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Patent Searching and Data


Title:
FLAT ANTENNA DEVICE AND COMMUNICATION EQUIPMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/130775
Kind Code:
A1
Abstract:
A flat antenna device is provided with a plurality of flat antennas having directivity so that they can be folded. In the plurality of flat antennas, an angle between the adjacent flat antennas is adjusted to control the directivity for rating or receiving radio waves. Further, they radiate or receive a radio wave from or on planes on both sides when folded.

Inventors:
KURAMOTO AKIO (JP)
ENDOU NOBUHIRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/057925
Publication Date:
October 29, 2009
Filing Date:
April 24, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NEC CORP (JP)
KURAMOTO AKIO (JP)
ENDOU NOBUHIRO (JP)
International Classes:
H01Q1/12; H01Q3/02; H01Q13/08; H01Q21/28
Foreign References:
JPH1051215A1998-02-20
JP2000114869A2000-04-21
JPH04170805A1992-06-18
JP2007180819A2007-07-12
JPH07106820A1995-04-21
Attorney, Agent or Firm:
YAMASHITA, Johei (JP)
Jouhei Yamashita (JP)
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Claims:
 指向性を有する複数の平面アンテナを折りたたみ可能に備える平面アンテナ装置であって、
 前記複数の平面アンテナは、隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信することを特徴とする平面アンテナ装置。
 前記複数の平面アンテナを放射又は受信する面が外側になるように同一平面側に折りたたむことを特徴とする請求項1記載の平面アンテナ装置。
 前記複数の平面アンテナは、前記隣り合う平面アンテナ間の角度が可変に接続されると共に、それぞれ独立した給電手段を備え、それぞれ独立したアンテナとして機能し、前記複数の平面アンテナで複数のデータの送受信を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の平面アンテナ装置。
 前記給電手段は、それぞれ独立したコネクタを備えることを特徴とする請求項3記載の平面アンテナ装置。
 前記給電手段は、それぞれ独立して接続される同軸ケーブルを備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の平面アンテナ装置。
 前記複数の平面アンテナは、3枚で構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の平面アンテナ装置。
 前記複数の平面アンテナは、4枚で構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の平面アンテナ装置。
 前記複数の平面アンテナは、接続部を介して前記隣り合う平面アンテナの角度を可変に接続されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の平面アンテナ装置。
 前記接続部は、前記隣り合う平面アンテナの側面に備えられていることを特徴とする請求項8記載の平面アンテナ装置。
 前記接続部は、前記隣り合う平面アンテナの表面又は背面に備えられていることを特徴とする請求項8記載の平面アンテナ装置。
 前記接続部は、蝶番で構成されることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の平面アンテナ装置。
 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の平面アンテナ装置と、
 前記平面アンテナ装置が備える複数の平面アンテナに接続可能なアンテナ接続端子とを有することを特徴とする通信装置。
 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の平面アンテナ装置と、
 前記平面アンテナ装置が備える複数の平面アンテナに独立して接続可能な複数のアンテナ接続端子とを有することを特徴とする通信装置。
Description:
平面アンテナ装置及び通信装置

 本発明は、平面状のアンテナに係り、特 複数の平面アンテナを組み合わせて指向性 可変できるアンテナ構成に関する。

 近年、PDA(Personal
Digital Assistant)端末や携帯電話端末など無線 信によって情報を送受する機器は、端末の ンテナ性能によって、情報伝送速度が大き 左右される。特に、携帯電話では、端末側 、基地局アンテナが直接見通せる場所にい 場合と、ビルの陰や屋内などの基地局アン ナから直接見通せない場所にいる場合では 回線品質が大きく異なる。このことは、WiMAX (Worldwide
Interoperability for Microwave Access)技術を用いた 信においても同様である。

 このような場合、上記の端末に外部アン ナを接続し、その外部アンテナを、基地局 ンテナが見通せるような電波の強い場所に くことができれば、通信品質を改善するこ ができる。また、この外部アンテナは、使 場所によって、鋭い指向性を持つ方が良い 合と、ブロードな指向性を持つ方が良い場 と、無指向性である方が良い場合とがある

 例えば、外部アンテナを基地局が見通せ 場所に置ける場合は、アンテナの指向性を 地局側に向けることができるので、鋭い指 性で高い利得を持つアンテナが良い。また 基地局が見通せるかどうかは不明でも、何 なく電波の強い方向がわかる場合は、ブロ ドな指向性のアンテナが有効である。さら 、全く、どこから電波が飛んでくるか不明 場合は、無指向性のアンテナが便利である

 したがって、使用する外部アンテナは、 れらの指向性を簡単に変える機能を持って ると便利である。さらに、この外部アンテ は、コンパクトで平面状であれば、携帯時 は、カバン等に入れて持ち歩きやすい。

 さらに、使用する外部アンテナは、複数 アンテナを独立に接続することができれば MIMO(Multi Input Multi Output)技術を用いた通信 も対応が可能である。MIMOを使用する状況は 、多数の反射波が存在する場合に、複数のア ンテナを用いて多数の反射波を利用して通信 することで通信品質や通信速度を向上させる ことができる状況であるため、それぞれのア ンテナを独立に用いることで、MIMO技術を有 に用いて、通信品質や通信速度を改善する とが可能になる。

