WO2006077683A1 - 携帯無線機 - Google Patents

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WO2006077683A1
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conductor
plate
length
wavelength
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Tomoaki Nishikido
Yutaka Saito
Yoshio Koyanagi
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
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    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
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    • H04B1/005—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges
    • H04B1/0064—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with separate antennas for the more than one band

Definitions

  • the present invention relates to a portable radio having antenna characteristics with low correlation characteristics in order to realize high-speed and large-capacity radio communication.
  • MIMO spatial multiplexing transmission
  • a configuration is known in which a telescopic whip antenna and a built-in helical antenna are arranged on the top of a casing of a portable wireless device to realize diversity (see, for example, Patent Document 2).
  • a configuration is known in which two monopole antennas or helical antennas are arranged in the width direction of the portable wireless device at the top of the case of the portable wireless device to realize diversity (for example, And Patent Document 3).
  • the direction of the incoming radio wave is not limited, and thus the antenna of the portable wireless device is generally omnidirectional, and the antenna has a half-wavelength.
  • the element is adopted.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 3-280625
  • Patent Document 2 JP-A-9 135120
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-102844
  • the correlation coefficient between the two antennas increases, and power! In addition, the correlation coefficient between antennas becomes even higher when the portable wireless device is tilted and used.
  • the portable wireless device in which two half-wavelength elements are arranged in the upper part of the housing has a problem that the performance of high-speed and large-capacity communication deteriorates.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and paying attention to the phase change of each antenna by slightly changing the element length of the two antennas arranged in the portable wireless device,
  • the length of one of the antennas is slightly longer than half a wavelength, and the length of the other is slightly shorter than half a wavelength so that the user can use the portable radio in various situations.
  • the objective is to provide a portable radio that can reduce the correlation coefficient between antennas and ensure high-speed and large-capacity communication.
  • the portable wireless device of the present invention includes a first antenna element and a second antenna element provided in a casing in parallel with each other at a predetermined interval, and the element length of the first antenna element is slightly less than a half wavelength. And the element length of the second antenna element is set to be slightly different from the element length of the first antenna element, and the first antenna element and the first radio circuit unit connected thereto And the second antenna element and the second radio circuit unit connected to the second antenna element as a second communication system, each operating as a wireless communication system having a low spatial correlation.
  • the first antenna element and the second antenna element may be configured to supply unbalanced power to the ground potential of the casing.
  • the element length of one of the first antenna element and the second antenna element may be set slightly longer than a half wavelength, and the other element length may be set slightly shorter than a half wavelength.
  • the portable wireless device of the present invention includes a first antenna element, a second antenna element, and a third antenna element in a casing, and the element length of the first antenna element is slightly different from a half wavelength.
  • the element lengths of the second antenna element and the third antenna element are set to be slightly different from the element lengths of the first antenna element, and the first antenna is arranged in the thickness direction of the casing.
  • An element and the second antenna element are arranged in parallel to each other at a predetermined interval, and the first antenna element and the third antenna element are arranged in parallel to each other at a predetermined interval in the width direction of the casing.
  • the first antenna element and the first radio circuit unit connected to the first antenna element are used as a first communication system, and either the second antenna element or the third antenna element is selected and the second radio circuit is selected.
  • the selected one of the antenna elements and the second radio circuit unit connected thereto are defined as a second communication system.
  • the first communication system and the previous The second communication system is, spatial correlation, respectively, characterized in that to operate as a low radio communication system.
  • the element length of any one of the first antenna element, the second antenna element, and the third antenna element is set to be longer than a half wavelength, and the other element length is set to be slightly shorter than the half wavelength. It may be configured.
  • the first casing and the second casing are connected to each other by a hinge part so as to be freely rotatable, and the first plate extends along the long side of the casing in the first casing.
  • a conductor of the first plate conductor comprising a second plate conductor and a third plate conductor along a long side of the housing, spaced apart from the first plate conductor in the first housing.
  • the length is set to be slightly different from the half wavelength
  • the conductor length of the second plate conductor is set to be slightly different from the conductor length of the first plate conductor
  • the length of the third plate conductor is The conductor length is set to be slightly different from the conductor length of the second plate-like conductor, provided inside the second casing, and provided with a ground pattern on the circuit board, and the first plate-like conductor and the first plate-like conductor are provided.
  • a selection means for selecting one of the two plate-like conductors, the first plate-like conductor and the third plate-like conductor, or the second plate-like conductor and the third plate-like conductor.
  • Control means for controlling the selection means, and the selected set of one of the plate-like conductors and the first radio circuit unit connected thereto are used as the first communication system, and the other plate-like shape is used.
  • the conductor and the second radio circuit connected to it are the second communication system, and each system It operates as a wireless communication system with low spatial correlation.
  • the built-in antenna can be configured within a range that does not impair the design of the portable wireless device, and the antenna can be connected between the antennas in various states where the user uses the portable wireless device.
  • the correlation coefficient can be lowered to realize high speed and large capacity communication.
  • the first plate-shaped conductor, the second plate-shaped conductor, and the third plate-shaped conductor have a length of one of them that is slightly longer than a half wavelength, and the other length of the conductor is less than a half wavelength.
  • the configuration may be set slightly shorter.
  • control means for controlling the selection means an inclination detection means for detecting an inclination angle of the portable wireless device may be provided, and the selection means may be controlled according to a detection result of the inclination detection means. .
  • the plate conductor may be short-circuited to the circuit board via a circuit having a specific reactance component, which is not selected by the selection means.
  • one of the two antennas arranged in the width direction of the portable wireless device is slightly longer than the half wavelength, and the other one is slightly longer than the half wavelength.
  • FIG. 1 is a basic configuration diagram showing a portable wireless device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a basic configuration diagram showing a portable wireless device of a comparative example.
  • FIG. 3 (a) is a graph showing the phase change of the portable wireless device of the first embodiment, and (b) is a graph showing the phase change of the comparative example.
  • FIG. 4 is a diagram showing a call state of the portable wireless device.
  • FIG. 5 is a diagram showing an operating state of the portable wireless device.
  • FIG. 6 is a basic configuration diagram showing a portable wireless device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example in which the portable wireless device of the second embodiment is tilted.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example in which the portable wireless device of the second embodiment is tilted.
  • FIG. 9 (a) is a basic configuration diagram showing a portable wireless device according to a third embodiment of the present invention, and (b) is (a) FIG.
  • a portable radio device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a housing 11, and includes a first antenna element 12 and a second antenna element 13 on the top 1 la of the housing 11.
  • the casing 11 is a resin material that is an insulator, and is formed, for example, in a shape having a length of 120 mm, a width of 50 mm, and a depth in the thickness direction of about 15 mm.
  • the first antenna element 12 is a conductive element made of a copper wire having an element length L1 of 63 mm and a diameter of 1 mm, for example.
  • the first antenna element 12 has a half-wavelength of 70 mm, which is slightly shorter than 0.05 mm at a set frequency of 2.15 GHz.
  • the body 11 is arranged outside in the same direction as the longitudinal direction of the body 11 (that is, the direction perpendicular to the upper surface of the housing).
  • the second antenna element 13 is a conductive element made of a copper wire having an element length L2 of 77 mm and a diameter of 1 mm, for example.
  • the second antenna element 13 is slightly longer than a half wavelength length of 70 mm at a frequency of 2.15 GHz by about 0.05 wavelength.
  • the second antenna element 13 is parallel to the first antenna element 12 on the side facing the display unit 37.
  • the gap G1 between the first antenna element 12 and the first antenna element 12 is, for example, 45 mm.
  • a first feeding point 15 and a second feeding point 16 are provided below the first antenna element 12 and the second antenna element 13, respectively.
  • the first feeding point 15 and the second feeding point 16 are electrically connected to the first matching circuit 17 and the second matching circuit 18 inside the housing 11, respectively.
  • the ground potentials of the first matching circuit 17 and the second matching circuit 18 are grounded to the ground pattern 19 a on the ground plate 19.
  • the first matching circuit 17 and the second matching circuit 18 serve to match the impedance of the first antenna element 12 and the second antenna element 13 to the circuit impedance (generally 50 ⁇ ).
  • the same space-time encoded signal is amplified by each of the first transmission circuit 21 and the second transmission circuit 22, and the first transmission circuit 21 shares one antenna for transmission and reception. Power is supplied to the first matching circuit 17 through the first duplexer 23. The second transmission circuit 22 supplies power to the second matching circuit 18 via the second duplexer 24.
  • the reception signal is amplified by the first reception circuit 26 and the second reception circuit 27 via the first duplexer 23 and the second duplexer 24, and separated by the demodulation unit 28, thereby receiving the reception information. Is extracted.
  • the first matching circuit 17, the first transmission circuit 21, the first duplexer 23, the first reception circuit 26, and the like constitute the first wireless circuit unit 38.
  • the second matching circuit 18, the second transmission circuit 22, the second duplexer 24, the second reception circuit 27, and the like constitute the second radio circuit unit 39.
  • the following theoretical formula is generally used as an index for evaluating the correlation characteristics of portable radio antennas.
  • the theoretical equation (1) for the correlation coefficient e) of two antennas is the BW (Volume J73-B-II, No. 12, pp. 883-895) Be shown!
  • the correlation coefficient is given by the theoretical formula (1) in a state where the tip of the antenna of the portable wireless device is arranged in the zenith (Z) direction.
  • ⁇ ⁇ 1 is the complex electric field directivity of the ⁇ polarization component of antenna 1
  • ⁇ ⁇ 2, ⁇ 2 is the complex electric field directivity of the ⁇ polarization component of antenna 2
  • XPR is the cross power ratio of incoming waves input to the antenna, and is the ratio of the vertical polarization component to the horizontal polarization component.
  • a general cross polarization power ratio XPR in a multi-wave environment of mobile communication is 4 to 9 dB. This is calculated assuming that the vertical polarization component of the incoming wave is 4-9 dB higher than the horizontal polarization component.
  • the vertical polarization component is weighted by XPR.
  • XPR is explained using 6dB, which is a typical value for urban areas.
  • the average elevation angle of incoming waves in urban areas is in the horizontal range of 0 ° to 30 °, and here the average elevation angle is 0 °, indicating the spread of the incoming waves. This is explained using the results calculated with the quasi-deviation set at 20 °.
  • the correlation coefficient is 0.6 or less, and a low correlation configuration close to 0 can realize higher speed and larger capacity communication.
  • the portable wireless device 100 of the comparative example shown in FIG. 2 has been described in the prior art.
  • the first antenna element 101 and the second antenna element 102 have an element length L3 of 7 Omm, and the gap G2 between the first antenna element 101 and the second antenna element 102 is set to 45 mm.
  • the element length of the first antenna element 101 and the second antenna element 102 is a half wavelength of the set frequency and operates as a half wavelength monopole antenna, and the directivity of the vertical polarization component in the horizontal plane is almost omnidirectional. .
  • Two feed points 104 are provided.
  • the first feeding point 103 and the second feeding point 104 are connected to the high-frequency switch 108 via the first matching circuit 106 and the second matching circuit 107 inside the housing 105, and via the duplexer 109. To the transmission circuit 111 and the reception circuit 112.
  • the portable wireless device 10 of the first embodiment and the portable wireless device 100 of the comparative example have the tips of the antenna elements 12, 13, 101, 102 in the Z direction as shown in FIGS. 1 and 2, respectively. The case where it is arranged upward will be described.
  • the gap G2 between the first antenna element 101 and the second antenna element 102 is 45 mm, and the correlation coefficient in this case is 0.21.
  • the second antenna element 13 that is 0.05 wavelength shorter than the half wavelength is configured to be 0.05 wavelength longer than the half wavelength, thereby comparing with the portable wireless device 100 of the comparative example.
  • the correlation coefficient decreases by about 0.1 to 0.12, and further low correlation can be realized.
  • Fig. 3 (a) shows the phase change of the vertical polarization component of each antenna element 12, 13 on the horizontal plane (XY plane) in the coordinate system shown in Fig. 1, and Fig. 3 (b) The phase change of the vertical polarization component of each antenna element 101, 102 on the horizontal plane (XY plane) in the coordinate system shown is shown.
  • the antenna element length is slightly smaller than the phase change of the first antenna element 101 and the second antenna element 102 of the comparative example.
  • the changed phase change of the first antenna element 12 and the second antenna element 13 of the first embodiment becomes large.
  • the phase change can be increased by slightly changing the antenna element length, and the spatial phase difference can be increased. As a result, low correlation between antennas is realized.
  • the radiation pattern is substantially the same as that of the half-wavelength element, and the directivity of the vertical polarization component in the horizontal plane The antenna becomes almost omnidirectional, and there is no effect of slightly changing the antenna elements 12 and 13.
  • the correlation coefficient between the first antenna element 12 and the second antenna element 13 is kept low at 0.12, and in the case of transmission, the first antenna element 12 and the second antenna element 13 are connected to the space-time. Spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal that has been inter-coded in the same band. Similarly, in the case of reception, information is extracted by receiving signals at the first antenna element 12 and the second antenna element 13 and separating the signals.
  • the transfer rate can be improved and large-capacity communication can be performed.
  • the correlation coefficient in portable radio apparatus 100 of the comparative example is 0.37.
  • the portable wireless device 10 of the first embodiment has a configuration in which the first antenna element 12 is configured to be 0.05 wavelength shorter than the half wavelength by setting the second antenna element 13 0.05 wavelength shorter than the half wavelength.
