、理論式（1)式で与えられる

[0029] [数 1]

[0030] 式（1)において、 E 0 1, E φ 1はアンテナ 1の Θ偏波成分の複素電界指向性であり、 E 0 2, E φ 2はアンテナ 2の Θ偏波成分の複素電界指向性である。 Ρ θ ( θ , ) , Ρ Φ ( 0、 Φ )はそれぞれ Θ、 φ成分のアンテナに入射する到来波角密度関数を表している。

[0031] また、 XPRはアンテナに入力する到来波の交差電力比であり、水平偏波成分に対する垂直偏波成分の電力比率である。移動通信の多重波環境における一般的な交差偏波電力比 XPRは 4〜9dBであることが知られている。これは、到来波の垂直偏波成分が水平偏波成分に対して 4〜9dB高いと仮定して算出される。したがって、ァンテナの放射パターンにお、て、垂直偏波成分に対して XPRだけ重み付けされることになる。

[0032] 以降、 XPRは市街地の一般的な値である 6dBを用いて説明を行う。また、市街地における到来波の平均仰角は 0° 〜30° とほぼ水平方向の範囲に存在することが知られているために、ここでは平均仰角を 0° とし、到来波の広がりを示す標準偏差を 20° と設定して算出した結果で以降を説明する。また、相関係数は一般的には 0 . 6以下となることが望ましい。

[0033] まず、携帯無線機が図 1に示すように、携帯無線機のアンテナ素子 1、アンテナ素子 2及びアンテナ素子 3の給電点 5、 6、 7と反対方向の先端を天頂 (Z)方向に向けて配置した場合について説明する。アンテナ素子 1とアンテナ素子 2との間隔 W1は 12 mmであり、その場合の相関係数は 0. 55となる。また一方、アンテナ素子 1とアンテナ素子 3との間隔 W1は 12mmであり、その場合の相関係数は 0. 55と同じ値となる。したがって、この場合、高周波スィッチ 11はアンテナ素子 2又はアンテナ素子 3のどちらを選択しても良い。ここでは、例えばアンテナ素子 2を選択することにする。また、アンテナ素子 1、アンテナ素子 2及びアンテナ素子 3は長さが 70mmであり、半波長モノポールアンテナとして動作し、水平面の垂直偏波成分の指向性はほぼ無指向性となる。

[0034] 携帯無線機の傾き角度を検知する重力センサー 22の検知結果を元に、傾き角度を 0° と判定し、制御部 21に検知結果を送り、制御部 21は高周波スィッチ 11にアンテナ素子 2の整合回路 9に送受共用器 15を接続し、アンテナ素子 3の整合回路 10に終端回路 12を接続するように制御信号を送る。この場合、例えば終端回路 12のインピーダンスは 50 Ωに設定すると低相関となる。

[0035] 上記のように高周波スィッチ 11が切り替わることで、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2間の相関係数は 0. 55と低く抑えられ、送信の場合は、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2から時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行う。また、受信の場合も同様に、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2で受信して信号を分離することにより情報を抽出する。これにより、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0036] 次に、図 2に示すように携帯無線機が傾いた場合 (すなわち図 1の座標系で Υ方向へ Ζ軸から 60° 傾いた場合）、アンテナ素子 1とアンテナ素子 2との相関係数は 0. 7 5と高くなり、高速かつ大容量通信の効果が低減する。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向（ΧΥ面)から電波が到来していると想定しているために、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2の最大利得方向（X方向）では遠方界カのアンテナ素子 1とアンテナ素子 2の位置関係は同じと見立てることになる。すなわち、空間的な位置の違い (位相差)がほぼ同一となり、相関特性が高くなる。

[0037] また一方、アンテナ素子 1とアンテナ素子 3との相関係数は 0. 54と低相関となる。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向 (ΧΥ面)から電波が到来していると想定しているために、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 3の最大利得方向（X 方向）では遠方界カものアンテナ素子 1とアンテナ素子 3の位置関係は異なるように見立てられる。すなわち空間的な位置の違い (位相差)が異なるように見立てられ、相関特性を低く抑えることができる。