 図23(a)及び(b)は、上記の外部アンテナに 連するアンテナ装置を説明するものである

 図23(a)に示す関連技術のアンテナ装置は モノポール状のアンテナ(以下、モノポール ンテナ)100を同軸ケーブル101に接続し、その 同軸ケーブル101の先端に同軸コネクタ102を取 り付けたものである。このモノポールアンテ ナ100は、水平面内にドーナツ状の無指向性の 指向性d11を有する。

 図23(b)に示す関連技術のアンテナ装置は 平面状の薄型のアンテナ(以下、平面アンテ )200を同軸ケーブル201に接続し、その同軸ケ ーブル201の先端に同軸コネクタ202を取り付け たものである。この平面アンテナ200は、単一 の方向に指向性d21を有する。一般に、平面ア ンテナ200では、平面の面積の小さなものは利 得が小さくブロードな指向性を有し、平面の 面積が大きなものは利得が大きく尖鋭な指向 性を有する。

 上記に関連して、引用文献1には、少なく とも1つの表面に放射素子を有する薄い副ア テナ部を折りたたみ可能に複数枚結合し、 納時には副アンテナ部を折りたたみ、使用 には副アンテナ部を展開して通信可能に構 したアンテナ装置が開示されている。これ よれば、無線基地局の方向が不明な場合で 無線基地局の方向にビームを向けることが きる小型のアンテナ装置が提供可能とされ いる。

 また、引用文献2には、無線装置に内蔵され るアンテナ装置として、複数の平面アンテナ を、その主放射方向がそれぞれ異なる方向に 向くように配置し、複数の平面アンテナの給 電点と高周波スイッチを接続し、高周波スイ ッチの切り替えにより、動作させる平面アン テナを選択することで放射指向性を切り替え るようにしたものが開示されている。これに よれば、無線装置に内蔵される指向性制御ア ンテナ装置を簡単な構成で実現可能とされて いる。

特開平10-051215号公報

特開2000-068729号公報

 図23(a)に示す関連技術のアンテナ装置は 無指向性のモノポールアンテナ100を用いた のであるため、指向性を可変し、かつ、コ パクトな携帯性を有する利便性の高い外部 ンテナとして用いることができない。また 図23(a)のアンテナ装置は、複数のアンテナを 独立に接続するものではないため、MIMO技術 用いた通信に使用することはできず、多数 反射波が存在する場合に、複数のアンテナ 用いて多数の反射波を利用して通信するこ で通信品質や通信速度を向上させることが きない。

 また、図23(b)に示す関連技術のアンテナ 置は、単一方向に指向性を持つ平面アンテ 200を用いたものであるため、上記と同様に 指向性を可変し、かつ、コンパクトな携帯 を有する利便性の高い外部アンテナとして いることができない。また、図23(b)のアンテ ナ装置も、上記と同様に、複数のアンテナを 独立に接続するものではないため、MIMO技術 用いた通信に使用することはできず、多数 反射波が存在する場合に、複数のアンテナ 用いて多数の反射波を利用して通信するこ で通信品質や通信速度を向上させることが きない。

 一方、特許文献1のアンテナ装置では、収 納時には副アンテナ部を折りたたみ、使用時 には副アンテナ部を展開して通信可能に構成 しているため、小型化可能な構造とすること ができる一方、折りたたみ時に電波を放射又 は受信する面を内側にして折りたたむ構造で あるため、折りたたみ時に一面からしか電波 を受信できず、折りたたみ時の受信状態を向 上させることができない。また、特許文献1 アンテナ装置も、上記と同様に、複数のア テナを独立に接続するものではないため、MI MO技術を用いた通信に使用することはできず 多数の反射波が存在する場合に、複数のア テナを用いて多数の反射波を利用して通信 ることで通信品質や通信速度を向上させる とができない。

 さらに、特許文献2のアンテナ装置では、 主放射方向が異なる複数の平面アンテナを選 択して指向性を切り替える構成であるため、 指向性を可変とすることができる一方、複数 のアンテナを独立に接続するものではないた め、MIMO技術を用いた通信に使用することは きず、多数の反射波が存在する場合に、複 のアンテナを用いて多数の反射波を利用し 通信することで通信品質や通信速度を向上 せることができない。

 本発明の目的は、上述した課題を解決す もので、指向性を可変することができ、コ パクトな携帯性を有し、折りたたみ時の受 状態を向上させることができ、MIMO技術を用 いた通信にも使用できる、利便性の高い平面 アンテナ装置を提供することにある。

 上記目的を達成するため、本発明に係る 面アンテナ装置は、指向性を有する複数の 面アンテナを折りたたみ可能に備える。複 の平面アンテナは、隣り合う平面アンテナ 角度が調整されることによって指向性を制 されて、電波を放射又は受信すると共に、 りたたみ時に両側の平面から電波を放射又 受信する。

 本発明によれば、指向性を可変すること でき、コンパクトな携帯性を有し、折りた み時の受信状態を向上させることができ、M IMO技術を用いた通信にも使用できる、利便性 の高い平面アンテナ装置を提供することがで きる。