  • the correlation coefficient is lowered by about 0.2, and becomes 0.15, and further low correlation can be realized.
  • the cause of this low correlation is that the phase change of the first antenna element 12 and the second antenna element 13 is larger than the phase change of the first antenna element 101 and the second antenna element 102.
  • the spatial phase difference between the first antenna element 12 and the second antenna element 13 becomes large, and a low correlation between the antennas can be realized.
  • the correlation coefficient between the first antenna element 12 and the second antenna element 13 is kept low at 0.15, and in the case of transmission, from the first antenna element 12 and the second antenna element 13 Spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal with space-time code in the same band.
  • information is extracted by receiving signals at the first antenna element 12 and the second antenna element 13 and separating the signals.
  • the user 30 holds the portable wireless devices 10 and 100 in his / her hand 31 and holds it in front of the chest 33 to operate the mail operation, the Internet connection or the videophone. Then, the portable wireless devices 10 and 100 are in the state of
  • the correlation coefficient in the portable wireless device 100 of the comparative example is 0.10.
  • the portable radio device 10 of the first embodiment has a configuration in which the first antenna element 12 is configured to be 0.05 wavelength shorter than the half wavelength by setting the second antenna element 13 0.05 wavelength shorter than the half wavelength. Compared with the portable wireless device 100 of the comparative example, the correlation coefficient is lowered by about 0.08, and a low correlation of 0.02 can be further realized.
  • the cause of this low correlation is that the phase change of the first antenna element 12 and the second antenna element 13 is larger than the phase change of the first antenna element 101 and the second antenna element 102.
  • the spatial phase difference between the first antenna element 12 and the second antenna element 13 becomes large, and a low correlation between the antennas can be realized.
  • the correlation coefficient between the first antenna element 12 and the second antenna element 13 is kept low at 0.02, and in the case of transmission, the first antenna element 12 and the second antenna element 13 are connected to the space-time. Spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal that has been inter-coded in the same band.
  • the portable wireless device 10 of the first embodiment is configured so that one element length L2 of the two antenna elements 12 and 13 arranged in the width direction of the portable wireless device 10 is half wavelength.
  • the user 30 reduces the correlation coefficient between the antennas in various states using the portable radio 10, It is possible to provide a portable wireless device that can ensure high-speed and large-capacity communication.
  • the structure of the straight portable wireless device 10 that is not divided into the upper case and the lower case is shown, but is divided into the upper case and the lower case.
  • the same effect can be obtained in the folding portable wireless device if the two antenna elements 12 and 13 are similarly arranged on the top of the housing.
  • the antenna elements 12 and 13 are set to be changed from the half wavelength to about 0.05 wavelength.
  • the length is not limited to this, and the antenna elements 12 and 13 are more than the half wavelength element. If the length is adjusted to achieve low correlation.
  • the antenna elements 12 and 13 are disposed outside the casing 11, but the present invention is not limited to this, and a position where the radiation characteristics are not impaired inside the casing 11, for example, The same effect can be obtained even if it is arranged at the end of the housing 11.
  • the antenna elements 12 and 13 are described as monopoles in the configuration of unbalanced feeding.
  • the present invention is not limited to this, and two elements 12 may be used even in a configuration that performs balanced feeding. Therefore, if the element lengths LI and L2 of 13 and 13 are different from each other and slightly different from half wavelength, low correlation can be realized.
  • a portable wireless device 40 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
  • a portable wireless device 40 according to the second embodiment shown in FIG. 6 includes a housing 11, and a first antenna element 41, a second antenna element 42, and a third antenna element 43 are arranged on the top 1 la of the housing 11. Is provided.
  • the first antenna element 41 is a conductive element made of a copper wire having an element length L4 of 63 mm and a diameter of 1 mm, for example.
  • the first antenna element 41 is slightly shortened by about 0.05 wavelength from the half-wavelength of 70 mm at the set frequency of 2.15 GHz.
  • the first antenna element 41 has a corner portion of the top portion 11a facing the display portion 37 side. Force It is arranged outside in the same direction as the longitudinal direction of the casing 11 (that is, the direction perpendicular to the upper surface of the casing).
  • the second antenna element 42 is a conductive element made of a copper wire having an element length L5 of 77 mm and a diameter of 1 mm, for example. This second antenna element 42 is slightly extended from the half wavelength length of 70 mm by about 0.05 wavelength at the set frequency of 2.15 GHz.
  • the second antenna element 42 is formed on the side facing the display unit 37 on the first antenna element side. 41 is arranged in parallel with the first antenna element 41 so that the distance G3 is 12 mm, for example.
  • the third antenna element 43 is a conductive element made of a copper wire having an element length L6 of 77 mm and a diameter of 1 mm, for example.
  • the third antenna element 43 is slightly extended from the half wavelength length of 70 mm by about 0.05 wavelength at the set frequency of 2.15 GHz.
  • the third antenna element 43 is connected to the first antenna element 41 at the corner on the display unit 37 side. Parallel and the distance G4 from the first antenna element 41 is For example, it is arranged to be 12mm.
  • One feeding point 44, a second feeding point 45, and a third feeding point 46 are provided.
  • the first feeding point 44, the second feeding point 45, and the third feeding point 46 are electrically connected to the first matching circuit 47, the second matching circuit 48, and the third matching circuit 49 inside the housing 11.
  • the ground potentials of the first matching circuit 47, the second matching circuit 48, and the third matching circuit 49 are grounded to the ground pattern 19a on the ground plate 19.
  • the first matching circuit 47, the second matching circuit 48, and the third matching circuit 49 determine the impedance of the first antenna element 41, the second antenna element 42, and the third antenna element 43 as circuit impedance.
  • the same space-time-encoded signal is amplified by the first transmission circuit 21 and the second transmission circuit 22, and the second transmission circuit 22 uses the second transmission / reception for sharing one antenna for transmission and reception. Power is supplied to the first matching circuit 47 through the duplexer 24.
  • the first transmission circuit 21 supplies power to the second matching circuit 48 or the third matching circuit 49 via the first duplexer 23 and the high-frequency switch 50.
  • the high-frequency switch 50 is composed of, for example, an FET or a PIN diode, and selects whether to supply power to either the second matching circuit 48 or the third matching circuit 49 according to the control signal of the control unit 51. .
  • Any one of the second matching circuit 48 and the third matching circuit 49 that is not supplied with power is connected to the first termination circuit 52 or the second termination circuit 53.
  • the first termination circuit 52 and the second termination circuit 53 have a constant impedance, are configured with a specific reactance element or a force such as a resistance, and are grounded to the ground pattern 19a on the ground plate 19.
  • the control unit 51 generates a signal for controlling the high-frequency switch 50 based on angle information from the gravity sensor 54 that detects the tilt angle of the portable device.
  • the gravity sensor 54 for example, a gyro sensor is used, and the inclination of the portable wireless device 40 is detected.
  • the received signal is amplified by the first receiving circuit 26 and the second receiving circuit 27 via the first duplexer 23 and the second duplexer 24, and separated by the demodulator 28, thereby receiving the received information.
  • Information is extracted.
  • the portable wireless device 40 of the second embodiment includes a first antenna element 41, a first
  • the distance G3 between the first antenna element 41 and the second antenna element 42 is 12 mm.
  • the correlation coefficient is 0.55.
  • the element length of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength, and the element length of the second antenna element 42 is less than the half wavelength by 0.05 wavelength.
  • the correlation coefficient can be reduced by about 0.1 compared with the half-wave configuration, and the correlation can be further reduced to 0.40.
  • the distance G4 between the first antenna element 41 and the third antenna element 43 is 12 mm.
  • the correlation coefficient is 0.55.
  • the element length of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength, and the element length of the third antenna element 43 is reduced by 0 from the half wavelength. .05
  • the correlation coefficient can be reduced by about 0.1 compared to the half-wave configuration, and the correlation can be further reduced to 0.40.
  • the high frequency switch 50 may select either the second antenna element 42 or the third antenna element 43.
  • the second antenna element 42 is selected.
  • the first antenna element 41, the second antenna element 42, and the third antenna element 43 are different in the lengths L4, L5, and L6 from the half wavelength. Is almost equivalent to that of a half-wavelength device, and the directivity of the vertical polarization component in the horizontal plane is almost omnidirectional.
  • the tilt angle is determined to be 0 °, and the detection result is sent to the control unit 51.
  • a control signal is sent from the control unit 51 to the high-frequency switch 50 based on the detection result.
  • the high frequency switch 50 is activated based on the control signal, and the second matching of the second antenna element 42 is performed.
  • the first duplexer 23 is connected to the circuit 48 and the first termination circuit 52 is connected to the third matching circuit 49 of the third antenna element 43.
  • the correlation is low.
  • the element length L4 of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength
  • the element length L5 of the second antenna element 42 is elongated by 0.05 wavelength from the half wavelength.
  • spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal subjected to space-time coding from the first antenna element 41 and the second antenna element 42 in the same band.
  • information is extracted by receiving signals by the first antenna element 41 and the second antenna element 42 and separating the signals.
  • the element length L4 of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength, and the element length L5 of the second antenna element 42 is 0 by less than the half wavelength. .05 Wavelength extension
  • the correlation coefficient is reduced by about 0.2 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation is low to 0.55.
  • the correlation coefficient between the first antenna element 41 and the third antenna element 43 is 0.34, which is a low correlation.
  • the element length L4 of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength, and the element length L6 of the third antenna element 43 is 0 by less than the half wavelength. .05 Since the wavelength was extended, the correlation coefficient decreased by about 0.2 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation was low to 0.34.
  • the spatial position difference (phase difference) is considered to be different, and the correlation characteristics can be suppressed to a low level.
  • the gravity sensor 54 that detects the tilt angle of the portable wireless device 40 detects that the portable wireless device 40 is tilted in the Y direction.
  • the result is sent to the control unit 51.
  • a control signal is sent from the control unit 51 to the high-frequency switch 50.
  • the high frequency switch 50 is activated based on the control signal, and the first duplexer 23 is connected to the third matching circuit 49 of the third antenna element 43, and the second termination is connected to the second matching circuit 48 of the second antenna element 42. Connect circuit 53.
  • the correlation is low.
  • the element length L4 of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength
  • the element length L6 of the third antenna element 43 is extended by 0.05 wavelength from the half wavelength
  • the high frequency By switching the switch 50, the correlation coefficient between the first antenna element 41 and the third antenna element 43 can be kept low at 0.34.
  • the space-time code is decremented from the first antenna element 41 and the third antenna element 43. Spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal in the same band.
  • information is extracted by receiving signals at the first antenna element 41 and the third antenna element 43 and separating the signals.
  • the inclination of the portable wireless device 40 is, for example, an angle that is almost the same as the conversation state in which the user 30 uses the portable wireless device 40 held by the hand 31 and close to the ear 32 as shown in FIG. It is.
  • the portable radio device 40 when the portable radio device 40 is tilted (ie, the Z-axis force in the coordinate system of FIG. 6 is also in the X direction ⁇ 8 (when around 60 ° M), the first antenna element 41 And the third antenna element 43 have a high correlation coefficient of 0.74, reducing the effect of high-speed and large-capacity communication.
  • the element length of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength
  • the element length of the third antenna element 43 is extended by 0.05 wavelength from the half wavelength. Therefore, the correlation coefficient is reduced by about 0.1 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation is low up to 0.74.
  • phase difference the difference in spatial position
  • correlation characteristics are improved.
  • the correlation coefficient between the first antenna element 41 and the second antenna element 42 is 0.39, which is a low correlation.
  • the element length L4 of the first antenna element 41 is shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength
  • the element length L5 of the second antenna element 42 is extended by 0.05 wavelength from the half wavelength. Constitution Therefore, the correlation coefficient is reduced by about 0.1 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation is low to 0.39.
  • the positional relationship between the first antenna element 41 and the second antenna element 42 of the far-field power is considered to be different.
  • the spatial position difference (phase difference) is considered to be different, and the correlation characteristics can be kept low.
  • the gravity sensor 54 that detects the tilt angle of the portable wireless device 40 is
  • a control signal is sent from the control unit 51 to the high-frequency switch 50 based on the detection result.
  • the high frequency switch 50 is activated to connect the first duplexer 23 to the second matching circuit 48 of the second antenna element 42, and to connect the third antenna element 43 to the third
  • the first termination circuit 52 is connected to the matching circuit 49.
  • the correlation coefficient between the first antenna element 41 and the second antenna element 42 can be kept low at 0.39, and in the case of transmission, the first antenna element Spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal, which is space-time coded from 41 and the second antenna element 42, in the same band.
  • the transfer rate can be improved and large-capacity communication can be performed.
  • the user 30 holds the portable wireless device 40 in his / her hand 31 and holds it in front of the chest 33 to operate mail, connect to the Internet, or make a videophone call.
  • the angle is almost the same as the operation state using.
  • the tilt angle of the portable wireless device 40 is detected, and the first antenna element 41 and the second antenna element 42 are selected, resulting in a low correlation between the antennas.
  • the transmission speed can be improved and large-capacity communication can be performed.
  • the portable wireless device 40 of the second embodiment in order to reduce the correlation characteristics between the three antenna elements 41, 42, 43 arranged in the portable wireless device 40, Adjust the element length L4, L5, L6 of each antenna element 41, 42, 43 so that it changes slightly from the half-wavelength element, and the three antenna elements 41, 42, 43 are mobile radio by the user 30 Selecting various antenna elements 41, 42, and 43 in various states of using the device 40 reduces the correlation coefficient between the antenna elements 41, 42, and 43, and ensures high-speed and large-capacity communication.
