情報端末用アンテナ
【課題】複数のアンテナの接近に伴うアイソレーションの劣化による受信信号の劣化を抑制する構造を備えた情報端末用アンテナを提供すること。
【解決手段】異なる周波数帯域であり異なる電力レベルの電波信号を受信する複数のアンテナ１，２と、複数のアンテナ１，２のうち受信電力の低い第１電波信号を受信する第１のアンテナ１の送出信号を増幅する少なくとも１つの信号増幅手段１０と、複数のアンテナ１，２のうち第１電波信号とは周波数が異なり且つ第１電波信号よりも受信電力の高い別の電波信号を受信する少なくとも１つの別のアンテナ２の送出信号と信号増幅手段１０の出力信号とを合成する少なくとも１つの信号合成手段１１を備え、かつ第１電波信号の利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑えるのに十分なアイソレーションを確保する。
【解決手段】異なる周波数帯域であり異なる電力レベルの電波信号を受信する複数のアンテナ１，２と、複数のアンテナ１，２のうち受信電力の低い第１電波信号を受信する第１のアンテナ１の送出信号を増幅する少なくとも１つの信号増幅手段１０と、複数のアンテナ１，２のうち第１電波信号とは周波数が異なり且つ第１電波信号よりも受信電力の高い別の電波信号を受信する少なくとも１つの別のアンテナ２の送出信号と信号増幅手段１０の出力信号とを合成する少なくとも１つの信号合成手段１１を備え、かつ第１電波信号の利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑えるのに十分なアイソレーションを確保する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報端末用アンテナに関し、より詳しくは、異なる周波数帯域の電波信号を受信する複数のアンテナを備えた情報端末用アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ―Ｄｉｇｉｔａｌ―Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）や携電話などに代表される情報端末は、音声通信向けの周波数帯を用いた文字情報サービスを提供したり、他の端末と情報をより高速にやりとりするために無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ―Ａｒｅａ―Ｎｅｔｗｏｒｋ）を搭載したり、位置情報を元にした天気情報やニュースを提供できるようにしたりするためにＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ―ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ―Ｓｙｓｔｅｍ）が搭載されるようになり、１つの端末で複数の無線メディアが利用できるようになってきた。これに伴って１つの端末に数多くのアンテナが搭載されるようになっている。
【０００３】
ＧＰＳに使用される電波は、中心周波数１．５７５４２ＭＨｚ（以下、１．５ＧＨｚ帯という）であり、また無線ＬＡＮに使用される周波数は、２．４〜２．５ＧＨｚ（以下、２．４５ＧＨｚ帯という）もしくは５．１５〜５．２５ＧＨｚ（以下、５．２ＧＨｚ帯という）である。
【０００４】
従来の端末は図１４に示すように、例えば無線ＬＡＮの送受信アンテナ３０と受信アンテナ３１がそれぞれ配置され、各々からケーブル３２ａ、３２ｂを引き出し、端末内に設けられた無線機（不図示）と接続されるダイバーシティ方式が取られている。さらに例えばＧＰＳアンテナのような異なる周波数帯の電波を受信するアンテナを、情報端末に搭載しようとすると、そもそも端末の小型化の要求から搭載スペースが少ないという問題の上に、端末の情報表示領域の拡大の要求からさらに搭載スペースの減少といった問題が起こり、アンテナの小型化が非常に求められている。
【０００５】