本発明の第1の実施例に係る平面アンテ ナ装置の構成を示す斜視図である。 (a)は図1の第1平面アンテナを構成する 体、カバー、及びプリント基板の構造を示 断面図、(a)はその筐体の斜視図、(c)はその バーの斜視図である。 (a)は図1の第1平面アンテナのプリント 板の表面側の構造を示す正面図、(b)はその 面側の構造を示す背面図である。 (a)は図1の第2平面アンテナのプリント 板の表面側の構造を示す正面図、(b)はその 面側の構造を示す背面図である。 図1の第2平面アンテナのプリント基板 第1同軸ケーブルとの接続構造を示す斜視図 ある。 (a)は図1の平面アンテナ装置の第1の使 方法を説明する斜視図、(b)はその指向性を す図である。 (a)は図1の平面アンテナ装置の第2の使 方法を説明する斜視図、(b)はその指向性を す図である。 (a)は図1の平面アンテナ装置の第3の使 方法を説明する斜視図、(b)はその指向性を す図である。 本発明の第2の実施例に係る平面アンテ ナ装置の構成を示す斜視図である。 図9の第1、第2平面アンテナと第1同軸 ーブルとの接続構造を示す斜視図である。 (a)は本発明の第3の実施例に係る平面 ンテナ装置の構成を示す斜視図、(b)はその 軸ケーブルの接続構造を示す部分背面図で る。 本発明の第4の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 (a)は図12の第1平面アンテナのプリント 基板の表面側の構造を示す正面図、(b)は図12 第2平面アンテナのプリント基板の表面側の 構造を示す正面図である。 (a)は図12の第1接続用プリント基板の表 面側の構造を示す正面図、(b)はその裏面側の 構造を示す背面図、(c)は図12の第2接続用プリ ント基板の表面側の構造を示す正面図、(d)は その裏面側の構造を示す背面図である。 図12の第1、第2平面アンテナの互いの リント基板の接続構造を示す正面図である 本発明の第5の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第6の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第7の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第8の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第9の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第10の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第11の実施例に係る平面アン ナ装置の構成を示す斜視図である。 (a)は関連技術のモノポールアンテナを 用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図、(b) は関連技術の平面アンテナを用いたアンテナ 装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

 1 平面アンテナ装置(折りたたみ平面アンテ ナ)
 2 第1連結部
 3 足部
 4 第2連結部
 5 第1同軸ケーブル
 6 第2同軸ケーブル
 7 コネクタ
 10~30 第1~第3平面アンテナ
 31 第4平面アンテナ

 以下、本発明に係る平面アンテナ装置及 通信装置の実施の形態について、図面を参 して詳細に説明する。

 本実施の形態に係る平面アンテナ装置は WiMAX端末、PDA端末や携帯電話などの通信端 の外部アンテナとして用いるものである。 の平面アンテナ装置は、平面状のアンテナ( 面アンテナ)を複数接続し、それらを1枚の 面に折りたたみ可能な構造としている。そ ぞれの平面アンテナは、ブロードな指向性 有し、隣り合う平面アンテナの回転角度が 意に調整されることによって指向性を制御 れて、電波を放射又は受信すると共に、折 たたみ時に両側の平面から電波を放射又は 信する。

 この構造により、それぞれの平面アンテ を同じ向きに調節すれば、先鋭な指向性を し、かつ、利得の高い平面アンテナ装置が 成できる。また、それぞれの平面アンテナ 角度を調整して、上面側から見て円周状、 なわち、平面アンテナが2枚の時は背中合わ せの状態に、3枚の時は上面側から見て三角 状に、4枚のときは上面側から見て正方形状 、それぞれ配置すれば、無指向性を形成す ことができる。

 本実施の形態によれば、平面状のアンテ を複数接続し、それらを1枚の平面に折りた たみ可能な構造とし、隣り合う平面アンテナ の角度が調整されることによって指向性を制 御されて、電波を放射又は受信すると共に、 折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又 は受信する構成としたため、それぞれの平面 アンテナの方向を調整して、1)指向性を可変 き、2)コンパクトで平面状に収納できる、3) MIMO技術を用いた通信にも使用できる、利便 の高い外部アンテナを提供することができ 。

 図1は、本発明の第1の実施例に係る平面 ンテナ装置の構成を示す斜視図であり、そ 背面(裏面)側からみたものである。

 図1に示す平面アンテナ装置を構成する折 りたたみ平面アンテナ1は、指向性を有する3 の平面アンテナ、すなわち中央部側の第1平 面アンテナ10、左端部側の第2平面アンテナ20 及び右端部側の第3平面アンテナを折りたた み可能に備える。第1~第3平面アンテナ10~30は 第1連結部(接続部)2により隣り合う平面アン テナの角度が調整されることによって指向性 を制御されて、電波を放射又は受信すると共 に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放 射又は受信する。

 第1~第3平面アンテナ10~30は、矩形(長方形) の外形を有する平板状(平面状)部材で構成さ 、厚さt、幅w、高さhの寸法に設定されてい 。この第1~第3平面アンテナ10~30は、正面(前 )側の表面p11、p21、p31と、背面側の裏面p12、 p22、p32と、上部側の上部側面(上面)p13、p23、p 33と、下部(底部)側の下部側面(底面)p14、p24、 p34と、左側面p15、p25、p35と、右側面p16、p26、 p36とを有している。なお、図の例では、説明 の都合上、幅方向(左右方向、短手方向)をx方 向、高さ方向(上下方向、長手方向)をy方向、 その厚さ方向(奥行き方向)をz方向と表記して いる。この場合、x方向とz方向とで規定され xz面が水平方向に沿った面、y方向とz方向と で規定されるyz面が垂直方向に沿った面にそ ぞれ対応する。