[0038] したがって、この場合、携帯無線機の傾き角度を検知する重力センサー 22が Υ方向に傾いていることを検知し、その検知結果を制御部 21に送り、制御部 21は高周波スィッチ 11にアンテナ素子 3の整合回路 10に送受共用器 15を接続し、アンテナ素子 2の整合回路 9に終端回路 13を接続するように制御信号を送る。この場合、例えば、終端回路 13のインピーダンスを 50 Ωに設定すると低相関となる。

[0039] 上記のように高周波スィッチ 11が切り替わることで、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 3間の相関係数は 0. 54と低く抑えられ、送信の場合は、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 3から時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行う。また、受信の場合も同様に、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 3で受信して信号を分離することにより情報を抽出する。これにより、転送速度が向上されかつ大容量通信が可能となる。

[0040] この携帯無線機の傾きは、例えば、図 3に示すように、使用者が携帯無線機を手で保持して耳に近接させて使用する通話状態とほぼ同等な角度である。すなわち、通話状態においても携帯無線機の傾き角度を検知して、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 3を選択することでアンテナ間が低相関となり、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0041] 次に、図 4に示すように携帯無線機が傾いた場合 (すなわち図 1の座標系で—X方向へ Z軸から 60° 傾いた場合）、アンテナ素子 1とアンテナ素子 3との相関係数は 0. 84と高くなり、高速かつ大容量通信の効果が低減する。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向（XY面)から電波が到来していると想定しているために、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 3の最大利得方向（Y方向）では遠方界からのァンテナ素子 1とアンテナ素子 3の位置関係は同じと見立てることになる。すなわち、空間的な位置の違い (位相差)がほぼ同一となり、相関特性が高くなる。

[0042] また一方、アンテナ素子 1とアンテナ素子 2との相関係数は 0. 49と低相関となる。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向 (XY面)から電波が到来していると想定しているために、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2の最大利得方向（Y 方向）では遠方界カものアンテナ素子 1とアンテナ素子 2の位置関係は異なるように見立てられる。すなわち空間的な位置の違い (位相差)が異なるように見立てられ、相関特性を低く抑えることができる。

[0043] したがって、この場合、携帯無線機の傾き角度を検知する重力センサー 22がー X 方向に傾いていることを検知し、その検知結果を制御部 21に送り、制御部 21は高周波スィッチ 11にアンテナ素子 2の整合回路 9に送受共用器 15を接続し、アンテナ素子 3の整合回路 10に終端回路 12を接続するように制御信号を送る。この場合、終端回路 12のインピーダンスを 50 Ωに設定すると低相関となる。

[0044] 上記のように高周波スィッチ 11が切り替わることで、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2間の相関係数は 0. 49と低く抑えられ、送信の場合は、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2から時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行う。また、受信の場合も同様に、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2で受信して信号を分離することにより情報を抽出する。これにより、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0045] この携帯無線機の傾きは、例えば、図 5に示すような使用者が携帯無線機を手で保持して胸の前で構えてメール操作やインターネット接続や TV電話を使用する操作状態とほぼ同等な角度である。すなわち、操作状態において、携帯無線機の傾き角度を検知して、アンテナ素子 1及びアンテナ素子 2を選択することでアンテナ間が低相関となり、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0046] 以上の説明のように、本実施形態における携帯無線機の特徴は、携帯無線機の幅方向に配置した 2本のアンテナと、 2本のうちの 1本に対向して厚み方向にアンテナを 1本配置し、使用者が携帯電話を使用する様々な状態でアンテナ素子を選択することで、アンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を確保できる点である。

[0047] なお、本実施形態においては、筐体上部に配置したアンテナを 3本の半波長のモノポールアンテナとして説明した力これに限らす、 4分の 1波長モノポールアンテナ素子やヘリカル素子であっても低相関となり、配置条件によって低相関を実現すことができる。

[0048] また、本実施形態においては、筐体上部に配置したアンテナを 3本の半波長のモノポールアンテナとして説明した力これに限らす、板状逆 Fアンテナを表示部面と反対方向に 2つ配置し、その一方に対向して表示部に板状逆 Fアンテナを 1つ配置した場合においても低相関が実現され、さらにアンテナ素子を内蔵することが可能となる