またアンテナでやりとりする信号は端末内に設けられた無線機と接続する必要があり、搭載されるアンテナの数だけケーブルを用いて配線しなければならない。一般的に高周波用のケーブルは高価であり、端末のコストアップに繋がる、さらに端末の組立工程においてケーブルの取り付けは非常に煩わしいものがあり、また組立工程におけるケーブルの損傷や、ヒンジ部を通るケーブルがヒンジ部の動作によって損傷してしまうといった問題まで起きている。そういった理由からケーブルをできるだけ少ない本数にすることが望まれている。そこで無線ＬＡＮの受信用アンテナとＧＰＳアンテナを一体にしてケーブルを省略することが考えられる。こういった構成では例えば特許文献１に記載されているように、電波信号を信号合成回路で合成した上で無線機へ送出する提案がされている。
【０００６】
特許文献１では、図１５に示すように、衛星からの情報を受信するアンテナ１０１の信号送出端子と地上からの情報を受信するアンテナ１０２の信号送出端子をライン１０３を介して接続するとともに、ライン１０３の途中に信号送出ケーブル１０４を取り付ける構造が記載されている。また、衛星からの受信信号は地上からの受信信号に比べて電力レベルが低いので、衛星からの情報を受信するアンテナ１０１の信号送出端子には２つの増幅器１０５、１０６が直列に接続されている。さらに、ライン１０３中において、初段の増幅器１０５の信号送出端にはフィルタ１０７が直列に接続され、地上からの情報を受信するアンテナ１０２の信号送出端には発振を防止するためのフィルタ１０８が直列に接続され、また、後段の増幅器１０６と地上からの情報を受信するアンテナ１０２側のフィルタ１０８のそれぞれの信号送出端には直流成分をカットするキャパシタ１０９，１１０が直列に接続されている。
【特許文献１】特開平９−１３９６２５号公報
【特許文献２】特開２００４−２３６０１４号公報
【非特許文献１】１９９６年電子情報通信学会総合大会講演論文集 分冊１ 第６１０、６１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１５に示した情報端末用アンテナにおいて、周波数の異なる２つのアンテナ１０１，１０２を接続する場合に生じる発振はフィルタ１０８により防止できる。
【０００８】
しかし、同一基板上で２つのアンテナ１０１，１０２同士の接近や一体化・小型化にともない、アンテナ間アイソレーションが劣化して１０ｄＢ程度しか確保できず、技術的解決をはかっても１８ｄＢしか取れない。複数のアンテナパターンを同一平面上に形成すると、アンテナパターン間のアイソレーションが取りづらくなることは特許文献２にも記載されている。実際に発明者らはサンプル数２０個で、３２ｍｍ角の大きさの誘電体基板上に複数の信号(１．５ＧＨｚ帯と２．５ＧＨｚ帯)を受信できるパッチを配置してアンテナ間アイソレーションを実際に測定した。その結果、平均値は１８．３ｄＢで標準偏差は１.４ｄＢとなった。
これにより、増幅器１０５，１０６により増幅された信号がライン１０３を介して地上からの情報を受信するアンテナ１０２に回り込んで外部に放射され、さらに衛星からの情報を受信するアンテナ１０１に入射することになるので、例えば衛星からの情報を受信するアンテナがＧＰＳ用である場合、測距誤差に繋がるという問題があった。
【０００９】
特に、増幅器１０５，１０６の増幅度が例えば３０ｄＢ、４０ｄＢと高く要求される場合にアンテナ間アイソレーション劣化の問題が顕著に現れてくる。そのようなアイソレーションの劣化は、例えば上記の非特許文献１に記載されているようなマルチパスの影響に似た受信信号の劣化として現れる。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、複数のアンテナの接近や一体化に伴うアイソレーションの劣化による受信信号の劣化を抑制する構造を備えた情報端末用アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための本発明の第１の態様に係る情報端末用アンテナは、異なる周波数帯域であり異なる電力レベルの電波信号を受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうち受信電力の低い第１電波信号を受信する第１のアンテナの送出信号を増幅する少なくとも１つの信号増幅手段と、前記複数のアンテナのうち前記第１電波信号とは周波数が異なり且つ前記第１電波信号よりも受信電力の高い別の電波信号を受信する少なくとも１つの別のアンテナの送出信号と前記信号増幅手段の出力信号とを合成する少なくとも１つの信号合成手段を備え、かつ前記第１電波信号の利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑えるのに十分なアイソレーションが確保されている。