 第1連結部2は、第1平面アンテナ10及び第2 面アンテナ20の間と、第1平面アンテナ10及 第3平面アンテナ30の間とをそれぞれ連結し 第1~第3平面アンテナ10~30を、水平方向(図中 点線矢印a1の方向参照)に折りたたんだり、 対的な設置角度を任意に設定したりするこ ができるように蝶番(ヒンジ)等の回転可動可 能な構造となっている。本実施例では、第1 結部2は、第1~第3平面アンテナ10~30の裏面p12~p 32側に配置されているが、その配置場所はこ に限らず、表面p11~p31側に配置されてもよく 、後述するように、第1平面アンテナ10の左側 面p15及び第2平面アンテナ20の右側面p26の間と 、第1平面アンテナ10の右側面p16及び第3平面 ンテナ30の左側面p35の間とに配置されてもよ い。

 第2及び第3平面アンテナ20及び30には、折 たたみ平面アンテナ1自身が倒れないように 、足部3が第2連結部4によって付加されている 。第2連結部4は、足部3を折りたたんで収納で きるように、水平方向(図中の点線矢印a2の方 向参照)に回転可動可能な蝶番(ヒンジ)等の構 造になっている。足部3は、第1~第3平面アン ナ10~30の底面p14、p24、p34が平面状で、十分安 定に自立できるならば不要である。

 第2及び第3平面アンテナ20及び30からは、 れぞれ第1同軸ケーブル5が伸び、それぞれ 1平面アンテナ10に接続される。そして、第1 面アンテナ10には、第2同軸ケーブル6が接続 され、その先端には、コネクタ7が設けられ いる。コネクタ7は、通信装置(非図示)側の ンテナ接続端子に接続される。本実施例で 、第1、第2同軸ケーブル5、6、コネクタ7が給 電手段を構成している。

 上記構成において、第2及び第3平面アン ナ20及び30で受信された電波は、いったん第1 平面アンテナ10内の給電回路(非図示)に取り まれ、第1平面アンテナ10で受信した電波と 位相で合成され、第2同軸ケーブル6に伝送さ れ、第1同軸ケーブル5を介してコネクタ7に出 力される。同様に、送信の場合も、コネクタ 7から給電された送信電力は、同位相で第1~第 3平面アンテナ10~30から放射される(図1中の放 方向d1~d3参照)。

 図2(a)~(c)は、第1平面アンテナ10の内部構 を示している。第1平面アンテナ10は、表面p1 1側の凹状の筐体11と、その内部に配置される プリント基板12と、裏面p12側のカバー13とを している。筐体11は、誘電体、例えば、ポリ カーネイトやアクリルなどのプラスチック等 から構成される。プリント基板12は、その表 12aに、平面アンテナの放射素子や給電線路 してのマイクロストリップラインがエッチ グによって形成されている(後述の図3(a)参 )。カバー13は、プリント基板12の背面12bのふ たに相当する部分であり、金属のような導体 でも、プラスチックのような誘電体でも使用 可能である。カバー13には、第1、第2同軸ケ ブル5、6を通す穴14が設けられている。図1の 第2、第3平面アンテナ20、30も構造的には同様 である。

 図3(a)及び(b)は、第1平面アンテナ10に用い られるプリント基板12の詳細構造を示してい 。図3(a)はプリント基板12の表面12a、図3(b)は その裏面12bをそれぞれ示す。

 プリント基板12の表面12aには、図3(a)に示 ように、4つのパッチアンテナ15と、マイク ストリップライン16と、グランド17とがエッ チング等により形成されている。グランド17 、複数(図中では4つ)のスルーホール18によ 、図3(b)に示す裏面12bの導体よりなるグラン 21に導通している。プリント基板12の下部に は、第1、第2同軸ケーブル5及び6の通る穴19が 形成されている。

 図4(a)及び(b)は、第2平面アンテナ20に用い られるプリント基板22の詳細構造を示してい 。図4(a)はプリント基板22の表面22a、図3(b)は プリント基板22の裏面22bをそれぞれ示す。

 プリント基板22には、図4(a)に示すように その表面22aに、4つのパッチアンテナ23と、 イクロストリップライン24と、グランド25と がエッチング等により形成されている。グラ ンド25は、複数のスルーホール26により、図4( b)に示す裏面22aの導体よりなるグランド27に 通している。プリント基板22の下部には、第 1同軸ケーブル5の通る穴28が形成されている 第3平面アンテナ30に用いられるプリント基 は、図4(a)及び(b)に示すプリント基板22と線 称の構造となっている。

 図5は、第2平面アンテナ20のプリント基板 22と第1同軸ケーブル5との接続構造を示した のである。第1同軸ケーブル5の第2平面アン ナ20への接続側端は、カバー23の穴29を通し さらにプリント基板22のグランド27のある側 ら通し、プリント基板22の表面22a側で接続 れる。表面22a側は、第1同軸ケーブル5の同軸 外部導体40をグランド25にハンダ付けし、同 中心導体41をマイクロストリップライン24に ンダ付けで接続する。プリント基板22とカ ー23は、図2のように、筐体11を前面にして組 み立てる。

 図6(a)及び(b)は、本実施例の第1の使用方 を示したものである。第1~第3平面アンテナ10 ~30は、それぞれそのブロードな放射指向性d10 ~d30を有している。これらが、図6(a)の置き方 ように同じ方向d1~d3に向けられ、同位相で 成されることにより、図6(b)に示すように、 向性d40のようなシャープで高利得な特性が られる。したがって、電波の強い方向など わかるときは、図6(a)及び(b)のように使用す ることで、通信品質を向上させることができ る。