  • the element length L4 of the first antenna element 41 is set to 0.
  • the element length L4 of the first antenna element 41 is extended by 0.05 wavelength from the half wavelength, and the element lengths L5 and L6 of the second antenna element 42 and the third antenna element 43 are shortened by 0.05 wavelength from the half wavelength. Even in the case of such a configuration, the low correlation can be realized almost similarly.
  • the element lengths L4, L5, and L6 of the antenna elements 41, 42, and 43 are changed from the half wavelength to about 0.05 wavelength.
  • the element length may be adjusted so as to realize a lower correlation than a half-wave element.
  • the antenna elements 41, 42, 43 are arranged outside the casing 11.
  • the present invention is not limited to this, for example, a position where the radiation characteristics are not impaired inside the casing 11, for example,
  • the inclination of the portable radio device 40 is exemplified as the selection means for the antenna elements 41, 42, 43.
  • the selection is not limited to this selection method, and a combination of antennas with high throughput is selected. As a way to do it. (Third embodiment)
  • a portable radio device 60 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b).
  • the portable wireless device 60 of the third embodiment shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) includes an upper case 61 as a first housing, a lower case 62 as a second housing, a hinge portion 63, A first plate conductor 64 as a first plate antenna element, a second plate conductor 65 as a second plate antenna element, a third plate conductor 66 as a third plate antenna element, a ground plate 67, and A display unit 68 is provided.
  • the upper case 61 and the lower case 62 are cases made of resin, which is an insulator, and generally have a length of 100 mm and a width of about 50 mm.
  • the upper case 61 and the lower case 62 are connected so as to be rotatable at the hinge portion 63, thereby forming a foldable structure.
  • the first plate-like conductor 64 has, for example, a conductor length L6 of 77 mm, and a half-wavelength of 70 mm slightly longer than a half-wave length of 70 mm at a set frequency of 2.15 GHz.
  • W1 is 45 mm It is made of a moderate amount of copper plate, and is arranged inside the upper case 61 along the display surface 68 of the case.
  • the second plate-like conductor 65 has, for example, a conductor length L7 of 63 mm, and a set frequency of 2.15 GHz! It is made of a copper plate that is short and has a width W2 force of approximately 20 mm, and is arranged inside the upper case 61 along the surface opposite to the display surface 68 of the case.
  • the third plate-like conductor 66 has, for example, a conductor length L6 of 77mm and a set frequency of 2.15 GHz! It is made of a copper plate that is long and has a width W3 force of about 20 mm, and is arranged inside the upper case 61 along the surface opposite to the display surface 68 of the case.
  • the gap G5 between the second plate-like conductor 65 and the third plate-like conductor 66 is, for example, 5 mm.
  • the distance G6 between the second plate-like conductor 65 and the third plate-like conductor 66 and the first plate-like conductor 64 is set to 5 mm, for example.
  • the thickness of the first plate-like conductor 64, the second plate-like conductor 65, and the third plate-like conductor 66 is set to about 0.1 mm, for example. Therefore, the first plate conductor 64, the second plate conductor 65, and the third plate conductor 66 are not
  • the case 61 is disposed so as not to interfere structurally with other components such as a display element.
  • the ground plate 67 is, for example, a conductor plate having a length of 90 mm and a width of about 45 mm. Generally, a ground pattern 67a of a circuit disposed in the lower case 62 is used.
  • ground plate 67 Above the ground plate 67, a ground pattern 67a serving as the ground potential of the circuit is formed on almost the entire surface.
  • the ground potentials of the first matching circuit 71, the second matching circuit 72, and the third matching circuit 73 are grounded to the ground pattern 67a on the ground plate 67.
  • the first feeding point 74 is provided below the first plate-like conductor 64, the second plate-like conductor 65, and the third plate-like conductor 66.
  • a second feeding point 75 and a third feeding point 76 are provided.
  • the first feeding point 74, the second feeding point 75, and the third feeding point 76 are connected to the first matching circuit 71 and the second matching circuit by the first feeding line 77, the second feeding line 78, and the third feeding line 79, respectively.
  • 72 and the third matching circuit 73 are electrically connected.
  • the first feed line 77, the second feed line 78, and the third feed line 79 are made of flexible wires that can be freely bent, so that the upper case 60 can rotate at the hinge portion 63. It is configured.
  • the first matching circuit 71, the second matching circuit 72, and the third matching circuit 73 are circuit impedances of the first plate conductor 64, the second plate conductor 65, and the third plate conductor 66 (generally 50 ⁇ ).
  • the same space-time-encoded signal is amplified by the first transmission circuit 21 and the second transmission circuit 22, respectively.
  • the first transmission circuit 21 receives the first signal via the first duplexer 23 and the high-frequency switch 80. Power is supplied to the matching circuit 71 or the second matching circuit 72.
  • the second transmission circuit 22 supplies power to the first matching circuit 71 or the third matching circuit 73 via the second duplexer 24 and the high-frequency switch 80.
  • the second duplexer 24 is not connected to the first matching circuit 71 and is connected to the third matching circuit 71. Connect to matching circuit 73.
  • the high-frequency switch 80 is controlled so that the first duplexer 23 and the second duplexer 24 are not connected to the first matching circuit 71 at the same time.
  • the high-frequency switch 80 is composed of, for example, an FET or a PIN diode, and the control unit 51 The first matching circuit 71 and the second matching circuit 72, or the second matching circuit 72 and the third matching circuit 73, or the first matching circuit 71 and the third matching circuit 73 To choose.
  • One of the first matching circuit 71, the second matching circuit 72, and the third matching circuit 73 that is not supplied with power is connected to the first termination circuit 82, the second termination circuit 83, or the third termination circuit 84. .
  • the first termination circuit 82, the second termination circuit 83, and the third termination circuit 84 have a constant impedance, and are configured as a specific reactance element or a force such as a resistor so that the ground plate 67 has a ground. Grounded to pattern 67a.
  • the first plate conductor 64, the second plate conductor 65, the third plate conductor 66, and the ground plate 67 operate as a dipole antenna.
  • the portable radio device 60 has the first plate conductor 64, the second plate conductor 65, and the third plate conductor 66 of the portable radio device 60 with the tips thereof facing upward in the Z direction. The case where it is arranged will be described.
  • the distance G6 between the first plate-like conductor 64 and the second plate-like conductor 65 is 5 mm.
  • the correlation coefficient is 0.15
  • the conductor length L7 of the first plate-like conductor 64 is slightly extended by 0.05 wavelength from the half-wavelength
  • the conductor length L8 of the second plate-like conductor 65 is half-wavelength.
  • the 0.05 wavelength is slightly shortened from the length.
  • the correlation coefficient is reduced by about 0.1 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation coefficient between the first plate conductor 64 and the second plate conductor 65 is 0.05, indicating a low correlation. Further, it can be realized.
  • the conductor lengths L7 and L9 of the first plate-like conductor 64 and the third plate-like conductor 66 are both slightly extended by 0.05 wavelength from the half-wavelength, The correlation coefficients are almost the same, and the correlation coefficient between the first plate conductor 64 and the second plate conductor 65 is 0.14.
  • the distance G6 between the second plate-like conductor 65 and the third plate-like conductor 66 is 5 mm, for example, plate-like
  • the correlation coefficient is 0.27
  • the conductor length L8 of the second plate-like conductor 65 is half-wavelength
  • the conductor length L9 of the third plate conductor 66 which is slightly shorter than the 0.05 wavelength, is slightly longer than the 05 wavelength than the half wavelength.
  • the correlation coefficient is reduced by about 0.1 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation coefficient between the second plate conductor 65 and the third plate conductor 66 is 0.15. 1st plate conductor 6
  • the correlation coefficient between 4 and the second plate conductor 65 is about 0.1 higher.
  • the tilt angle is determined to be 0 °, and the detection result is sent to the control unit 51.
  • a control signal is sent from the control unit 51 to the high-frequency switch 80 based on the detection result.
  • the second matching circuit of the second plate-shaped conductor 65 is activated by the high-frequency switch 80 being activated.
  • the termination circuit 84 is connected to the first duplexer 23
  • the first matching circuit 71 of the first plate conductor 64 is connected to the second duplexer 24
  • the third matching circuit 73 of the third plate conductor 66 is connected to the first matching circuit 73. 3 Connect the termination circuit 84.
  • the impedance of the third termination circuit 84 is set to 50 ⁇ .
  • the high frequency switch 80 is switched, and the conductor lengths L7, L8, and L9 of the plate conductors 64, 65, and 66 are slightly changed from those of the half-wave elements, so that the first plate conductor 64 and The correlation coefficient between the second plate conductors 65 is kept low at 0.05.
  • spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal, which is space-time encoded from the first plate conductor 64 and the second plate conductor 65, in the same band.
  • the conductor length L8 of the second plate conductor 65 is 0.05 wavelength shorter than the half wave length by 0.05 wavelength from the half plate length.
  • the conductor length L9 of the third plate conductor 66 is half the wavelength. Since 0.05 wavelength was extended, the correlation coefficient decreased by about 0.2 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation was low to 0.20.
  • the spatial position difference (phase difference) is almost the same, and the correlation characteristics are improved.
  • the first plate-like conductor 64 and the second plate-like conductor 65 have a correlation coefficient of 0.15 when the conductor length of the plate-like conductor is a half wavelength, for example.
  • the conductor length L8 of 65 is slightly shorter than the half-wavelength 0.05 wavelength.
  • the correlation coefficient is reduced by about 0.07 compared to the half-wavelength configuration, and the first plate conductor 64 and the first
  • the correlation coefficient between the two plate conductors 65 is 0.08, and further low correlation can be realized.
  • the correlation coefficient is The correlation coefficient between the first plate conductor 64 and the third plate conductor 66 is 0.15.
  • phase difference the difference in spatial position (phase difference) is considered to be different, and the correlation characteristics can be kept low.
  • the high frequency switch 80 is activated based on the control signal, and the first matching circuit of the first plate conductor 64
  • the second duplexer 24 is connected to 71, the first duplexer 23 is connected to the second matching circuit 72 of the second plate conductor 65, and the third matching circuit 73 of the third plate conductor 66 is connected to the second matching circuit 73. 3 Connect the termination circuit 84.
  • the impedance of the third termination circuit 84 is set to 50 ⁇ .
  • the correlation coefficient between the first plate-like conductor 64 and the second plate-like conductor 65 can be kept low at 0.08.
  • spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal, which is space-time encoded from the first plate conductor 64 and the second plate conductor 65, in the same band.
  • the angle is almost the same as the conversation state in which 0 is held by the hand 31 and used close to the ear 32.
  • the high-frequency switch 80 is used from the shoulder direction of the human body.
  • the third plate conductor 66 is selected at a distance, and the first plate conductor 64 is selected for tilting 60 degrees in the Y direction.
  • the high-frequency switch 80 selects the second plate-like conductor 65 located further away from the shoulder direction of the human body and tilts 60 degrees in the Y direction. Therefore, the first plate conductor 64 is selected.
  • the antennas have a low correlation, improving the transfer rate and enabling large-capacity communication.
  • the number of relations is 0.20, which is slightly higher than when there is no inclination, and the effect of high-speed and large-capacity communication is reduced compared with the case without inclination.
  • the conductor length L8 of the second plate conductor 65 is 0.05 wavelength shorter than the half wave length by 0.05 wavelength than the conductor length L9 of the third plate conductor 66. Since 0.05 wavelength was extended, the correlation coefficient decreased by about 0.1 compared to the half-wavelength configuration, and the correlation was low up to 0.20.
  • the conductor lengths L7 and L9 of the first plate-like conductor 64 and the third plate-like conductor 66 are both slightly longer than the half-wavelength by 0.05 wavelength, so the correlation coefficient is the half-wavelength configuration.
  • the correlation coefficient between the first plate conductor 64 and the third plate conductor 66 is 0.30.
  • the second plate-like conductor 65 and the third plate-like conductor 66 have, for example, a correlation coefficient of 0.22 when the conductor lengths L8 and L9 are half-wavelengths, whereas In the portable wireless device 60 of the third embodiment, the conductor length L8 of the second plate conductor 65 is slightly shorter than the half-wave length by 0.05 wavelength.
  • the conductor length L9 of the third plate conductor 66 is a half-wave length. Since 0.05 wavelength is slightly longer than half wavelength configuration In comparison, the correlation coefficient decreases by about 0.1, and the number of phase relationships between the second plate conductor 65 and the third plate conductor 66 becomes 0.12, and a low correlation can be further realized.
  • phase difference the difference in spatial position (phase difference) is considered to be different, and the correlation characteristics can be kept low.
  • the gravity sensor 54 that detects the tilt angle of the portable wireless device 60 — detects that the mobile radio device 60 is tilted in the X direction, and sends the detection result to the control unit 51. Based on the detection result, a control signal is sent from the control unit 51 to the high-frequency switch 80.
  • the second matching circuit 73 is connected to the third matching circuit 73 of the third plate conductor 66, and the first termination is connected to the first matching circuit 71 of the plate element 40.
  • Connect circuit 82 is connected to the first duplexer 23 and the second matching circuit 73 to the third matching circuit 73 of the third plate conductor 66.