【００１２】
本発明の第２の態様に係る情報端末用アンテナは、第１の態様において、前記信号増幅手段及び前記信号合成手段を通さずに前記別のアンテナから前記第１のアンテナへ至る経路のアイソレーションをＸ（ｄＢ）とし、さらに、前記第１のアンテナの信号送出端から前記信号増幅手段を介して前記信号合成手段における前記別のアンテナが接続される入力端へのループ利得をＹ（ｄＢ）とした場合に、Ｘ≦１８（ｄＢ）且つＸ−Ｙ≧２５（ｄＢ）の関係が成立することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る情報端末用アンテナは、第１、第２の態様において、前記信号合成手段は、少なくとも１つの共振器を持つハイパスフィルタとローパスフィルタの組合せにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る情報端末用アンテナは、第１、第２の態様において、前記信号合成器は、少なくとも１つの共振器を持つフィルタとウィルキンソン型電力合成器の組合せにより構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の態様に係る情報端末用アンテナは、第１乃至第４のいずれか１つの態様において、複数の前記アンテナはそれぞれ平面パッチアンテナであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る情報端末用アンテナは、第１乃至第５のいずれか１つの態様において、前記第１のアンテナは衛星通信を利用した信号を受信するアンテナであり、前記別のアンテナは地上波信号を受信するアンテナであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アンテナの小型化による複数のアンテナ間のアイソレーションの劣化があっても、アンテナ装置としての特性劣化を容易に抑えることができ、情報端末用アンテナの小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明者は、ＧＰＳ用アンテナと無線ＬＡＮ用アンテナを同一基板上に形成した情報端末用アンテナを用意した。そして、ＧＰＳ用アンテナで受信した電波信号を増幅し、無線ＬＡＮ用アンテナに回り込ませてさらにＧＰＳ用アンテナに入射させ、この場合の１．５ＧＨｚ帯の利得−周波数特性を調べたところ、図１６の実線に示すような測定結果が得られた。
【００１９】
その結果によれば、破線で示した理想的な特性線に対して、実線で示した実測の特性線には利得−周波数特性にリップルが現れ、これにより情報端末用アンテナ内でＧＰＳ信号が劣化することがわかった。即ち、そのリップルの発生は、ＧＰＳ受信信号が劣化する要因の１つであることが明らかになった。
【００２０】
そこで、そのリップルを小さくする本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態を示す情報端末用アンテナを示す外観を示す斜視図、図２は、その等価回路図である。
【００２２】
図１において、ＧＰＳに使用される周波数１．５ＧＨｚ帯の電波を受信する第１のアンテナ１と、無線ＬＡＮに使用される周波数２．４５ＧＨｚ帯の電波を受信する第２のアンテナ２が誘電体基板３上に形成されている。また、誘電体基板３の下には回路基板（不図示）が形成され、さらに回路基板（不図示）には信号処理部（不図示）に信号を送信するためのケーブル５ａが接続されている。また、ケーブル５ｂの先端にはコネクタ６ａが取り付けられている。