 図7(a)及び(b)は、本実施例の第2の使用方 を示したものである。図6の説明同様に、第1 ~第3平面アンテナ10~30は、それぞれそのブロ ドな放射指向性d10~d30を有している。これら 、図7(a)のように、コの字状に置かれた場合 、第1~第3平面アンテナ10~30の電波は、それぞ 正対する方向d1~d3に放射されるが、それぞ がブロードな放射指向性を有しているため 隣接するアンテナの境目の角度でも、最大 より、概ね3~4dB程度と、利得がわずかに落ち る程度にとどまる。この劣化具合は、平面ア ンテナの大きさと利得、ビーム幅で決まるの で、平面アンテナの大きさにより異なる。

 一方、この境目の方向では、隣接する2つ の平面アンテナの指向性が合成されるので、 結果として、利得は2倍の3dBが増加すること なり、結局、この境目の方向での利得は、 面アンテナ正面方向とあまり変わらない値 なる。そのように考えると、結局は、図7(b) 、概ね270度の方向をカバーできる指向性d10~ d30が形成できる。

 図8(a)及び(b)は、本実施例の第3の使用方 を示したものである。図6の説明同様に、第1 ~第3平面アンテナ10~30は、それぞれそのブロ ドな放射指向性d10~d30を有している。しかし これらが、図8(a)のように、三角形状に置か れた場合、第1~第3平面アンテナ10~30の電波は それぞれ正対する方向d1~d3に放射されるが それぞれの指向性がブロードなため、隣接 るアンテナの境目の角度でも、最大値より 概ね4~5dB程度と、利得がわずかに落ちる程度 にとどまる。この劣化具合は、平面アンテナ の大きさと利得、ビーム幅で決まるので、平 面アンテナの大きさにより異なる。

 一方、この境目の方向では、隣接する2つ の平面アンテナの指向性が合成されるので、 結果として、利得は2倍の3dBが増加すること なり、結局、この境目の方向での利得は、 面アンテナ正面方向とあまり変わらないか ずかに劣化する程度の値となる。そして、 局は、図8(b)で、概ね360度の方向をカバーで る指向性d10~d30が形成できる。

 図7及び図8の使用方法は、強い電波がど 方向からくるかわからない場合や、室内な で、反射した多数の電波を多く受信したい 合に有効である。

 図9は、本発明の第2の実施例に係る平面 ンテナ装置の構成を示す斜視図であり、そ 背面(裏面)側からみたものである。第1の実 例と同様の構成要素については、同一符号 付してその説明を省略する。

 図9は、図1の給電手段を構成している第1 軸ケーブル5に相当する同軸ケーブル51が、 1~第3平面アンテナ10~30の上部側面に配置さ ている構造になっている。この場合、第1同 ケーブル51の引き込み構造は、図10のように なっている。第1同軸ケーブル51は、第1及び 2平面アンテナ10及び20の上部側面に設けられ た穴52を通して、それぞれのプリント基板12 び22に導かれ、図5の同軸中心導体41と同軸外 部導体40とを接続した場合と同様に取り付け れる。

 図11(a)及び(b)は、本発明の第3の実施例に る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図で り、その背面(裏面)側からみたものである 第1の実施例と同様の構成要素については、 一符号を付してその説明を省略する。

 第1、第2の実施例の平面アンテナ装置は 図1、図9に示すように第1同軸ケ-ブル5が、外 側でまわりこむように接続されていたのに対 し、本実施例の平面アンテナ装置は、図11(a) び(b)に示すように、隣り合う平面アンテナ 、隣り合う側面部で給電手段を構成する第1 同軸ケーブル53を最短距離になるように接続 た構造である。第1平面アンテナ10は、隣り う第2、第3平面アンテナ20、30との間で、そ ぞれ第1同軸ケ-ブル53によって接続されてい る。本実施例では、第1同軸ケーブル53、第2 軸ケーブル6、コネクタ7が給電手段を構成し ている。

 図12は、本発明の第3の実施例に係る平面 ンテナ装置の構成を示す斜視図であり、そ 背面(裏面)側からみたものである。第1の実 例と同様の構成要素については、同一符号 付してその説明を省略する。

 第3の実施例の平面アンテナ装置は、図11( a)及び(b)に示すように、第1~第3平面アンテナ1 0~30が、第1同軸ケ-ブル53によって接続されて たのに対し、本実施例の平面アンテナ装置 、図12に示すように、フレキシブルな2つの 1、第2接続用プリント基板80、90で接続して る。すなわち、第1平面アンテナ10は、隣り う第2、第3平面アンテナ20、30との間で、第1 、第2接続用プリント基板80、90を介して接続 れている。本実施例では、第1、第2接続用 リント基板80、90、第2同軸ケーブル6、コネ タ7が給電手段を構成している。

 図13は、第1、第2平面アンテナ10、20に用 られるプリント基板12、22の表面12a、22a側の 造を示す。第1平面アンテナ10には、プリン 基板12が用いられ、第2平面アンテナ20には プリント基板22が用いられる。第1、第2平面 ンテナ10、20は、それぞれのプリント基板12 22の側面端に設けたグランド17a、25aと、第1 第2接続用プリント基板80、90とが接続され 。