  • the impedance of the first termination circuit 82 is set to 50 ⁇ .
  • spatial multiplexing is performed by transmitting the same signal space-time encoded from the second plate conductor 65 and the third plate conductor 66 in the same band.
  • the low correlation between the antennas can be realized by detecting the tilt angle of the portable wireless device 60 and selecting the second plate conductor 65 and the third plate conductor 66, and transfer. Increases speed and enables large-capacity communication.
  • the first plate-like conductor 64 is arranged on the surface of the display unit 68 of the portable wireless device 60 and faces the display unit 68.
  • Two second and third plate conductors 65, 66 are arranged in parallel to the surface, and the user 30 selects the antenna element in various states using the portable radio 60, and the three plate conductors 64 , 65 and 66, the conductor length L7, L8, and L9 are adjusted so that they slightly change from the half-wavelength element to lower the correlation coefficient between Large capacity communication can be secured.
  • the conductor length L7 of the first plate conductor 64 and the third plate conductor 66 in which the conductor length L8 of the second plate conductor 65 is 0.05 wavelength shorter than the half wavelength is 0.05.
  • L9 is a force that sets 0.05 wavelength longer than half wavelength. Not only this, but the configuration of ⁇ shown in the matrix table of Table 1 allows the user 30 to use the mobile radio 60 in various conditions. The correlation coefficient between them can be lowered to ensure high-speed and large-capacity communication.
  • Plate conductor 66 0.55 A ⁇ ⁇ (65 and 66 may be reversed) ⁇
  • Table 1 shows that the plate conductors 64, 65, 66 in the inclined state of the mobile phone (portable radio) 60 when the combination of the conductor lengths of the plate conductors 64, 65, 66 is changed.
  • the correlation coefficient when selecting part of the data compared with the case where the conductor length of the plate conductors 64, 65, 66 is half-wave is shown.
  • Table 1 shows that the correlation is lower if the conductor length is half-wavelength if it is ⁇ , and more correlated than if the conductor length is half-wavelength if it is X.
  • the conductor length L8 of the second plate-like conductor 65 is a half wavelength
  • the conductor lengths L7 and L9 of the first plate conductor 64 and the third plate conductor 66 are a half wavelength. Even when 0.05 wavelength is longer, a low correlation can be realized, or the conductor length of the second plate conductor 65 is shorter than the half wavelength by 0.05 wavelength and the conductor length L7 of the first plate conductor 64 is half. Low correlation can be realized even when the wavelength and the conductor length L9 of the third plate-like conductor 66 are extended by 0.05 wavelength from the half wavelength.
  • the conductor lengths L8 and L7 of the second plate conductor 65 and the first plate conductor 64 are 0.5 wavelengths shorter than the half wavelength. 05 If the wavelength is extended, The tilt condition is unsuitable because the correlation is higher than in the case of half wavelength.
  • the combination is not limited to Table 1, and any combination that has a low correlation when the portable wireless device 60 is used.
  • the plate conductors 64, 65, 66 are changed by about 0.05 wavelength from the half wavelength, but the length to be changed is not limited to this. The length may be adjusted so as to realize a lower correlation than that of the wavelength element.
  • the first plate conductor 64 instead of the first plate conductor 64, a metal frame constituting a part of the upper housing 61, a circuit board disposed in the upper housing 61, or a plate conductor dedicated to the antenna element The same effect can be obtained even if the device is used.
  • the force that sets the impedance of the termination circuits 82, 83, and 84 to 50 ⁇ is not limited to this.
  • the reactance component does not affect the fed antenna such as -50 ⁇
  • the effect of improving the correlation coefficient by 0.05 is obtained, and the effect of high-speed and large-capacity communication is further improved.
  • the portable wireless device reduces the correlation coefficient between the antennas in various states where the user uses the portable wireless device, thereby ensuring high-speed and large-capacity communication. Useful for high performance.

Landscapes

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Abstract

　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携帯無線機を提供する。 　携帯無線機１０は、筐体１１の表示部３７の側に対向する側の筐体の上端から、素子長が半波長より０．０５波長僅かに短い第１アンテナ素子１２を配置し、素子長が半波長より０．０５波長僅かに長い第２アンテナ素子１３を第１アンテナ素子１２と幅方向に所定の間隔をおいて平行に配置する。第１アンテナ素子１２は第１送受共用器２３と接続され、第２アンテナ素子１３は第２送受共用器２４と接続される。第１アンテナ素子１２とそれに接続された第１無線回路部３８を第１通信系統とし、また、第２アンテナ素子１３とそれに接続された第２無線回路部３９を第２通信系統として、それぞれ空間的相関が低い無線通信系として動作するものである。

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、低い相関特性のアンテ ナ特性を備えた携帯無線機に関する。
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 て通信をおこなう空間多重伝送（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 間多重をおこない、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。
[0004] 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。
[0005] このため、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。
[0006] 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。
[0007] また、携帯無線機に適用するために、ユーザが携帯無線機を使用する状態におい て携帯無線機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。
[0008] この問題に対応する携帯無線機としては、折り畳み携帯無線機の上部筐体及び下 部筐体の内部に、それぞれアンテナを配置して、アンテナ間の低相関を実現してい る構成が知られている (例えば、特許文献 1参照)。
[0009] また、携帯無線機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、ダイバーシティを実現している構成が知られている（例えば、特許文献 2 参照)。 [0010] さらに、携帯無線機の筐体上部に 2本のモノポールアンテナ又はへリカルアンテナ を携帯無線機の幅方向に配置して、ダイバーシティを実現して ヽる構成が知られて いる（例えば、特許文献 3参照)。
[0011] カロえて、携帯無線機を使用する場合には、到来する電波の方向が限定されないた めに、一般的に携帯無線機のアンテナは無指向性が用いられ、そのアンテナには半 波長素子が採用されている。
[0012] この携帯無線機は筐体上部に 2本の半波長素子が配置されている。
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
特許文献 3：特開平 2001— 102844号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] し力しながら、特許文献 1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、使用者が携帯無線機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う。
[0014] このため、高速及び大容量通信の性能が劣化するという課題や、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 、と 、う課題があった。
[0015] また、特許文献 2のアンテナでは、 2本のアンテナが近接して配置されて 、るために
2本のアンテナの間の相関係数が高くなり、力！]えて、携帯無線機を傾けて使用する状 態においてはアンテナ間の相関係数がさらに高くなる。
[0016] このため、高速及び大容量通信の性能が劣化するという課題や、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 、と 、う課題があった。
[0017] さらに、特許文献 3のアンテナでは、 2本の同一アンテナが近接して配置されている ために 2本のアンテナの間の相関係数が高くなり、また、携帯無線機を傾けて使用す る状態においてはアンテナ間の相関係数がさらに高くなる。
[0018] このため、高速及び大容量通信の性能が劣化するという課題や、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 、と 、う課題があった。
[0019] カロえて、筐体上部に 2本の半波長素子が配置された携帯無線機では、それぞれの アンテナが近接して配置されているために、 2本のアンテナの間の相関係数が高くな り、さらに、携帯無線機を傾けて使用する状態においては、アンテナ間の相関係数が さらに高くなる。
[0020] このため、筐体上部に 2本の半波長素子が配置された携帯無線機では、高速及び 大容量通信の性能が劣化するという課題があった。
[0021] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、携帯無線機に配置した 2本のアンテ ナの素子長を僅かに変化することによる各アンテナの位相変化に着目して、 2本のァ ンテナのうち 1本の長さを半波長より僅かに長くし、他の 1本の長さを半波長より僅か に短くすることで、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携帯無線機を提供することを目的 とする。
課題を解決するための手段
[0022] 本発明の携帯無線機は、筐体に第 1アンテナ素子及び第 2アンテナ素子を、所定 の間隔をおいて互いに平行に備え、前記第 1アンテナ素子の素子長を半波長より僅 力に異なるように設定し、前記第 2アンテナ素子の素子長を前記第 1アンテナ素子の 素子長とは僅かに異なるように設定し、前記第 1アンテナ素子とそれに接続された第 1無線回路部とを第 1通信系統とし、前記第 2アンテナ素子とそれに接続された第 2 無線回路部とを第 2通信系統として空間的相関が低い無線通信系としてそれぞれ動 作することを特徴とする。
[0023] 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。
[0024] また、前記第 1アンテナ素子及び前記第 2アンテナ素子を前記筐体のグランド電位 に対して不平衡給電する構成でもよ ヽ。
[0025] さらに、前記第 1アンテナ素子と前記第 2アンテナ素子のいずれか一方の素子長が 半波長より僅かに長ぐ他方の素子長が半波長より僅かに短く設定された構成でもよ い。
[0026] また、本発明の携帯無線機は、筐体に第 1アンテナ素子、第 2アンテナ素子及び第 3アンテナ素子を備え、前記第 1アンテナ素子の素子長を半波長より僅かに異なるよ うに設定し、前記第 2アンテナ素子及び前記第 3アンテナ素子の素子長を前記第 1ァ ンテナ素子の素子長とは僅かに異なるように設定し、前記筐体の厚み方向に、前記 第 1アンテナ素子及び前記第 2アンテナ素子を所定の間隔をおいて互いに平行に配 置し、前記筐体の幅方向に、前記第 1アンテナ素子及び前記第 3アンテナ素子を所 定の間隔をおいて互いに平行に配置し、前記第 1アンテナ素子とそれに接続された 第 1無線回路部を第 1通信系統とし、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て第 2無線回路部に接続する選択手段を備え、前記選 択手段を制御する制御手段を備え、選択された!、ずれか一方の前記アンテナ素子と それに接続された前記第 2無線回路部を第 2通信系統とし、前記第 1通信系統及び 前記第 2通信系統が、それぞれ空間的相関が低い無線通信系として動作することを 特徴とする。
[0027] 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。
[0028] また、前記第 1アンテナ素子と前記第 2アンテナ素子及び前記第 3アンテナ素子の いずれか一方の素子長が半波長より長ぐ他方の素子長が半波長より僅かに短く設 定された構成でもよい。