【００２３】
回路基板（不図示）には図２に示すような増幅器１０と信号合成回路１１が形成され、増幅器１０の入力端子は第１のアンテナ１の信号送出端子に接続されている。また、信号合成回路１１において、第１の入力端子１１ａには増幅器１０の出力端子が接続され、第２の入力端子１１ｂには第２のアンテナ２の信号送信用端子が接続され、さらに、出力端子１１ｃにはケーブルの導線が接続されている。
【００２４】
なお、第１のアンテナ１、第２のアンテナ２は平面パッチアンテナであり、それぞれ誘電体基板３を貫通する給電ピン（不図示）を通して増幅器１０、信号合成回路１１に接続されている。
また、図１において符号３０は、誘電体基板３が搭載される表示装置３３に取り付けられる他の送受信アンテナ３０、符号３４は表示装置にヒンジを介して取り付けられる入力装置、符号５ｂは送受信アンテナ３０に接続されるケーブル５ｂ、符号６ａは、ケーブル５ｂの先端に接続されるコネクタ６ｂを示している。
【００２５】
図１、図２において、第１、第２のアンテナ１、２間のアイソレーションは破線で示す第２のアンテナ２から第１のアンテナ１への方向で規定され、増幅器１０の利得は第１のアンテナ１から信号合成回路１１への方向で規定され、また、信号合成回路１１のアイソレーションは第１の入力端子１１ａから第２の入力端子１１ｂへの方向で規定される。
【００２６】
図１６で実線で示した特性線でリップルが乗っているのは、図１６１５の破線で示した矢印に示すように、アンテナ１，２間を回り込んで再び増幅器１０に入力されることが原因である。
【００２７】
アンテナ１，２間を回り込んで再び増幅器１０に入力される１．５ＧＨｚ帯信号は、アンテナ１，２間の１．５ＧＨｚ帯のアイソレーションと増幅器１０の１．５ＧＨｚ帯の利得と信号合成回路１１の１．５ＧＨｚ帯のアイソレーションで構成されるループ利得により定量化される。
【００２８】
ループ利得が−∞であれば、第１のアンテナ１で受信した１．５ＧＨｚ帯信号が増幅器１０で増幅された後に信号合成回路１を経由してケーブル５に出力される系のみに伝搬し、第２のアンテナ２から外部には放射しない。しかし、実際のループ利得は、増幅器１０から第２のアンテナ２への回り込みの信号の振幅と位相の関係により、−∞の場合の利得に比べて、周波数によっては大きくなったり小さくなったりする。
【００２９】
１．５ＧＨｚ帯信号がアンテナ１，２間を回り込んでループ利得に影響を与えてしまう現象を定量化するため、ループ利得を横軸にし、ループ利得を−∞とした場合の増幅器１０の利得と回り込みを考慮した場合の増幅器１０の利得の差を縦軸にしてプロットすると、図３に示すようになる。
【００３０】
図３の縦軸の利得差は、衛星から受信する１．５ＧＨｚ帯の直接波Asin(x)と、信号合成回路１１を介して第２のアンテナ２から第１のアンテナ２に入射する１．５ＧＨｚ帯の回り込み波Bsin(x＋t）とを重ね合わせた次式で求められる右辺のｓｉｎ（ｘ＋α）の係数であるループ利得と、ループ利得を−∞とした場合の利得との差を示している。即ち、第２のアンテナ２から第１のアンテナ１への回り込み波が存在しない場合には、利得差は０ｄＢとなる。なお、次式において、ｔは位相差を示している。
【数１】
【００３１】
図３において、ループ利得が大きくなると利得差も大きくなることがわかる。例えば、ループ利得が−１０ｄＢまで劣化すると、本来得たい利得差（０ｄＢ）に比べて２〜２．５ｄＢ大きくなったり小さくなったりすることがある。リップルは、図１６の破線で示す基準特性線に対して大きくなったり小さくなって現れ、利得差を基準特性線に対して０．５ｄＢ以下に抑えることが好ましいことが本発明者により確かめられている。したがって、リップルは、図１６の破線で示した基準特性線に対する増加と減少の差を考慮すると、好ましい利得差の２倍、即ち１ｄＢ以下の範囲に抑えられる必要がある。
【００３２】
よって、情報端末用アンテナにおいてリップルを１ｄＢ以下にするためには、図３において利得差を０．５ｄＢより小さくする必要があり、そのためには第１のアンテナ１への回り込み信号の位相差として最悪となる０度の場合においてループ利得を−２５ｄＢ以下にする必要がある。