 図14(a)は第1接続用プリント基板80の表面80a の構造を示す正面図、図14(b)はその裏面80b側 の構造を示す背面図、図14(c)は第2接続用プリ ント基板90の表面90a側の構造を示す正面図、 14(d)はその裏面90b側の構造を示す背面図で る。図15は、図13(a)、(b)に示す第1、第2平面 ンテナ10、20で用いられるプリント基板12、22 と、
図14(a)~(d)に示す第1、第2接続用プリント基板8 0、90との接続構造を示す。

 第1接続用プリント基板80は、折り曲げが 能なフレキシブルなプリント基板で構成さ る。その裏面80bは、図14(b)に示すように、 ランド83を構成する銅箔等の導体層が設けら れている。この第1接続用プリント基板80の左 右両端のグランド83を構成する銅箔面の一部 、図15に示すように、プリント基板12のグラ ンド17aと、プリント基板22のグランド25aとの れぞれの接続部分にハンダ付けされる。こ により、プリント基板12と22は物理的に接続 される。

 同様に、第2接続用プリント基板90も、折 曲げが可能なフレキシブルなプリント基板 構成されている。第2接続用プリント基板90 、図14(c)に示すように、表面90aにマイクロ トリップライン91が配置され、その左右端に スルーホール92が形成されている。そのスル ホール92は、図14(d)に示すように、第2接続 プリント基板90の裏面90b側に達し、導体のラ ンド94に導通している。また、第1接続用プリ ント基板90の裏面90b側には、図14(d)に示すよ に、導体のグランド93が先のランド94を避け 配置されている。

 第2接続用プリント基板90も、第1接続用プ リント基板80と同様に、グランド93の両端部 、図15に示すように、プリント基板12のグラ ド17と、プリント基板22のグランド25とのそ ぞれの接続部分にハンダ付けされる。また 第2接続用プリント基板90のランド94は、図15 に示すように、プリント基板12のマイクロス リップライン16の先端部とプリント基板22の マイクロストリップライン24の先端部とのそ ぞれにハンダ付けされる。これにより、第2 接続用プリント基板90を介して、プリント基 12と22とは、物理的にも電気的にも接続され る。

 図16は、本発明の第5の実施例に係る平面 ンテナ装置の構成を示す斜視図であり、そ 背面(裏面)側からみたものである。第1の実 例と同様の構成要素については、同一符号 付してその説明を省略する。

 本実施例の平面アンテナ装置は、3枚の第 1~第3平面アンテナ10~30が2つの第1連結部2によ て接続されている。第1連結部2は、図1と同 に、蝶番(ヒンジ)のような構造で構成され 第1~第3平面アンテナ10~30を水平方向(図中の 線矢印a1参照)に折りたたんだり、相対的な 置角度を任意に設定したりすることができ ように可動可能な構造になっている。

 本実施例と図1に示す第1の実施例との違 は、第1平面アンテナ10と、第2、第3平面アン テナ20、30とが第1同軸ケーブル5で直接的に接 続されず、一旦、それぞれの裏面側に設けた コネクタ55を介して、2本の第1同軸ケーブル54 によって電気的に接続されることである。

 本実施例では、2本の第1同軸ケーブル54の 一端側に設けたコネクタ54aからその他端側に 設けたコネクタ54bまでの長さは、通常、第1~ 3平面アンテナ10~30から放射される電波が同 相となるように設定される。しかし、本実 例の場合では、あえて長さの異なる第1同軸 ケーブル54を用いることで、3つの第1~第3平面 アンテナ10~30から放射される合成の指向性を 化させる、すなわち、ビーム幅を広げたり ビーム方向を右側または左側に向けたりす ことが可能になる。さらに、第2平面アンテ ナ20と第3平面アンテナ30とに独立した同軸ケ ブルで、MIMO通信で用いるアンテナとして使 用することが可能になる。

 図17は、本発明の第6の実施例に係る平面 ンテナ装置の構成を示す斜視図であり、そ 背面(裏面)側からみたものである。第1の実 例と同様の構成要素については、同一符号 付してその説明を省略する。

 本実施例の平面アンテナ装置は、一端側 3つのコネクタ62aを設け、他端側に1つのコ クタ62bを設け、1つのコネクタ62bに接続され 1本の同軸ケーブルを途中で3本に分岐させ 3つのコネクタ62aに接続した構造の同軸ケー ル61を備えている。そして、中央側の第1平 アンテナ10は、その裏面側に1つのコネクタ6 2を有し、第2、第3平面アンテナ20、30も、そ 裏面側にそれぞれ1つのコネクタ62を有して る。各コネクタ62は、同軸ケーブル61の一端 の3つのコネクタ62aにそれぞれ接続される。 すなわち、同軸ケーブル61の第1~第3平面アン ナ10~30へは、電力を3分配する機能をもった 軸ケーブル61によって給電する構造として る。この場合、第1~第3平面アンテナ10~30は、 それぞれ独立のアンテナとしても使用可能で 、3チャネルのMIMO通信に対応できる。

 図18(a)及び(b)は、本発明の第7の実施例に る平面アンテナ装置の構成を示すもので、 18(a)は平面アンテナ装置の展開時、図18(b)は 平面アンテナ装置を収納する場合の折りたた み時を示している。第1の実施例と同様の構 要素については、同一符号を付してその説 を省略する。