[0049] また、本実施形態にぉ、ては、上部筐体と下部筐体に分割されてヽな、ストレート型携帯無線機における構造を示したが、上部筐体と下部筐体とに分割されている折りたたみ携帯無線機においても、 3つのアンテナ素子を筐体上部に同様に配置すれば、同様な効果が得られる。また、 3つのアンテナ素子をヒンジ部に同様に配置しても同様な効果が得られる。

[0050] また、本実施形態においては、アンテナ素子及び送受信回路をさらに増やした場合においては、さらに高速及び大容量通信の効果を向上させることが可能となる。

[0051] (第 2実施形態）

次に、本発明の第 2の実施形態の携帯無線機について図 6を用いて説明する。図 6は、実施形態における携帯無線機の基本構成を示し、図 4 (a)は携帯無線機を背面から見た概略構成図を示し、図 4 (b)は図 4 (a)における A— A断面図を示している。

なお、図 6中、図 1と同一の符号を付すものは同一の構成要素を示し、同様な動作を行うものとする。

また、図 6は、折りたたみ構造を有する携帯無線機が開かれた状態 (以下、開状態）を示している。

[0052] 携帯無線機は、上ケース 50、下ケース 51、ヒンジ部 52、板状導体 30、板状導体 3 1、板状導体 32、グランド板 46、表示部 49を有して構成される。

[0053] 上部筐体及び下部筐体に相当する上ケース 50及び下ケース 51は、絶縁体である榭脂により構成されており、一般に長さが 100mmで幅が 50mm程度に設定される。上ケース 50及び下ケース 51はヒンジ部 52において回動可能なように接続されており、これにより折りたたみ型構造が形成される。

[0054] 板状アンテナ素子に相当する板状導体 30は、例えば、長さ L1が 70mmで幅 W2が 45mm程度の銅板からなり、上ケース 50の内部にお!/、てケースの表示部 49の面に沿って配置される。板状導体 31及び板状導体 32は、例えば、長さ L1が 70mmで幅 W3及び W4が 20mm程度の銅板からなり、上ケース 50の内部にお!/、てケースの表示部 49の面と反対面に沿って配置される。

[0055] 板状導体 31と板状導体 32の間隔 Gは、例えば、 5mmとされる。板状導体 31及び板状導体 32と板状導体 30との間隔 Hは、例えば、 5mmとされる。また、板状導体 30 、板状導体 31及び板状導体 32は、その厚みが、例えば、 0. 1mm程度に設定され、厚みが例えば 7mm程度と薄い上ケース 50の内部において、表示素子などの他の構成部品と構造的に干渉しな、ように配置される。

[0056] グランド板 46は、例えば、長さが 90mmで幅が 45mm程度の導体板であり、一般には下ケース 51の内部に配設されて、る回路のグランドパターンが利用される。グランド板 46上には、回路のグランド電位となるグランドパターンがほぼ全面に形成される。整合回路 39、整合回路 40及び整合回路 41のグランド電位は、グランド板 46上のグランドパターンに接地される。

[0057] 板状導体 30、板状導体 31及び板状導体 32の下部に設けられた給電点 33、給電点 34及び給電点 35は、給電線 36、給電線 37及び給電線 38によって整合回路 39、整合回路 40及び整合回路 41に電気的に接続される。給電線 36、給電線 37及び給電線 38は、自在に曲げることができるフレキシブルな線材が用いられ、これによりヒンジ部 52にお!/ヽて上ケース 50が下ケース 51に対して回動できるように構成される。

[0058] 整合回路 39、整合回路 40及び整合回路 41は、板状導体 30、板状導体 31及び板状導体 32の回路インピーダンス (一般に、 50 Ω )に整合を取る機能を果たす。

[0059] 時空間符号ィ匕した同じ信号はそれぞれの送信回路 16、 17によって増幅される。送信回路 16は送受共用器 14及び高周波スィッチ 42を介して整合回路 40又は整合回路 41に給電する。送信回路 17は送受共用器 15及び高周波スィッチ 42を介して整合回路 39又は整合回路 40に給電する。また、例えば、送受共用器 14が整合回路 4 0と接続する場合は、送受共用器 15は整合回路 40とは接続せずに、整合回路 39と接続する。すなわち、整合回路 40に送受共用器 14及び送受共用器 15が同時に接続することがな、ように高周波スィッチ 42が制御される。