【００３３】
ここで、アンテナ１，２間のアイソレーションをＸ（ｄＢ）とし、増幅器１０の利得から信号合成回路１１のアイソレーションを引いた値をＹ（ｄＢ）とする。
【００３４】
アイソレーションＸが２５ｄＢより大きければ、Ｙが０ｄＢであってもリップルを１ｄＢ以下に抑えることができる。一方、複合されるアンテナ同士の近接や一体化にともない、アイソレーションＸは大きくとっても１８ｄＢでありそれ以下（Ｘ≦１８）となってしまう。この場合、Ｘ−Ｙ≧２５（ｄＢ）となるように情報端末用アンテナを構成すれば、図３の利得差を０．５ｄＢ以下にすることが可能であり、リップルを許容範囲の１ｄＢ以下に抑えることが可能である。
【００３５】
そのようなＸとＹの関係を示すと、図４に示す斜線の範囲になるようにループリ利得を確保しなければならない。また、Ｘ−Ｙ＜２５（ｄＢ）の範囲ではアイソレーションが確保されないので利得−周波数特性のリップルの影響を受ける。
【００３６】
図４において、例えば、アンテナ１，２間のアイソレーションＸが１２ｄＢ、増幅器１０の利得が３０ｄＢである場合に、信号合成回路１１のアイソレーションを４３ｄＢとすれば、Ｙ＝−１３ｄＢとなり、Ｘ−Ｙ≧２５となるのでリップルを１ｄＢ以下に抑えることができ、良質な情報端末用アンテナが得られる。
【００３７】
図５は、アイソレーションを４３ｄＢとする信号合成回路１１の具体例を示しており、第１の入力端１１ａと出力端１１ｃの間に１．５ＧＨｚ帯ローパスフィルタ１２が接続され、第２の入力端１１ｂと出力端１１ｃの間に２．４５ＧＨｚハイパスフィルタ１３が接続されている。
【００３８】
ローパスフィルタ１２は、第１の入力端１１ａと出力端１１ｃの間に直列に接続される４．７ｎＨの第１、第２インダクタンス１２ａ，１２ｂと、第１、第２のインダクタンス１２ａ，１２ｂの接続点と接地線ＧＮＤの間に接続される２ｐＦのコンデンサ１２ｃと２．２ｎＨの第３のインダクタンス１２ｄを有している。
【００３９】
ハイパスフィルタ１３は、第２の入力端１１ｂと出力端１１ｃの間に直列に接続される１ｐＦの第２、第３のコンデンサ１３ａ，１３ｂと、第２、第３のコンデンサ１３ａ，１３ｂの接続点と接地線ＧＮＤの間に接続される２．８ｐＦの第４のコンデンサ１３ｃと３．７ｎＨの第４のインダクタンス１３ｄを有している。
【００４０】
この構成により、信号合成回路１１は４３ｄＢのアイソレーションを確保している。なお、太い実線で囲まれた部分がＬＣで構成される共振器である。
【００４１】
図６（ａ）は、図５に示す信号合成回路１１の第１入力端１１ａと第２入力端１１ｂの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。図６（ｂ）は、図５に示す信号合成回路１１の第１入力端１１ａと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。また、図６（ｃ）は、図５に示す信号合成回路１１の第２入力端１１ｂと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。
【００４２】
なお、図５に示したハイパスフィルタ１３とローパスフィルタ１２については、上記した値に限定されるものではない。また、アイソレーションを確保するための共振器は１つに限られるものではなく、複数あってもよい。
【００４３】
図７に示す実線は、図５に示した構成を有し且つ上記したコンデンサ１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃとインダクタンス１２ａ，１２ｂ，１２ｄ，１３ｄの値を調整するなどによって得られた周波数−利得特性線であり、破線は目標となる特性線である。図７によれば、リップルを１ｄＢ以下に抑えることが可能になった。
【００４４】