[0029] 本発明の携帯無線機は、第 1の筐体と第 2の筐体とをヒンジ部で回動自在に連結し 、前記第 1の筐体内の筐体長辺に沿って第 1板状導体を備え、前記第 1の筐体内の 前記第 1板状導体に離間させ、筐体長辺に沿って第 2板状導体及び第 3板状導体を 備え、前記第 1板状導体の導体長を半波長より僅かに異なるように設定し、前記第 2 板状導体の導体長を前記第 1板状導体の導体長とは僅かに異なるように設定し、前 記第 3板状導体の導体長を前記第 2板状導体の導体長とは僅かに異なるように設定 し、前記第 2の筐体内部に設けられ、回路基板にグランドパターンを備え、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、ずれか一組を選択する選択手段を備え、前 記選択手段を制御する制御手段を備え、選択された一組の 、ずれか一方の前記板 状導体とそれに接続された第 1無線回路部を第 1通信系統とし、また、他方の前記板 状導体とそれに接続された第 2無線回路部を第 2通信系統とし、それぞれの系統が、 空間的相関が低い無線通信系として動作することを特徴とする。
[0030] 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。
[0031] また、前記第 1板状導体及び前記第 2板状導体と前記第 3板状導体の 、ずれか一 方の導体長が半波長より僅かに長ぐ他方の導体長が半波長より僅かに短く設定さ れた構成でもよい。
[0032] また、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 制御する構成でもよい。
[0033] また、前記選択手段によって選択されな!、板状導体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構成でもよい。
発明の効果
[0034] 本発明によれば、携帯無線機の幅方向に配置した 2本のアンテナのうち 1本の長さ を半波長より僅かに長くし、他の 1本の長さを半波長より僅かに短くすることで、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 、う効果を有する。
図面の簡単な説明
[0035] [図 1]本発明に係る第 1実施形態の携帯無線機を示す基本構成図である。
[図 2]比較例の携帯無線機を示す基本構成図である。
[図 3] (a)は第 1実施形態の携帯無線機の位相変化を示すグラフ、 (b)は比較例の位 相変化を示すグラフである。
[図 4]携帯無線機の通話状態を示す図である。
[図 5]携帯無線機の操作状態を示す図である。
[図 6]本発明に係る第 2実施形態の携帯無線機を示す基本構成図である。
[図 7]第 2実施形態の携帯無線機が傾いた例を示す説明図である。
[図 8]第 2実施形態の携帯無線機が傾いたもう一つの例を示す説明図である。
[図 9] (a)は本発明に係る第 3実施形態の携帯無線機を示す基本構成図、 (b)は (a) の A— A線断面図である。
符号の説明
10, 40, 60 携帯無線機
11 筐体
12, 13, 41, 42, 43 アンテナ素子
15， 16, 44, 45， 46, 74, 75， 76 給電点
17, 18, 47， 48, 49, 71， 72, 73 整合回路
19, 67 グランド板（回路基板）
19a, 67a グランドパターン
21, 22 送信回路
23, 24 送受共用器
26， 27 受信回路
28 復調部
37, 68 表示部
38 第 1無線回路部
39 第 2無線回路部
50, 80 高周波スィッチ (選択手段)
51 制御部
52, 53, 82， 83, 84 終端回路
54 重力センサー (制御手段）
61 上ケース (第 1筐体）
62 下ケース (第 2筐体）
63 ヒンジ部
64， 65, 66 板状導体 (放射導体）
77, 78, 79 給電線
Gl, G3〜G6 間隔
L1〜L6 素子長
L7〜L9 導体長 発明を実施するための最良の形態
[0037] 以下、本発明に係る実施形態の携帯無線機の第 1〜第 3実施形態について、動作 周波数を例えば、 2. 15GHzに設定して説明する。
(第 1実施形態）
図 1に示す第 1実施形態の携帯無線機 10は、筐体 11を備え、この筐体 11の頂部 1 laに第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13を備える。
[0038] 筐体 11は、絶縁体である榭脂材料で、例えば、長さが 120mm、幅が 50mm、厚み 方向の奥行きが 15mm程度の形状に形成されている。
[0039] 第 1アンテナ素子 12は、例えば、素子長 L1が 63mmであり、径が lmmの銅線から なる導電性の素子である。この第 1アンテナ素子 12は、設定した周波数 2. 15GHz において、半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅かに短ぐ例えば、表示部 37 の側に対向する側の筐体上部の角力 筐体 11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）に外部に配置されている。
[0040] 第 2アンテナ素子 13は、例えば、素子長 L2が 77mmであり、径が lmmの銅線から なる導電性の素子である。この第 2アンテナ素子 13は、周波数 2. 15GHzにおいて、 半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅かに長ぐ例えば、表示部 37の側に対向 する側で、第 1アンテナ素子 12と平行に第 1アンテナ素子 12との間隔 G1が、例えば 、 45mmとなるように配置されている。
[0041] 第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13の下部に、第 1給電点 15及び第 2給 電点 16がそれぞれ設けられている。第 1給電点 15及び第 2給電点 16は、筐体 11の 内部の第 1整合回路 17及び第 2整合回路 18にそれぞれ電気的に接続されている。
[0042] 第 1整合回路 17及び第 2整合回路 18のグランド電位は、グランド板 19上のグランド パターン 19aに接地される。
[0043] 第 1整合回路 17及び第 2整合回路 18は、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素 子 13のインピーダンスを回路インピーダンス（一般に、 50 Ω )に整合を取る機會を果 たす。
[0044] 時空間符号化した同じ信号は、それぞれの第 1送信回路 21及び第 2送信回路 22 によって増幅され、第 1送信回路 21は 1つのアンテナを送信と受信で共用するため の第 1送受共用器 (デュープレクサ） 23を介して第 1整合回路 17に給電する。第 2送 信回路 22は第 2送受共用器 24を介して第 2整合回路 18に給電する。
[0045] 受信信号は、第 1送受共用器 23及び第 2送受共用器 24を介して第 1受信回路 26 及び第 2受信回路 27によって増幅され、復調部 28によって分離されることで受信情 報が抽出される。
[0046] ここで、第 1整合回路 17、第 1送信回路 21、第 1送受共用器 23及び第 1受信回路 2 6などで第 1無線回路部 38を構成する。
[0047] また、第 2整合回路 18、第 2送信回路 22、第 2送受共用器 24及び第 2受信回路 27 などで第 2無線回路部 39を構成する。
[0048] 次に、第 1実施形態の携帯無線機 10のアンテナ動作を図 2に示す比較例の携帯 無線機 100と対比させながら説明する。
[0049] ここで高速及び大容量通信を実現するためには空間的相関が低い無線通信系が 必要である。また、低相関の無線通信系を実現するためには、アンテナ間の空間的 相関を低くする必要がある。
[0050] 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，一般的に次の理論式を 用いる。 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— Π, Vol. J73-B-II, No. 12, pp. 883— 895)【こ示されて!/ヽる。
[0051] 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。
[0052] [数 1]
Figure imgf000010_0001
[0053] 式（1)において、
Ε 0 1, Ε φ 1は、アンテナ 1の θ偏波成分の複素電界指向性、
Ε Θ 2, Ε 2は、アンテナ 2の Θ偏波成分の複素電界指向性、
Ρ θ ( Θ、 φ ) , Ρ φ ( Θ、 φ ) ίま、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、
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。
[0054] ここで、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。
[0055] したがって、ア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。以降、 XPRは市街地の一般的な値である 6dBを用いて 説明する。
[0056] 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おり、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説明する。
[0057] 相関係数は一般的には 0. 6以下が目安であり、 0に近い低相関構成がより高速及 び大容量通信を実現できる。
[0058] 図 2に示す比較例の携帯無線機 100は、従来技術で説明したものである。この携 帯無線機 100は、第 1アンテナ素子 101及び第 2アンテナ素子 102は素子長 L3が 7 Ommであり、第 1アンテナ素子 101及び第 2アンテナ素子 102の間隔 G2は 45mmと 設定される。
[0059] 第 1アンテナ素子 101及び第 2アンテナ素子 102の素子長は設定周波数の半波長 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。
[0060] 第 1アンテナ素子 101及び第 2アンテナ素子 102の下部に、第 1給電点 103及び第
2給電点 104がそれぞれ設けられて ヽる。
[0061] 第 1給電点 103及び第 2給電点 104は、筐体 105の内部の第 1整合回路 106及び 第 2整合回路 107を介して高周波スィッチ 108に接続されて、送受共用器 109を介し て送信回路 111及び受信回路 112に接続される。
[0062] 第 1整合回路 106及び第 2整合回路 1107のグランド電位は、グランド板 113上の グランドパターン 113aに接地される。 [0063] まず、第 1実施形態の携帯無線機 10及び比較例の携帯無線機 100が、それぞれ 図 1及び図 2に示すように、アンテナ素子 12, 13, 101, 102の先端を Z方向に上向 きに配置した場合について説明する。
[0064] 比較例の携帯無線機 100では、第 1アンテナ素子 101と第 2アンテナ素子 102との 間隔 G2は 45mmであり、その場合の相関係数は 0. 21となる。
[0065] 一方、第 1実施形態の携帯無線機 10では、第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素 子 13との素子長 LI, L1を僅かに変化することによる各アンテナ 12, 13の位相変化 に着目して、第 1アンテナ素子 12を半波長より 0. 05波長短ぐ第 2アンテナ素子 13 を半波長より 0. 05波長長い構成にすることで、比較例の携帯無線機 100と比較して 相関係数が 0. 1程度低下し、 0. 12となりさらに低相関を実現できる。
[0066] この低相関の要因について、図 3 (a) , (b)に示す位相変化のグラフで説明する。
[0067] 図 3 (a)は、図 1に示す座標系における水平面 (XY面）の各アンテナ素子 12, 13の 垂直偏波成分の位相変化を示し、図 3 (b)は、図 2に示す座標系における水平面 (X Y面）の各アンテナ素子 101, 102の垂直偏波成分の位相変化を示している。
[0068] 図 3 (a) , (b)の位相変化グラフに示すように、比較例の第 1アンテナ素子 101と第 2 アンテナ素子 102の位相の変化と比較して、アンテナ素子長を僅かに変化させた、 第 1実施形態の第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13の位相変化が大きくな る。
[0069] すなわち、第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13の位相の変化に着目して、ァ ンテナ素子長を僅かに変化させることによって位相変化を大きくさせて、空間的位相 差を大きくできると見なせるようにすることで、アンテナ間の低相関を実現している。
[0070] また、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13の素子長は半波長より僅かに 異なるだけなので、放射パターンは半波長素子のそれとほぼ同等となり、水平面の垂 直偏波成分の指向性はほぼ無指向性となり、アンテナ素子 12, 13を僅かに変化した 影響は見られない。
[0071] 上述したように、第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13間の相関係数を 0. 12 と低く抑え、送信の場合は、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13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おこなう。 [0072] また、受信の場合も同様に、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13で受信 して信号を分離することにより情報を抽出する。
[0073] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0074] 次に、図 4に示すように、使用者 30が携帯無線機 10, 100を手 31で保持して耳 32 に近接させて使用する通話状態では、携帯無線機 10, 100力 図 1、図 2の座標系 で Z軸から Y方向へ α (60° Μ頃いた状態となる。
[0075] この場合、比較例の携帯無線機 100における相関係数は 0. 37となる。
[0076] 一方、第 1実施形態の携帯無線機 10は、第 1アンテナ素子 12を半波長より 0. 05 波長短ぐ第 2アンテナ素子 13を半波長より 0. 05波長長い構成にすることで、比較 例の携帯無線機 100と比較して相関係数を 0. 2程度低下させ、 0. 15となり、さらに 低相関を実現できる。
[0077] この低相関の要因は、第 1アンテナ素子 101と第 2アンテナ素子 102の位相の変化 と比較して、第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13の位相変化が大きいために、 第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13の空間的位相差が大きくなり、アンテナ間 の低相関を実現できる。
[0078] 上述したように、第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13間の相関係数は 0. 15 と低く抑えられ、送信の場合は、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13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おこなう。
[0079] また、受信の場合も同様に、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13で受信 して信号を分離することにより情報を抽出する。
[0080] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0081] 次に、図 5に示すように、使用者 30が携帯無線機 10, 100を手 31で保持して胸 33 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では、 携帯無線機 10, 100が、図 1、図 2の座標系で Z軸から—X方向へ |8 (60° M頃いた 状態となる。
[0082] この場合、比較例の携帯無線機 100における相関係数は 0. 10となる。 [0083] 一方、第 1実施形態の携帯無線機 10は、第 1アンテナ素子 12を半波長より 0. 05 波長短ぐ第 2アンテナ素子 13を半波長より 0. 05波長長い構成にすることで、比較 例の携帯無線機 100と比較して相関係数を 0. 08程度低下させ、 0. 02と低相関をさ らに実現できる。
[0084] この低相関の要因は、第 1アンテナ素子 101と第 2アンテナ素子 102の位相の変化 と比較して、第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13の位相変化が大きいために、 第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13の空間的位相差が大きくなり、アンテナ間 の低相関を実現できる。
[0085] 上述したように、第 1アンテナ素子 12と第 2アンテナ素子 13間の相関係数を 0. 02 と低く抑え、送信の場合は、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13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おこなう。
[0086] また、受信の場合も同様に、第 1アンテナ素子 12及び第 2アンテナ素子 13で受信 して信号を分離することにより情報を抽出する。
[0087] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0088] 以上の説明のように、第 1実施形態の携帯無線機 10は、携帯無線機 10の幅方向 に配置した 2本のアンテナ素子 12, 13のうち 1本の素子長 L2を半波長より僅かに長 くし、他の 1本の素子長 L1を半波長より僅かに短くすることで、使用者 30が携帯無線 機 10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ができるものである。
[0089] なお、第 1実施形態においては、上部筐体と下部筐体に分割されていないストレー ト型携帯無線機 10における構造を示したが、上部筐体と下部筐体に分割されている 折り畳み携帯無線機においても、 2つのアンテナ素子 12, 13を筐体上部に同様に 配置すれば、同様な効果が得られる。
[0090] また、 2つのアンテナ素子 12, 13をヒンジ部に配置しても同様な効果が得られる。
[0091] さらに、第 1実施形態においては、アンテナ素子 12, 13を半波長より 0. 05波長程 度に設定して変化させているが、この長さに限らないで、半波長素子よりも低相関を 実現できるように調整した長さであればょ 、。 [0092] また、第 1実施形態においては、アンテナ素子 12, 13を筐体 11の外部に配置して いるが、これに限らず、筐体 11の内部において放射特性を損なわない位置、例えば 、筐体 11の端に配置しても同様な効果が得られる。