 本実施例の平面アンテナ装置は、図18(a) 示すように、3枚の平面アンテナ、すなわち 1、第2、第3平面アンテナ10、20、30が、それ れの側面で、2つの第1連結部2a、2bを介して れぞれ接続される。第1連結部2aは、第1~第3 面アンテナ10~30を図中の矢印a11、a12の順で りたたんだときに、第3平面アンテナ30の厚 分を第1、第2平面アンテナ10、20で挟み込み 能な寸法に設定される。すなわち、第1~第3 面アンテナ10~30の厚さtと、折りたたみ時の 1連結部2a、2bの厚さ方向(z方向)の寸法t1、t2 の関係は、t<t2<t1となる。これにより、 18(b)に示す折りたたみ時に平板状に収納す ことができ、これにより携帯性、利便性を り一層向上させることができる。

 また、本実施例では、折りたたみ時に、 1平面アンテナ10と第2平面アンテナ20の電波 放射面が図中の上側と下側に向くようにな ている。すなわち、折りたたみ時に、2つの 平面アンテナの電波の放射面が両側の表面( 面及び裏面)を向くので、折りたたみ時でも 低2面のアンテナが使用できる利点がある。 この場合は、折りたたみ時に平面アンテナ装 置の両面が放射面となるため、複数の平面ア ンテナを拡げて設置することが困難な場合、 例えば車内で使用する場合や携帯して使用す る場合等でも、折りたたんだ状態のままで平 面アンテナ装置の両面から受信でき、受信状 態を向上させることができる。

 図19(a)及び(b)は、本発明の第8の実施例に る平面アンテナ装置の構成を示すもので、 19(a)は平面アンテナ装置の展開時、図19(b)は 平面アンテナ装置を収納する場合の折りたた み時を示している。

 本実施例の平面アンテナ装置は、図19(a) 示すように、4枚の平面アンテナ、すなわち 1、第2、第3、第4平面アンテナ10、20、30、31 、これらを接続する3つの第1連結部2a、2b、2 cとを有している。第1~第4平面アンテナ10~31は 、隣り合う平面アンテナのそれぞれの側面で 、3つの第1連結部2a、2b、2cを介して回転可動 能に接続される。第1連結部2a、2bは、第1~第 4平面アンテナ10~31を図中の矢印a11、a12、a13の 順で折りたたんだときに、第3、第4平面アン ナ30、31の厚み分を第1、第2平面アンテナ10 20で挟み込み可能な寸法に設定される。すな わち、第1~第3平面アンテナ10~30の厚さtと、第 1連結部2a、2b、2cの折りたたみ時の厚さ方向(z 方向)の寸法t1、t2、t3との関係は、t<t3<t2& lt;t1となる。これにより、図19(b)に示す折り たみ時に平板状に収納することができ、こ により携帯性、利便性をより一層向上させ ことができる。

 また、本実施例では、第7の実施例と同様 に、折りたたみ時に、第1平面アンテナ10と第 1平面アンテナ20の電波の放射面が上側と下側 に向くようになっている。すなわち、折りた たみ時に、2つの平面アンテナ10、20の電波の 射面が両側の表面(前面及び裏面)を向くの 、折りたたみ時でも最低2面のアンテナが使 できる利点がある。この場合は、折りたた 時に平面アンテナ装置の両面が放射面とな ため、複数の平面アンテナを拡げて設置す ことが困難な場合、例えば車内で使用する 合や携帯して使用する場合等でも、折りた んだ状態のままで平面アンテナ装置の両面 ら受信でき、受信状態を向上させることが きる。

 図20は、本発明の第9の実施例に係る平面 ンテナ装置の構成を示す斜視図である。第1 の実施例と同様の構成要素については、同一 符号を付してその説明を省略する。

 本実施例の平面アンテナ装置は、特にMIMO 通信に有用なアンテナ構造であり、第1~第3平 面アンテナ10~30のそれぞれで信号を受信する め、第1~第3平面アンテナのそれぞれに独立 給電手段を構成する同軸ケーブル63を接続 、かつ、第1連結部2を介して折りたたむこと を可能としている。

 図20に示すように、第1~第3平面アンテナ10 ~30には、裏面側にそれぞれ独立の同軸コネク タ64が設けられる。各同軸コネクタ64には、 れぞれ独立の同軸ケーブル63の一端側に設け たコネクタ63aが接続される。各同軸ケーブル 63の他端側に設けたコネクタ63bは、通信装置( 非図示)側のアンテナ接続端子に接続される 通信装置側のアンテナ接続端子は、MIMOで使 する場合は複数設けられる。

 ここで、MIMOを使用する状況は、多数の反 射波が存在する場合に、複数のアンテナを用 いて多数の反射波を利用して通信することで 通信品質や通信速度を向上させることができ る状況であるため、本実施例のように、それ ぞれの平面アンテナを独立して使用すること で、MIMO技術を有効に用いて通信品質や通信 度を改善することが可能になる。

 なお、上記で、通信装置側のアンテナ接 端子が2つの場合は、3つの平面アンテナの ち、任意の2つを選べばよい。また、MIMOを用 いた通信では、使用する複数のアンテナ同士 の相関が小さいほうが有効であるため、前述 した第1の実施例の第1~第3の使用法(図6~図8)の ように、アンテナの向きをいろいろ調整する ことで、通信品質や通信速度のさらなる改善 が期待できる。