[0060] 高周波スィッチ 42は、例えば、 FETや PINダイオードで構成されており、制御部 21 の制御信号によって、整合回路 39及び整合回路 40又は整合回路 40及び整合回路 41又は整合回路 39及び整合回路 41のいずれか一組に給電するかを選択する。給電されない整合回路 39、整合回路 40又は整合回路 41のいずれか一つは、終端回路 43、終端回路 44又は終端回路 45に接続される。終端回路 43、終端回路 44及び終端回路 45は、一定のインピーダンスを有し、特定のリアクタンス素子ないしは抵抗など力も構成されてグランド板 46上のグランドパターンに接地される。

上記のように構成することで、板状導体 30、板状導体 31及び板状導体 32は、ダランド板 46に給電されたダイポールアンテナとして動作する。

[0061] このように構成された携帯無線機のアンテナ動作を、図 2から図 5に示すような携帯無線機の使用状態に対応しながら、動作周波数を例えば、 2. 14GHzに設定して説明する。

まず、携帯無線機が図 6に示すように、携帯無線機の板状導体 30、板状導体 31及び板状導体 32の給電点と反対方向の先端を天頂 (Z)方向に向けて配置した場合について説明する。

[0062] 板状導体 30と板状導体 31及び板状導体 32との間隔 Hは 5mmであり、その場合の相関係数はそれぞれ 0. 15となる。また一方、板状導体 31と板状導体 32との間隔 G も 5mmであるが、相関係数は 0. 27と 0. 1程度高くなる。したがって、この場合、板状導体 30及び板状導体 31又は板状導体 30及び板状導体 32のどちらかの組み合わせを選択しても良い。ここでは、例えば板状導体 30及び板状導体 31の組み合わせを選択することにする。

[0063] 携帯無線機の傾き角度を検知する重力センサー 22の検知結果を基に、傾き角度を 0° と判定し、制御部 21に検知結果を送り、制御部 21は高周波スィッチ 42によつて板状導体 31の整合回路 39に送受共用器 15を接続し、板状導体 30の整合回路 4 0に送受共用器 14を接続し、板状導体 32の整合回路 41に終端回路 44を接続するように制御信号を送る。この場合、例えば、終端回路 41のインピーダンスを 50 Ωに設定する。

[0064] 上記のように高周波スィッチ 42が切り替わることで板状導体 30及び板状導体 31間の相関係数は 0. 15と低く抑えられ、送信の場合は、板状導体 30及び板状導体 31 力も時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行う。また、受信の場合も同様に、板状導体 30及び板状導体 31で受信して信号を分離すること〖こより情報を抽出する。これにより、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる

[0065] 次に、図 6の構成において、図 2に示すように携帯無線機が傾いた場合 (すなわち図 6の座標系で Y方向へ Z軸カゝら 60° 傾いた場合）、板状導体 31と板状導体 32との相関係数は 0. 40と高くなり、高速かつ大容量通信の効果は傾きがない場合と比較して低減する。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向（XY面)から電波が到来して、ると想定して、るために、板状導体 31と板状導体 32の最大利得方向 (X方向）では遠方界カもの板状導体 31と板状導体 32との位置関係は同じと見立てることになる。すなわち、空間的な位置の違い (位相差)がほぼ同一となり、相関特性が高くなる。

[0066] また一方、板状導体 30と板状導体 31との間及び板状導体 30と板状導体 32との間の相関係数は 0. 15と低相関となる。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向（XY面)から電波が到来していると想定しているために、板状導体 30と板状導体 31及び板状導体 30と板状導体 32の最大利得方向（X方向）では遠方界からの板状導体 30と板状導体 31及び板状導体 30と板状導体 32の位置関係は異なるように見立てられる。すなわち空間的な位置の違ヽ (位相差)が異なるように見立てられ、相関特性を低く抑えることができる。

[0067] したがって、この場合、板状導体 30及び板状導体 31又は板状導体 30及び板状導体 32のどちらかの組み合わせを選択しても良い。ここでは、例えば板状導体 30及び板状導体 32の組み合わせを選択することにする。