[0093] さらに、第 1実施形態においては、アンテナ素子 12, 13をモノポールとして不平衡 給電の構成で説明しているが、これに限らず、平衡給電をおこなう構成であっても 2 素子 12, 13の素子長 LI, L2が互いに異なりかつ半波長より僅かに異なれば低相関 を実現できる。
[0094] 次に、第 2実施形態、第 3実施形態を図 6〜図 9に基づいて説明する。なお、第 2実 施形態、第 3実施形態において、第 1実施形態における携帯無線機 10と同一類似 部材については同一符号を付して説明を省略する。
(第 2実施形態）
第 2実施形態の携帯無線機 40を図 6〜図 8に基づいて説明する。
[0095] 図 6に示す第 2実施形態の携帯無線機 40は、筐体 11を備え、この筐体 11の頂部 1 laに第 1アンテナ素子 41、第 2アンテナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43を備える。
[0096] 第 1アンテナ素子 41は、例えば、素子長 L4が 63mmであり、径が lmmの銅線から なる導電性の素子である。この第 1アンテナ素子 41は、設定した周波数 2. 15GHz において、半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅かに短縮され、例えば、表示 部 37の側に対向する側の頂部 11aの角部力 筐体 11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）に外部に配置されている。
[0097] 第 2アンテナ素子 42は、例えば、素子長 L5が 77mmであり、径が lmmの銅線から なる導電性の素子である。この第 2アンテナ素子 42は、設定した周波数 2. 15GHz において、半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅かに延長し、例えば、表示部 3 7の側に対向する側で第 1アンテナ素子 41と平行に、かつ第 1アンテナ素子 41との 間隔 G3が例えば 12mmとなるように配置されて 、る。
[0098] 第 3アンテナ素子 43は、例えば、素子長 L6が 77mmであり、径が lmmの銅線から なる導電性の素子である。この第 3アンテナ素子 43は、設定した周波数 2. 15GHz において、半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅かに延長し、例えば、表示部 3 7の側の角に第 1アンテナ素子 41と平行に、かつ第 1アンテナ素子 41との間隔 G4が 例えば 12mmとなるように配置されて 、る。
[0099] 第 1アンテナ素子 41、第 2アンテナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43の下部に、第
1給電点 44、第 2給電点 45及び第 3給電点 46がそれぞれ設けられている。第 1給電 点 44、第 2給電点 45及び第 3給電点 46は、筐体 11の内部の第 1整合回路 47、第 2 整合回路 48及び第 3整合回路 49に電気的に接続される。
[0100] 第 1整合回路 47、第 2整合回路 48及び第 3整合回路 49のグランド電位は、グランド 板 19上のグランドパターン 19aに接地される。
[0101] 第 1整合回路 47、第 2整合回路 48及び第 3整合回路 49は、第 1アンテナ素子 41、 第 2アンテナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43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。
[0102] 時空間符号化した同じ信号は、それぞれの第 1送信回路 21及び第 2送信回路 22 によって増幅され、第 2送信回路 22は 1つのアンテナを送信と受信で共用するため の第 2送受共用器 (デュープレクサ） 24を介して第 1整合回路 47に給電する。
[0103] 第 1送信回路 21は第 1送受共用器 23及び高周波スィッチ 50を介して第 2整合回 路 48又は第 3整合回路 49に給電する。
[0104] 高周波スィッチ 50は、例えば、 FETや PINダイオードで構成されており、制御部 51 の制御信号によって、第 2整合回路 48又は第 3整合回路 49のいずれか一方に給電 するかを選択する。
[0105] 給電されない第 2整合回路 48又は第 3整合回路 49のいずれか一方は、第 1終端 回路 52又は第 2終端回路 53に接続される。
[0106] 第 1終端回路 52及び第 2終端回路 53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 19上のグランドパターン 19a に接地される。
[0107] 制御部 51は携帯機の傾き角を検知する重力センサー 54からの角度情報によって 高周波スィッチ 50を制御する信号を生成する。重力センサー 54は、例えば、ジャイロ センサーなどが用いられ、携帯無線機 40の傾きを検知する。
[0108] 受信信号は、第 1送受共用器 23及び第 2送受共用器 24を介して第 1受信回路 26 及び第 2受信回路 27によって増幅され、復調部 28によって分離されることで受信情 報が抽出される。
[0109] 次に、第 2実施形態の携帯無線機 40のアンテナ動作を説明する。
[0110] まず、第 2実施形態の携帯無線機 40が図 6に示すように、第 1アンテナ素子 41、第
2アンテナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43の先端を Z方向に上向きに配置した場合 について説明する。
[0111] 第 1アンテナ素子 41と第 2アンテナ素子 42との間隔 G3は 12mmであり、例えば、ァ ンテナ素子の素子長が半波長の場合であれば相関係数が 0. 55となるのに対し、第 2実施形態の携帯無線機 40のように、第 1アンテナ素子 41の素子長を半波長より 0. 05波長短縮し、第 2アンテナ素子 42の素子長を半波長より 0. 05波長延長する構成 にすることで、半波長構成と比較して相関係数を 0. 1程度低下でき、 0. 40となり低 相関をさらに実現できる。
[0112] 一方、第 1アンテナ素子 41と第 3アンテナ素子 43との間隔 G4は 12mmであり、例 えば、アンテナ素子の素子長が半波長の場合であれば相関係数が 0. 55となるのに 対し、第 2実施形態の携帯無線機 40のように、第 1アンテナ素子 41の素子長を半波 長より 0. 05波長短縮し、第 3アンテナ素子 43の素子長を半波長より 0. 05波長延長 する構成にすることで、半波長構成と比較して相関係数を 0. 1程度低下でき、 0. 40 となり低相関をさらに実現できる。
[0113] したがって、この場合、高周波スィッチ 50は第 2アンテナ素子 42又は第 3アンテナ 素子 43のどちらを選択してもよい。ここでは、例えば、第 2アンテナ素子 42を選択す ることにする。
[0114] また、第 1アンテナ素子 41、第 2アンテナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43は、それ ぞれの長さ L4, L5, L6が半波長より僅かに異なるだけであるために、放射パターン は半波長素子のそれとほぼ同等となり、水平面の垂直偏波成分の指向性はほぼ無 指向性となる。
[0115] 携帯無線機 40の傾き角度を検知する重力センサー 54の検知結果を元に、傾き角 度を 0° と判定し、制御部 51に検知結果を送る。検知結果に基づいて制御部 51から 高周波スィッチ 50に制御信号を送る。
[0116] 制御信号に基づいて高周波スィッチ 50が作動し、第 2アンテナ素子 42の第 2整合 回路 48に第 1送受共用器 23を接続するとともに、第 3アンテナ素子 43の第 3整合回 路 49に第 1終端回路 52を接続する。
[0117] この場合、例えば第 1終端回路 52のインピーダンスは、 50 Ωに設定すると低相関と なる。
[0118] 上述したように、第 1アンテナ素子 41の素子長 L4を半波長より 0. 05波長短縮し、 第 2アンテナ素子 42の素子長 L5を半波長より 0. 05波長延長し、力!]えて、高周波ス イッチ 50が切り替わることで、第 1アンテナ素子 41と第 2アンテナ素子 42間の相関係 数が 0. 40と低く抑えられる。
[0119] 送信の場合は、第 1アンテナ素子 41及び第 2アンテナ素子 42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おこなう。
[0120] 受信の場合も同様に、第 1アンテナ素子 41及び第 2アンテナ素子 42で受信して信 号を分離することにより情報を抽出する。
[0121] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0122] 次に、図 7に示すように携帯無線機 40が傾いた場合 (すなわち、図 6の座標系で Z 軸から Y方向へ α (60° Μ頃いた場合)、第 1アンテナ素子 41と第 2アンテナ素子 42 間の相関係数は 0. 55と傾かない場合と比較して高くなり、高速かつ大容量通信の 効果が低減する。
[0123] ただし、第 2実施形態の携帯無線機 40では、第 1アンテナ素子 41の素子長 L4を半 波長より 0. 05波長短縮し、第 2アンテナ素子 42の素子長 L5を半波長より 0. 05波長 延長する構成とするために、半波長構成と比較して相関係数が 0. 2程度低下し、 0. 55まで低相関となっている。
[0124] ここで、図 7 (図 5 (a) )に示すように携帯無線機 40を傾けた場合に、相関係数が高 くなる要因にっ 、て説明する。
[0125] 携帯無線機 40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、第 1アンテナ素子 41及び第 2アンテナ素子 42の最大利得方向 (X方向）では遠方界からの第 1アンテナ素子 41と第 2アンテナ素子 42の位置関係は 同じと見立てることになる。 [0126] 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。
[0127] 一方、第 1アンテナ素子 41と第 3アンテナ素子 43間の相関係数は 0. 34と低相関と なる。
[0128] ただし、第 2実施形態の携帯無線機 40では、第 1アンテナ素子 41の素子長 L4を半 波長より 0. 05波長短縮し、第 3アンテナ素子 43の素子長 L6を半波長より 0. 05波長 延長したので、半波長構成と比較して相関係数が 0. 2程度低下し、 0. 34まで低相 関となっている。
[0129] ここで、図 7に示すように携帯無線機 40を傾けた場合に、相関係数が低くなる要因 について説明する。
[0130] 携帯無線機 40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、第 1アンテナ素子 41及び第 3アンテナ素子 43の最大利得方向 (X方向）では遠方界からの第 1アンテナ素子 41と第 3アンテナ素子 43の位置関係は 異なるように見立てられる。
[0131] 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。
[0132] したがって、図 7に示すように、携帯無線機 40を傾けた場合、携帯無線機 40の傾き 角度を検知する重力センサー 54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 51に送る。検知結果に基づいて制御部 51から高周波スィッチ 50に制御 信号を送る。制御信号に基づいて高周波スィッチ 50が作動し、第 3アンテナ素子 43 の第 3整合回路 49に第 1送受共用器 23を接続するとともに、第 2アンテナ素子 42の 第 2整合回路 48に第 2終端回路 53を接続する。
[0133] この場合、例えば、第 2終端回路 53のインピーダンスを 50 Ωに設定すると低相関と なる。
[0134] 上述したように、第 1アンテナ素子 41の素子長 L4を半波長より 0. 05波長短縮し、 第 3アンテナ素子 43の素子長 L6を半波長より 0. 05波長延長し、かつ高周波スイツ チ 50が切り替わることで、第 1アンテナ素子 41と第 3アンテナ素子 43間の相関係数 は 0. 34と低く抑えられる。
[0135] 送信の場合は、第 1アンテナ素子 41及び第 3アンテナ素子 43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おこなう。
[0136] 受信の場合も同様に、第 1アンテナ素子 41及び第 3アンテナ素子 43で受信して信 号を分離することにより情報を抽出する。
[0137] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0138] この携帯無線機 40の傾きは、例えば、図 4に示すような使用者 30が携帯無線機 40 を手 31で保持して耳 32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。
[0139] すなわち、通話状態においても携帯無線機 40の傾き角度を検知して、第 1アンテ ナ素子 41及び第 3アンテナ素子 43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。
[0140] 次に、図 8に示すように携帯無線機 40が傾いた場合 (すなわち図 6の座標系で Z軸 力も— X方向へ ι8 (60° M頃いた場合)、第 1アンテナ素子 41と第 3アンテナ素子 43 間の相関係数は 0. 74と高くなり、高速かつ大容量通信の効果が低減する。
[0141] ただし、第 2実施形態では第 1アンテナ素子 41の素子長を半波長より 0. 05波長短 縮し、第 3アンテナ素子 43の素子長を半波長より 0. 05波長延長する構成であるため に、半波長構成と比較して相関係数が 0. 1程度低下し、 0. 74まで低相関となってい る。
[0142] ここで、図 8に示すように携帯無線機 40を傾けた場合に、相関係数が高くなる要因 について説明する。
[0143] 携帯無線機 40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、第 1アンテナ素子 41及び第 3アンテナ素子 43の最大利得方向 (Y方向）では遠方界カもの第 1アンテナ素子 41と第 3アンテナ素子 43の位置関係は 同じと見立てることになる。
[0144] 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。
[0145] 一方、第 1アンテナ素子 41と第 2アンテナ素子 42間の相関係数は 0. 39と低相関と なる。
[0146] ただし、携帯無線機 40では、第 1アンテナ素子 41の素子長 L4を半波長より 0. 05 波長短縮し、第 2アンテナ素子 42の素子長 L5を半波長より 0. 05波長延長する構成 であるために、半波長構成と比較して相関係数が 0. 1程度低下し、 0. 39まで低相 関となっている。
[0147] 図 8に示すように、携帯無線機を傾けた場合に相関係数が低くなる要因について 説明する。
[0148] 携帯無線機 40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、第 1アンテナ素子 41及び第 2アンテナ素子 42の最大利得方向
(Y方向）では遠方界カもの第 1アンテナ素子 41と第 2アンテナ素子 42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。
[0149] したがって、この場合、携帯無線機 40の傾き角度を検知する重力センサー 54が、
—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 51に送る。検知結果に 基づいて制御部 51から高周波スィッチ 50に制御信号を送る。
[0150] 制御信号に基づ!/、て高周波スィッチ 50が作動し、第 2アンテナ素子 42の第 2整合 回路 48に第 1送受共用器 23を接続するとともに、第 3アンテナ素子 43の第 3整合回 路 49に第 1終端回路 52を接続する。
[0151] この場合、第 1終端回路 52のインピーダンスを 50 Ωに設定すると低相関となる。
[0152] 上述したように、高周波スィッチ 50が切り替わることで、第 1アンテナ素子 41と第 2 アンテナ素子 42間の相関係数は 0. 39と低く抑えられ、送信の場合は、第 1アンテナ 素子 41及び第 2アンテナ素子 42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おこなう。
[0153] 受信の場合も同様に、第 1アンテナ素子 41及び第 2アンテナ素子 42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、空間的相関が低い無線通信系 として動作することで転送速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。
[0154] この携帯無線機 40の傾きは、例えば、図 5に示すような使用者 30が携帯無線機 40 を手 31で保持して胸 33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。
[0155] すなわち、操作状態において、携帯無線機 40の傾き角度を検知して、第 1アンテ ナ素子 41及び第 2アンテナ素子 42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。
[0156] 以上説明したように、第 2実施形態の携帯無線機 40によれば、携帯無線機 40に配 置した 3本のアンテナ素子 41, 42, 43間の相関特性を低下するために、それぞれの アンテナ素子 41, 42, 43の素子長 L4, L5, L6を半波長素子より僅かに変化するよ うに調整し、かつ、 3本のアンテナ素子 41, 42, 43を使用者 30が携帯無線機 40を 使用する様々な状態で、アンテナ素子を 41, 42, 43選択することでアンテナ素子を 41, 42, 43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。
[0157] なお、第 2実施形態においては、アンテナ素子 41, 42, 43及び送'受信回路 21, 22, 21, 22をさらに増やした場合においては、高速及び大容量通信の効果をさらに 向上させることが可會となる。
[0158] また、第 2実施形態においては、第 1アンテナ素子 41の素子長 L4を半波長より 0.