 また、本実施例の平面アンテナ装置をMIMO に用いる場合、特に、前述した第7、第8の実 例(図18、図19)の折りたたみ状態で使用する 、MIMOとしての効果をさらに発揮させること ができる。これは、アンテナの指向性が反対 方向を向いているため、互いのアンテナの相 関が小さくなるためである。このことから、 前述した第7、第8の実施例の平面アンテナ装 の折りたたみ時の使用では、本実施例のよ に平面アンテナ毎に独立した複数のコネク を設けて、MIMOとして使用する場合に大きな 効果が期待できる。

 図21は、本発明の第10の実施例に係る平面 アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、そ の背面(裏面)側からみたものである斜視図で る。第1の実施例と同様の構成要素について は、同一符号を付してその説明を省略する。

 本実施例の平面アンテナ装置は、第9の実 施例と同様に、MIMO通信に有用なアンテナ構 であり、第1~第3平面アンテナ10~30のそれぞれ で信号を受信するため、第1~第3平面アンテナ のそれぞれに独立の給電手段を構成する同軸 ケーブル65を接続し、かつ、第1連結部2を介 て折りたたむことを可能としたものである

 本実施例と第9の実施例との相違点は、第 1~第3平面アンテナ10~30の上部側面側にそれぞ 独立の同軸コネクタ66を設けた点にある。 なわち、図21に示すように、各同軸コネクタ 66には、それぞれ独立の同軸ケーブル65の一 側に設けたコネクタ65aが接続される。各同 ケーブル65の他端側に設けたコネクタ65bは、 通信装置(非図示)側のアンテナ接続端子に接 される。通信装置側のアンテナ接続端子は MIMOで使用する場合は複数設けられる。

 従って、本実施例でも、第9の実施例と同 様に、それぞれの平面アンテナを独立して使 用することで、MIMO技術を有効に用いて通信 質や通信速度を改善することが可能になる

 また、本実施例では、平面アンテナの上 側面側に独立の同軸コネクタを設けている め、第7、第8の実施例(図18、図19)のような りたたみ状態でより一層使用しやすくなり MIMOとしての効果をより一層発揮させること できる。これは、折りたたみ時にアンテナ 指向性が反対方向を向いているため、互い アンテナの相関が小さくなるためである。

 図22は、本発明の第11の実施例に係る平面 アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、そ の背面(裏面)側からみたものである。第1の実 施例と同様の構成要素については、同一符号 を付してその説明を省略する。

 本実施例の平面アンテナ装置は、第9、第 10の実施例と同様に、MIMO通信に有用なアンテ ナ構造であり、第1~第3平面アンテナ10~30のそ ぞれで信号を受信するため、第1~第3平面ア テナのそれぞれに独立の給電手段を構成す 同軸ケーブル67を接続し、かつ、第1連結部2 を介して折りたたむことを可能としたもので ある。

 本実施例と第10の実施例との相違点は、 1~第3平面アンテナ10~30の上部側面側に穴68を 成し、その穴68を通して、それぞれ独立の 軸コネクタ67の一端側(非図示)を内部のプリ ト基板に接続した点にある。すなわち、図2 2に示すように、第1~第3平面アンテナ10~30には 、上部側面側を通して、それぞれ独立の同軸 ケーブル67の一端側(非図示)が電気的に接続 れる。各同軸ケーブル67の他端側に設けたコ ネクタ67aは、通信装置(非図示)側のアンテナ 続端子に接続される。通信装置側のアンテ 接続端子は、MIMOで使用する場合は複数設け られる。

 従って、本実施例でも、第9、第10の実施 と同様に、それぞれの平面アンテナを独立 て使用することで、MIMO技術を有効に用いて 通信品質や通信速度を改善することが可能に なる。

 また、本実施例では、第10の実施例と同 に、平面アンテナの上部側面側に独立の同 コネクタを設けているため、第7、第8の実施 例(図18、図19)のような折りたたみ状態でより 一層使用しやすくなり、MIMOとしての効果を り一層発揮させることができる。

 さらに、本実施例では、第9、第10の実施 と比べると、平面アンテナに同軸コネクタ 設ける必要がない分、部品点数を削減する とができ、装置構成を簡素化することがで る。

 以上説明したように、上記各実施例によ ば、平面状のアンテナを複数接続し、それ を1枚の平面に折りたたみ可能な構造とし、 隣り合う平面アンテナの角度が調整されるこ とによって指向性を制御されて、電波を放射 又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の 平面から電波を放射又は受信する構成とした ことにより、それぞれの平面アンテナの方向 を調整して、1)指向性を可変でき、2)コンパ トで平面状に収納できる、3)MIMO技術を用い 通信にも使用できる、利便性の高い外部ア テナを提供することができる。

 なお、上記各実施例では、複数の平面ア テナが3枚又は4枚で構成される場合を説明 ているが、本発明はこれに限らず、2枚で構 されてもよく、又は4枚以上で構成されても よい。

 以上、実施の形態及び実施例を参照して 願発明を説明したが、本願発明は上記実施 形態及び実施例に限定されるものではない 本願発明の構成や詳細には、本願発明の範 内で当業者が理解し得る様々な変更をする とができる。

 本発明は、WiMAX技術を用いた端末用外部 ンテナ、無線LAN用外部アンテナ、携帯電話 外部アンテナ、PDAやパソコンなどの通信機 を有した端末の外部アンテナ、MIMO技術を用 た端末の外部アンテナ、その他、携帯端末 の外部アンテナ等の平面アンテナ装置に適 可能である。