[0068] 上記のように高周波スィッチ 42が切り替わることで板状導体 30及び板状導体 32間の相関係数は 0. 15と低く抑えられ、送信の場合は、板状導体 30及び板状導体 32 力も時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行う。また、受信の場合も同様に、板状導体 30及び板状導体 32で受信して信号を分離すること〖こより情報を抽出する。これにより、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる

[0069] したがって、この場合、携帯無線機の傾き角度を検知する重力センサー 22が Y方向に傾いていることを検知し、その検知結果を制御部 21に送り、制御部 21は高周波スィッチ 42に板状導体 30の整合回路 40に送受共用器 15を接続し、板状導体 32の整合回路 41に送受共用器 14を接続し、板状導体 31の整合回路 39に終端回路 43 を接続するように制御信号を送る。この場合、例えば、終端回路 43のインピーダンスを 50 Ωに設定する。

[0070] 上記のように高周波スィッチ 42が切り替わることで板状導体 30及び板状導体 32間の相関係数は 0. 15と低く抑えられ、送信の場合は、板状導体 30及び板状導体 32 力も時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行う。また、受信の場合も同様に、板状導体 30及び板状導体 32で受信して信号を分離すること〖こより情報を抽出する。これにより、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる

[0071] この携帯無線機の傾きは、例えば、図 3に示すような使用者が携帯無線機を手で保持して耳に近接させて使用する通話状態とほぼ同等な角度である。また、通話状態では右手に持つ場合と左手に持つ場合が想定される。また、放射導体が人体影響によるアンテナ放射効率の低下を低減するためには、人体からより放射導体を離すことが望ましい。

[0072] 例えば、右手保持通話状態の場合は、高周波スィッチ 42は人体の肩方向からより離れる位置にある板状導体 32を選択し、 Y方向に 60度傾、て、るために板状導体 3 0を選択する。したがって、アンテナの放射効率の低下を低減し、かつ低相関を実現するために、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0073] また、例えば、左手保持通話状態の場合は、高周波スィッチ 42は人体の肩方向からより離れる位置にある板状導体 31を選択し、 Y方向に 60度傾、て、るために板状導体 30を選択する。したがって、アンテナの放射効率の低下を低減し、かつ低相関を実現するために、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0074] すなわち、通話状態においても携帯無線機の傾き角度を検知して、板状導体の組み合わせを選択することでアンテナ間が低相関となり、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0075] 次に、図 6の構成にぉヽて、図 4に示すように携帯無線機が傾!ヽた場合 (すなわち図 6の座標系で X方向へ Z軸から 60° 傾いた場合）、板状導体 30及び板状導体 3 1又は板状導体 30及び板状導体 32の相関係数は 0. 30と高くなり、高速かつ大容量通信の効果がわずかに低減する。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向（XY面)から電波が到来していると想定しているために、板状導体 30及び板状導体 31又は板状導体 30及び板状導体 32の最大利得方向（Y方向）では遠方界からの板状導体 30及び板状導体 31又は板状導体 30及び板状導体 32の位置関係は同じと見立てることになる。すなわち、空間的な位置の違い (位相差)がほぼ同一となり、相関特性が高くなる。

[0076] また一方、板状導体 31及び板状導体 32との相関係数は 0. 22と低相関となる。この要因は、携帯無線機が傾いた場合に、ほぼ水平方向 (XY面)から電波が到来していると想定しているために、板状導体 31及び板状導体 32の最大利得方向（Y方向）では遠方界カもの板状導体 31及び板状導体 32の位置関係は異なるように見立てられる。すなわち空間的な位置の違い (位相差)が異なるように見立てられ、相関特性を低く抑えることができる。

[0077] したがって、この場合、携帯無線機の傾き角度を検知する重力センサー 22がー X 方向に傾いていることを検知し、その検知結果を制御部 21に送り、制御部 21は高周波スィッチ 42に板状導体 31の整合回路 39に送受共用器 15を接続し、板状導体 32 の整合回路 41に送受共用器 14を接続し、板状素子 30の整合回路 40に終端回路 4 5を接続するように制御信号を送る。この場合、例えば、終端回路 45のインピーダンスを 50 Ωに設定する。