05波長短縮し、第 2アンテナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43の素子長 L5, L6を半 波長より 0. 05波長延長した例について説明したが、これに限らないで、第 1アンテナ 素子 41の素子長 L4を半波長とし、第 2アンテナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43の 素子長 L5, L6を半波長より 0. 05波長延長してもほぼ同様に低相関を実現できる。
[0159] 力！]えて、第 1アンテナ素子 41の素子長 L4を半波長より 0. 05波長延長し、第 2アン テナ素子 42及び第 3アンテナ素子 43の素子長 L5, L6を半波長より 0. 05波長短縮 する構成とする場合でもほぼ同様に低相関を実現できる。
[0160] さらに、第 2実施形態においては、アンテナ素子 41, 42, 43の素子長 L4, L5, L6 を半波長より 0. 05波長程度に変化させた例について説明したが、この長さに限定す るものではなぐ半波長素子よりも低相関を実現できるように調整した素子長であれ ばよい。
[0161] また、第 2実施形態においては、アンテナ素子 41, 42, 43を筐体 11の外部に配置 したが、これに限らず、筐体 11の内部において放射特性を損なわない位置、例えば
、筐体 11の端に配置しても同様な効果が得られる。
[0162] さらに、第 2実施形態においては、アンテナ素子 41, 42, 43の選択手段として、携 帯無線機 40の傾きを例示したが、この選択方法に限らず、スループット高いアンテナ の組み合わせを選択する方法としてもょ 、。 (第 3実施形態）
第 3実施形態の携帯無線機 60を図 9 (a) , (b)に基づいて説明する。
[0163] 図 9 (a) , (b)に示す第 3実施形態の携帯無線機 60は、第 1筐体としての上ケース 6 1、第 2筐体としての下ケース 62、ヒンジ部 63、第 1板状アンテナ素子としての第 1板 状導体 64、第 2板状アンテナ素子としての第 2板状導体 65、第 3板状アンテナ素子 としての第 3板状導体 66、グランド板 67、及び表示部 68を備える。
[0164] 上ケース 61及び下ケース 62は、絶縁体である榭脂製のケースであって、一般に長 さが 100mmで幅が 50mm程度に形成されて!ヽる。
[0165] 上ケース 61及び下ケース 62は、ヒンジ部 63において回動可能なように接続されて おり、これにより折り畳み型構造が形成される。
[0166] 第 1板状導体 64は、例えば、導体長 L6が 77mmであり、設定した周波数 2. 15GH zにおいて、半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅かに長ぐ幅 W1が 45mm程 度の銅板からなり、上ケース 61の内部にお 、てケースの表示部 68面に沿って配置さ れている。
[0167] 第 2板状導体 65は、例えば、導体長 L7が 63mmであり、設定した周波数 2. 15GH zにお!/ヽて、半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅力に短く、幅 W2力 ^20mm程 度の銅板からなり、上ケース 61の内部にお 、てケースの表示部 68面と反対面に沿 つて配置されている。
[0168] 第 3板状導体 66は、例えば、導体長 L6が 77mmであり、設定した周波数 2. 15GH zにお!/ヽて、半波長の長さ 70mmより 0. 05波長程度僅力に長く、幅 W3力 ^20mm程 度の銅板からなり、上ケース 61の内部にお 、てケースの表示部 68面と反対面に沿 つて配置されている。
[0169] 第 2板状導体 65と第 3板状導体 66の間隔 G5は、例えば、 5mmに配置される。第 2 板状導体 65及び第 3板状導体 66と第 1板状導体 64との間隔 G6は、例えば、 5mm に設定する。
[0170] また、第 1板状導体 64、第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66は、その厚みが、例 えば、 0. 1mm程度に設定されている。よって、第 1板状導体 64、第 2板状導体 65及 び第 3板状導体 66は、上ケース 61の厚み力 例えば 7mm程度と薄い場合でも、上 ケース 61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いよう に配置される。
[0171] グランド板 67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 62の内部に配設されている回路のグランドパターン 67aが利用される。
[0172] グランド板 67の上方には、回路のグランド電位となるグランドパターン 67aが、ほぼ 全面に形成されている。第 1整合回路 71、第 2整合回路 72及び第 3整合回路 73の グランド電位は、グランド板 67上のグランドパターン 67aに接地される。
[0173] 第 1板状導体 64、第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66の下部に、第 1給電点 74
、第 2給電点 75及び第 3給電点 76が設けられて 、る。
[0174] 第 1給電点 74、第 2給電点 75及び第 3給電点 76は、第 1給電線 77、第 2給電線 78 及び第 3給電線 79によって第 1整合回路 71、第 2整合回路 72及び第 3整合回路 73 に電気的に接続される。
[0175] 第 1給電線 77、第 2給電線 78及び第 3給電線 79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 63において上ケース 60が回転できる ように構成されている。
[0176] 第 1整合回路 71、第 2整合回路 72及び第 3整合回路 73は、第 1板状導体 64、第 2 板状導体 65及び第 3板状導体 66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。
[0177] 時空間符号化した同じ信号は、それぞれの第 1送信回路 21及び第 2送信回路 22 によって増幅され、第 1送信回路 21は第 1送受共用器 23及び高周波スィッチ 80を 介して第 1整合回路 71又は第 2整合回路 72に給電する。
[0178] 第 2送信回路 22は第 2送受共用器 24及び高周波スィッチ 80を介して第 1整合回 路 71又は第 3整合回路 73に給電する。
[0179] また、例えば、第 1送受共用器 23が、第 1整合回路 71と接続する場合には、第 2送 受共用器 24は、第 1整合回路 71とは接続せずに、第 3整合回路 73と接続する。
[0180] すなわち、第 1整合回路 71に、第 1送受共用器 23及び第 2送受共用器 24が同時 に接続することがな 、ように高周波スィッチ 80が制御される。
[0181] 高周波スィッチ 80は、例えば、 FETや PINダイオードで構成されており、制御部 51 の制御信号によって、第 1整合回路 71及び第 2整合回路 72、又は第 2整合回路 72 及び第 3整合回路 73、又は第 1整合回路 71及び第 3整合回路 73のいずれか一組 に給電するように選択する。
[0182] 給電されない第 1整合回路 71、第 2整合回路 72又は第 3整合回路 73のいずれか 一つは、第 1終端回路 82、第 2終端回路 83又は第 3終端回路 84に接続される。
[0183] 第 1終端回路 82、第 2終端回路 83及び第 3終端回路 84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 、しは抵抗など力も構成されてグランド板 67上のグ ランドパターン 67aに接地される。
[0184] このように構成することで、第 1板状導体 64、第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66 とグランド板 67に給電されたダイポールアンテナとして動作する。
[0185] また、第 1板状導体 64、第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66の導体長 L7, L8, L
9は、ほぼ半波長であるために、それぞれの放射特性は、水平面 (XY面)でほぼ無 指向性となる。
[0186] 次に、第 3実施形態の携帯無線機 60のアンテナ動作を説明する。
[0187] まず、携帯無線機 60が図 9に示すように、携帯無線機 60の第 1板状導体 64、第 2 板状導体 65及び第 3板状導体 66の先端を Z方向に上向きに配置した場合について 説明する。
[0188] 第 1板状導体 64と第 2板状導体 65の間隔 G6は 5mmであり、例えば、板状導体が 半波長の場合であれば相関係数が 0. 15となるのに対し、第 3実施形態の携帯無線 機 60では、第 1板状導体 64の導体長 L7は半波長の長さより 0. 05波長僅かに延長 され、第 2板状導体 65の導体長 L8は半波長の長さより 0. 05波長僅かに短縮されて いる。
[0189] よって、半波長構成と比較して相関係数が 0. 1程度低下し、第 1板状導体 64と第 2 板状導体 65間の相関係数は、 0. 05となり低相関をさらに実現できる。
[0190] 一方、第 1板状導体 64及び第 3板状導体 66の導体長 L7, L9は、共に半波長の長 さより 0. 05波長僅かに延長されているので、半波長構成の場合と相関係数はほぼ 同等となり、第 1板状導体 64と第 2板状導体 65間の相関係数は 0. 14となる。
[0191] また、第 2板状導体 65と第 3板状導体 66との間隔 G6は 5mmであり、例えば、板状 導体の導体長が半波長の場合であれば相関係数が 0. 27となるのに対し、第 3実施 形態の携帯無線機 60では、第 2板状導体 65の導体長 L8は半波長の長さより 0. 05 波長僅かに短ぐ第 3板状導体 66の導体長 L9は半波長の長さより 0. 05波長僅かに 長い。
[0192] よって、半波長構成と比較して相関係数が 0. 1程度低下し、第 2板状導体 65と第 3 板状導体 66間の相関係数は 0. 15となり、相関係数が低下されるが、第 1板状導体 6
4と第 2板状導体 65間の相関係数より 0. 1程度高くなる。
[0193] したがって、この場合、最も低相関を実現できる第 1板状導体 64と第 2板状導体 65 の組み合わせを選択する。
[0194] 携帯無線機 60の傾き角度を検知する重力センサー 54の検知結果を元に、傾き角 度を 0° と判定し、制御部 51に検知結果を送る。検知結果に基づいて制御部 51から 高周波スィッチ 80に制御信号を送る。
[0195] 制御信号に基づ!/、て高周波スィッチ 80が作動し、第 2板状導体 65の第 2整合回路
72に第 1送受共用器 23を接続し、第 1板状導体 64の第 1整合回路 71に第 2送受共 用器 24を接続し、第 3板状導体 66の第 3整合回路 73に第 3終端回路 84を接続する
[0196] この場合、例えば、第 3終端回路 84のインピーダンスを 50 Ωに設定する。
[0197] 上述したように、高周波スィッチ 80が切り替わることや、板状導体 64, 65, 66の導 体長 L7, L8, L9を半波長素子より僅かに変化することで第 1板状導体 64と第 2板状 導体 65間の相関係数は、 0. 05と低く抑えられる。
[0198] 送信の場合は、第 1板状導体 64及び第 2板状導体 65から時空間符号化した同じ 信号を同帯域で送信することで空間多重をおこなう。
[0199] また、受信の場合も同様に、第 1板状導体 64及び第 2板状導体 65で受信して信号 を分離することにより情報を抽出する。
[0200] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0201] 次に、図 7に示すように、携帯無線機 60が傾いた場合 (すなわち、図 9の座標系で
Z軸から Y方向へ α (60° Μ頃いた場合)、第 2板状導体 65と第 3板状導体 66間の相 関係数は 0. 20と傾きがない場合と比較して僅かに高くなり、高速かつ大容量通信の 効果は傾きがな 、場合と比較して低減する。
[0202] ただし、第 3実施形態の携帯無線機 60では、第 2板状導体 65の導体長 L8を半波 長より 0. 05波長短ぐ第 3板状導体 66の導体長 L9を半波長より 0. 05波長延長した ので、半波長構成と比較して相関係数が 0. 2程度低下し、 0. 20まで低相関となって いる。
[0203] ここで、携帯無線機 60を傾けた場合に相関係数が高くなる要因について説明する
[0204] 携帯無線機 60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、第 2板状導体 65と第 3板状導体 66の最大利得方向 (X方向）で は遠方界カもの第 2板状導体 65と第 3板状導体 66との位置関係は同じと見立てるこ とになる。
[0205] 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。
[0206] また、第 1板状導体 64と第 2板状導体 65は、例えば、板状導体の導体長が半波長 の場合であれば相関係数が 0. 15となるのに対し、第 3実施形態の携帯無線機 60で は、第 1板状導体 64の導体長 L7が半波長より 0. 05波長僅かに長ぐ第 2板状導体
65の導体長 L8が半波長の長さより 0. 05波長僅かに短い。
[0207] よって、半波長構成と比較して相関係数が 0. 07程度低下し、第 1板状導体 64と第
2板状導体 65間の相関係数は、 0. 08となり低相関をさらに実現できる。
[0208] 一方、第 1板状導体 64及び第 3板状導体 66の導体長 L7, L9は、共に半波長の長 さより 0. 05波長僅かに長い構成であるために、相関係数は、半波長構成とほぼ同等 となり、第 1板状導体 64と第 3板状導体 66間の相関係数は 0. 15となる。
[0209] ここで、携帯無線機 60を傾けた場合に、相関係数が低くなる要因について説明す る。
[0210] 携帯無線機 60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、第 1板状導体 64と第 2板状導体 65、及び第 1板状導体 64と第 3板状導体 66の最大利得方向 (X方向）では、第 1板状導体 64と第 2板状導体 65、 及び第 1板状導体 64と第 3板状導体 66の遠方界からの位置関係は異なるように見 立てられる。
[0211] 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。
[0212] この場合、導体長が異なり、最も低相関を実現できる第 1板状導体 64と第 2板状導 体 65の組み合わせを選択する。
[0213] よって、携帯無線機 60の傾き角度を検知する重力センサー 54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 51に送る。検知結果に基づいて制御部 51 力も高周波スィッチ 80に制御信号を送る。
[0214] 制御信号に基づいて高周波スィッチ 80が作動し、第 1板状導体 64の第 1整合回路
71に第 2送受共用器 24を接続し、第 2板状導体 65の第 2整合回路 72に第 1送受共 用器 23を接続し、第 3板状導体 66の第 3整合回路 73に第 3終端回路 84を接続する
[0215] この場合、例えば、第 3終端回路 84のインピーダンスを 50 Ωに設定する。
[0216] このように、高周波スィッチ 80が切り替わることや、板状導体 64, 65, 66の導体長
L7, L8, L9を半波長素子より僅かに変化することで、第 1板状導体 64と第 2板状導 体 65間の相関係数は 0. 08と低く抑えられる。
[0217] 送信の場合は、第 1板状導体 64及び第 2板状導体 65から時空間符号化した同じ 信号を同帯域で送信することで空間多重をおこなう。
[0218] また、受信の場合も同様に、第 1板状導体 64及び第 2板状導体 65で受信して信号 を分離することにより情報を抽出する。
[0219] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0220] この携帯無線機 60の傾きは、例えば、図 4に示すように、使用者 30が携帯無線機 6
0を手 31で保持して耳 32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。
[0221] また、通話状態では右手に持った場合と左手に持つ場合が想定される。
[0222] 放射導体 64, 65, 66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 64, 65, 66を離すことが望ましい。
[0223] 例えば、右手保持通話状態の場合は、高周波スィッチ 80は、人体の肩方向からよ り離れた位置の第 3板状導体 66を選択し、 Y方向に 60度傾 、て 、るために第 1板状 導体 64を選択する。
[0224] したがって、アンテナの放射効率を改善し、かつ低相関を実現できるために、転送 速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。
[0225] また、例えば、左手保持通話状態の場合は、高周波スィッチ 80は人体の肩方向か らより離れた位置の第 2板状導体 65を選択し、 Y方向に 60度傾 、て 、るために第 1 板状導体 64を選択する。
[0226] したがって、アンテナの放射効率を改善し、かつ低相関を実現できるために、転送 速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。
[0227] 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 64,
65, 66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。
[0228] 次に、図 8に示すように携帯無線機 60が傾いた場合 (すなわち、図 9の座標系で Z 軸から X方向へ ι8 (60° M頃いた場合)、第 1板状導体 64と第 2板状導体 65間の 相
関係数は 0. 20と傾きがない場合と比較して僅かに高くなり、高速かつ大容量通信の 効果は傾きがな 、場合と比較して低減する。
[0229] ただし、第 3実施形態の携帯無線機 60では、第 2板状導体 65の導体長 L8を半波 長より 0. 05波長短ぐ第 3板状導体 66の導体長 L9を半波長より 0. 05波長延長した ので、半波長構成と比較して相関係数が 0. 1程度低下し、 0. 20まで低相関となって いる。
[0230] 一方、第 1板状導体 64及び第 3板状導体 66の導体長 L7, L9は、共に半波長の長 さより 0. 05波長僅かに長いので、相関係数は、半波長構成とほぼ同等となり、第 1板 状導体 64と第 3板状導体 66間の相関係数は 0. 30となる。
[0231] また、第 2板状導体 65と第 3板状導体 66は、例えば、導体長 L8, L9が半波長の場 合であれば相関係数が 0. 22となるのに対し、第 3実施形態の携帯無線機 60では、 第 2板状導体 65の導体長 L8は半波長の長さより 0. 05波長僅かに短ぐ第 3板状導 体 66の導体長 L9は半波長の長さより 0. 05波長僅かに長いので、半波長構成と比 較して相関係数が 0. 1程度低下し、第 2板状導体 65と第 3板状導体 66間の相関係 数は 0. 12となり低相関をさらに実現できる。
[0232] ここで、携帯無線機 60を傾けた場合に、相関係数が低くなる要因について説明す る。
[0233] 携帯無線機 60が傾 、た場合に、ほぼ水平方向（XY面)カゝら電波が到来して ヽると 想定しているために、第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66の最大利得方向（Y方向 )では遠方界カもの第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66の位置関係は異なるように 見立てられる。
[0234] 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。
[0235] この場合、携帯無線機 60の傾き角度を検知する重力センサー 54力 — 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 51に送る。検知結果に基づいて制御 部 51から高周波スィッチ 80に制御信号を送る。
[0236] 制御信号に基づ!/、て高周波スィッチ 80が作動し、第 2板状導体 65の第 2整合回路
72に第 1送受共用器 23を接続し、第 3板状導体 66の第 3整合回路 73に第 2送受共 用器 24を接続し、板状素子 40の第 1整合回路 71に第 1終端回路 82を接続する。
[0237] この場合、例えば、第 1終端回路 82のインピーダンスを 50 Ωに設定する。
[0238] 上述したように、高周波スィッチ 80が切り替わることや、板状導体 64, 65, 66の導 体長 L7, L8, L9を半波長素子より僅かに変化することで、第 2板状導体 65と第 3板 状導体 66間の相関係数は 0. 12と低く抑えられる。
[0239] 送信の場合は、第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66から時空間符号化した同じ 信号を同帯域で送信することで空間多重をおこなう。
[0240] また、受信の場合も同様に、第 2板状導体 65及び第 3板状導体 66で受信して信号 を分離することにより情報を抽出する。
[0241] これにより、空間的相関が低い無線通信系として動作することで転送速度を向上さ せかつ大容量通信が可能となる。
[0242] この携帯無線機 60の傾きは、例えば、図 5に示すように、使用者 30が携帯無線機 6
0を手 31で保持して胸 33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。
[0243] すなわち、操作状態において、携帯無線機 60の傾き角度を検知して、第 2板状導 体 65及び第 3板状導体 66を選択することでアンテナ間の低相関を実現でき、転送 速度を向上させかつ大容量通信が可能となる。
[0244] 以上説明したように、第 3実施形態の携帯無線機 60によれば、携帯無線機 60の表 示部 68の面に第 1板状導体 64を配置し、表示部 68に対向する面に平行に第 2、第 3の板状導体 65, 66を 2つ配置し、使用者 30が携帯無線機 60を使用する様々な状 態でアンテナ素子を選択し、 3つ板状導体 64, 65, 66間の相関特性を低下するた めに導体長 L7, L8, L9を半波長素子より僅かに変化するように調整することで、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。
[0245] なお、第 3実施形態においては、第 2板状導体 65の導体長 L8を半波長より 0. 05 波長短ぐ第 1板状導体 64及び第 3板状導体 66の導体長 L7, L9を半波長より 0. 0 5波長長く設定した力 これに限らず、表 1のマトリクス表に示す〇の構成であれば、 使用者 30が携帯無線機 60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。
[0246] [表 1]
携帯無線機が傾 携帯無線機が 携帯無線機が
いていない状態 図 7のように傾 図 8のように傾 板状導体の選択 いた状態 いた状態
65 -66 板状導体の選択
6ム— 65 64 - 65 板状導体の選択
64 - 66 6 ー 66 65 - 67 板状導体 W 0.55 A
板状導体 0.45 λ
板状導体 66 0.55 A 〇 〇 (65と 66は逆でも良い） 〇
板状導体 64 0.55 A
板状導体 0.5 λ
板状導体 66 0.55 A 〇 〇 〇 ( と S6は逆でも良い）
板状導 t*fi 0.5 A
板状導 ί*65 0.45 A
板状導体 66 0.55 A
( と 65は逆でも良い） 〇 〇 〇 板状導体 ¾ 0.45 λ
板状導体 0.45 Λ
板状導 »S6 0.55 Λ 〇 X 〇 (65と 56は逆でも良い）
[0247] すなわち、表 1は、板状導体 64, 65, 66の導体長の組み合わせを変化させた場合 、携帯電話 (携帯無線機) 60のそれぞれの傾き状態において板状導体 64, 65, 66 を選択する際の相関係数について、板状導体 64, 65, 66の導体長が半波長の場 合と比較したデータの一部を示して 、る。
[0248] 表 1は、〇であれば、導体長が半波長の場合より低相関となり、 Xであれば、導体 長が半波長の場合より相関が高いことを示している。
[0249] 例えば、表 1に示すように、第 2板状導体 65の導体長 L8を半波長とし、第 1板状導 体 64及び第 3板状導体 66の導体長 L7, L9を半波長より 0. 05波長長い場合であつ ても低相関を実現でき、又は、第 2板状導体 65の導体長を半波長より 0. 05波長短く 、第 1板状導体 64の導体長 L7を半波長、第 3板状導体 66の導体長 L9を半波長より 0. 05波長延長する場合であっても低相関を実現できる。
[0250] ただし、第 2板状導体 65及び第 1板状導体 64の導体長 L8, L7を半波長より 0. 05 波長短ぐ第 3板状導体 66の導体長 L9を半波長より 0. 05波長延長した場合は、あ る傾き条件では半波長の場合と比較して相関が高くなるため不適当である。
[0251] また、組み合わせは、表 1に限らないで、携帯無線機 60を使用する状態において 相関が低くなる組み合わせであればょ 、。
[0252] さらに、第 3実施形態においては、板状導体 64, 65, 66を半波長より 0. 05波長程 度変化させているが、変化させる長さは、これに限定するものではなぐ半波長素子 よりも低相関を実現できるように調整した長さであればよい。
[0253] また、第 1板状導体 64に代えて、上部筐体 61の一部を構成する金属フレーム、上 部筐体 61の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 ヽても同様な効果が得られる。
[0254] さらに、終端回路 82, 83, 84のインピーダンスを 50 Ωと設定している力 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い 場合に相関係数が 0. 05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。
[0255] また、第 3実施形態においては、板状導体 64, 65, 66の組み合わせの選択手段と して、携帯無線機 60の傾きに基づいて決定した例について説明したが、この選択方 法に限らな 、で、スループット高 、アンテナの組み合わせを選択する方法としてもよ い。
[0256] 本出願は、 2005年 1月 21日出願の日本特許出願 (特願 2005-014114)に基づくも のであり、それら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
[0257] 本発明に係る携帯無線機は、使用者が携帯無線機を使用する様々な状態でアン テナ間の相関係数を低くして高速及び大容量通信を確保することで携帯無線機の 高性能化に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 筐体に第 1アンテナ素子及び第 2アンテナ素子を、所定の間隔をおいて互いに平 行に備え、
前記第 1アンテナ素子の素子長を半波長より僅かに異なるように設定し、 前記第 2アンテナ素子の素子長を前記第 1アンテナ素子の素子長とは僅かに異な るように設定し、
前記第 1アンテナ素子とそれに接続された第 1無線回路部とを第 1通信系統とし、 前記第 2アンテナ素子とそれに接続された第 2無線回路部とを第 2通信系統として空 間的相関が低い無線通信系としてそれぞれ動作することを特徴とする携帯無線機。
[2] 前記第 1アンテナ素子及び前記第 2アンテナ素子を前記筐体のグランド電位に対し て不平衡給電することを特徴とする請求項 1記載の携帯無線機。
[3] 前記第 1アンテナ素子と前記第 2アンテナ素子のいずれか一方の素子長が半波長 より僅かに長ぐ
他方の素子長が半波長より僅かに短く設定されたことを特徴とする請求項 1又は 2 記載の携帯無線機。
[4] 筐体に第 1アンテナ素子、第 2アンテナ素子及び第 3アンテナ素子を備え、
前記第 1アンテナ素子の素子長を半波長より僅かに異なるように設定し、 前記第 2アンテナ素子及び前記第 3アンテナ素子の素子長を前記第 1アンテナ素 子の素子長とは僅かに異なるように設定し、
前記筐体の厚み方向に、前記第 1アンテナ素子及び前記第 2アンテナ素子を所定 の間隔をお 、て互 ヽに平行に配置し、
前記筐体の幅方向に、前記第 1アンテナ素子及び前記第 3アンテナ素子を所定の 間隔をお 、て互 、に平行に配置し、
前記第 1アンテナ素子とそれに接続された第 1無線回路部とを第 1通信系統とし、 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て第 2 無線回路部に接続する選択手段を備え、
前記選択手段を制御する制御手段を備え、
選択されたいずれか一方の前記アンテナ素子とそれに接続された前記第 2無線回 路部を第 2通信系統とし、
前記第 1通信系統及び前記第 2通信系統が、それぞれ空間的相関が低い無線通 信系として動作することを特徴とする携帯無線機。
[5] 前記第 1アンテナ素子と前記第 2アンテナ素子及び前記第 3アンテナ素子のいず れか一方の素子長が半波長より長ぐ
他方の素子長が半波長より僅かに短く設定されることを特徴とする請求項 4記載の 携帯無線機。
[6] 第 1の筐体と第 2の筐体とをヒンジ部で回動自在に連結し、
前記第 1の筐体内の筐体長辺に沿って第 1板状導体を備え、
前記第 1の筐体内の前記第 1板状導体に離間させ、筐体長辺に沿って第 2板状導 体及び第 3板状導体を備え、
前記第 1板状導体の導体長を半波長より僅かに異なるように設定し、
前記第 2板状導体の導体長を前記第 1板状導体の導体長とは僅かに異なるように 設定し、
前記第 3板状導体の導体長を前記第 2板状導体の導体長とは僅かに異なるように 設定し、
前記第 2の筐体内部に設けられ、回路基板にグランドパターンを備え、 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 、ずれか一組を選択する選択手 段を備え、
前記選択手段を制御する制御手段を備え、
選択された一組のいずれか一方の前記板状導体とそれに接続された第 1無線回路 部を第 1通信系統とし、また、他方の前記板状導体とそれに接続された第 2無線回路 部を第 2通信系統とし、それぞれの系統が、空間的相関が低い無線通信系として動 作することを特徴とする携帯無線機。
[7] 前記第 1板状導体及び前記第 2板状導体と前記第 3板状導体の 、ずれか一方の 導体長が半波長より僅かに長ぐ
他方の導体長が半波長より僅かに短く設定されたことを特徴とする請求項 6記載の 携帯無線機。
[8] 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 4、 5、 6又は 7記載の携帯無線機。
[9] 前記選択手段によって選択されな!ヽ板状導体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 4、 5、 6又は 7記載 の携帯無線機。
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