[0078] 上記のように高周波スィッチ 42が切り替わることで、板状導体 31及び板状導体 32 間の相関係数は 0. 22と低く抑えられ、送信の場合は、板状導体 31及び板状導体 3 2から時空間符号ィ匕した同じ信号を同帯域で送信することで空間多重を行う。また、受信の場合も同様に、板状導体 31及び板状導体 32で受信して信号を分離することにより情報を抽出する。これにより、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0079] この携帯無線機の傾きは、例えば、図 5に示すような使用者が携帯無線機を手で保持して胸の前で構えてメール操作やインターネット接続や TV電話を使用する操作状態とほぼ同等な角度である。すなわち、操作状態において、携帯無線機の傾き角度を検知して、板状導体 31及び板状導体 32を選択することでアンテナ間の低相関を実現し、転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。

[0080] 以上の説明のように、本実施形態における携帯無線機の特徴は、携帯無線機の表示部面に配置した板状導体 30と、表示部面に対向する面に平行に配置した 2つの板状素子 31、 32とを備えることにより、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でアンテナ素子を選択することで、アンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を確保できる点である。

[0081] なお、板状導体 30として、上部筐体の一部を構成する金属フレーム、上部筐体内部に配置される回路基板、又はアンテナ素子専用の板状導体素子を用いても同様な効果が得られる。

[0082] また、終端回路のインピーダンスを 50 Ωと設定して!/、るが、これに限らず、リアクタンス成分を 50 Ωなどのように給電されるアンテナに影響を与えな、場合に相関係数が 0. 05-0. 1程度改善する効果が得られ、さらに高速及び大容量通信の効果が向上する。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、 2004年 12月 9日出願の日本特許出願 No.2004-357318に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0083] 本発明にかかる携帯無線機は、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でァンテナ間の相関係数を低くし、高速及び大容量通信を確保できるため、携帯無線機の高性能化に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 筐体の厚み方向に離間して平行に配置される第 1アンテナ素子及び第 2アンテナ素子と、

前記筐体の幅方向に前記第 1アンテナ素子に離間して平行に配置される第 3アンテナ素子と、

前記第 1アンテナ素子に接続される第 1送受共用器と、

前記第 2アンテナ素子又は前記第 3アンテナ素子のヽずれか一方を選択し、第 2送受共用器と接続する選択手段と、

前記第 1アンテナ素子と前記第 2アンテナ素子または前記第 3アンテナ素子との相関が低くなるよう前記選択手段を制御する制御手段と、

前記筐体内部に設けられ、グランドパターンを有する回路基板と、

前記回路基板上に実装された前記第 1送受共用器に接続される第 1の無線回路部と、

前記回路基板上に実装された前記選択手段に接続される第 2の無線回路部とを備えたことを特徴とする携帯無線機。

[2] 第 1の筐体と、

前記第 1の筐体内の筐体長辺に沿って配置されている第 1板状導体と、前記第 1の筐体内の前記第 1板状導体に離間して筐体長辺に沿って配置される第 2板状導体及び第 3板状導体と、

第 2の筐体と、

前記第 1の筐体と前記第 2の筐体とを回動自在に連結するヒンジ部と、前記第 2の筐体内部に設けられ、グランドパターンを有する回路基板と、前記第 1板状導体と前記第 2板状導体又は前記第 1板状導体と前記第 3板状導体又は前記第 2板状導体と前記第 3板状導体のいずれか一組を選択する手段と、前記選択された一組の板状導体間の相関が低くなるよう前記選択手段を制御する制御手段と、

選択された一組の前記板状導体に接続される複数の送受共用器と、

前記回路基板上に実装された前記送受共用器の一つに接続される無線回路部を備えたことを特徴とする携帯無線機。

[3] 前記選択手段を制御する制御手段として、前記携帯無線機の傾き角を検知する傾き検知手段を備え、前記傾き検知手段の検出結果に応じて前記選択手段を制御することを特徴とする請求項 1又は 2記載の携帯無線機。

[4] 前記選択手段によって選択されない放射素子を、ある特定のリアクタンス成分を備えた回路を介して前記回路基板に短絡することを特徴とする請求項 1、 2又は 3記載の携帯無線機。