ところで、図１では、第１のアンテナ１と第２のアンテナ２を同一基板上に形成したが、図８に示すように、第１のアンテナ１を第１の誘電体基板３ａ上に形成し、第２のアンテナ２を第２の誘電体基板３ｂ上に形成し、それらの誘電体基板３ａ，３ｂを回路基板（不図示）上に取り付けた構造を採用してもよい。また、第１のアンテナ１と第２のアンテナ２を重ねて、或いは一体に形成してもよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る情報端末用アンテナを示す回路図である。図９において、図２と同じ符合は同じ要素を示している。
【００４６】
図９において、第１のアンテナ１の信号送出端と信号合成回路１１の第１入力端１１ａの間には、２つの増幅器１０ａ，１０ｂが直列に接続され、初段の増幅器１０ａと後段の増幅器１０ｂの間には、不要な周波数帯の信号を取り除くバンドパスフィルタ１４が直列に接続されている。また、信号合成回路１１は、第１実施形態と同様に、第１入力端子１１ａと出力端子１１ｃの間に接続される１．５ＧＨｚ帯用のローパスフィルタ１２と、第２入力端子１１ｂと出力端子１１ｃの間に接続される２．４５ＧＨｚ帯用のハイパスフィルタ１３とから構成されている。
【００４７】
この場合でも、例えば、第１のアンテナ１と第２のアンテナ２の間のアイソレーションを１２ｄＢ、増幅器１０ａ，１０ｂの利得を３０ｄＢ、信号合成回路１１のアイソレーションを４３ｄＢとすれば、これにより得られる１．５ＧＨｚ帯の利得−周波数特性線に生じるリップルは１ｄＢ以下になる。
【００４８】
なお、信号合成回路１１のアイソレーションは４３ｄＢより大きくしてもよい。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る情報端末用アンテナを示す回路図である。図１０において、図２と同じ符合は同じ要素を示している。
【００５０】
図１０において、第１のアンテナ１の信号送出端と信号合成回路１１の第１入力端の間には、２つの増幅器１０ａ，１０ｂが直列に接続されている。また、後段の増幅器１０ｂの出力端は信号合成回路１１の第１の入力端１１ａに接続されている。
【００５１】
信号合成回路１１は、回路基板４上に形成されたローパスフィルタ１２とハイパスフィルタ１３と、それらのフィルタ１２，１３の間に接続されるウィルキンソン型電力合成回路１６とを有している。
【００５２】
ウィルキンソン型電力合成回路１６は、誘電体層上に形成されたマイクロストリップライン１６ａにより構成され、その両端の間には抵抗１６ｂが接続され、またその中央部分は信号合成回路１１の出力端１１ｃに接続されている。また、マイクロストリップライン１６ａの一端はローパスフィルタ１２を介して信号合成回路１１の第１入力端１１ａに接続され、さらに、その他端はハイパスフィルタ１３を介して信号合成回路１１の第２入力端１１ｂに接続されている。
【００５３】
ウィルキンソン型電力合成回路１６は、マイクロストリップライン１６ａの一方の端部から出力端１１ｃには信号が伝搬し易いが、他方の端部には信号が伝搬されにくくなっていて、アイソレーションを取るのに適した回路となっている。
【００５４】
この場合にも、信号合成回路１１のアイソレーションは、第１実施形態と同様に、利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑える値となっている。
【００５５】
（第４の実施の形態）
図１１は、本発明の第４実施形態を示す情報端末用アンテナの信号合成回路であって、周波数の異なる２つのアンテナ１，２、増幅器３等の接続は第１実施形態と同様になっている。
【００５６】
図１１に示す信号合成回路１１は、誘電体層上に形成されたウィルキンソン型電力合成回路１７とハイパスフィルタ１８を有している。
【００５７】
ウィルキンソン型電力合成回路１７は、誘電体基板上に形成されたマイクロストリップライン１７ａにより構成され、その両端の間には抵抗１７ｂが接続され、またその中央部分は信号合成回路１１の出力端１１ｃに接続されている。また、マイクロストリップライン１７ａの一方の端部は信号合成回路１１内で第１入力端１１ａに接続され、また、その他方の端部はハイパスフィルタ１８を介して信号合成回路１１内で第２入力端１１ｂに接続されている。
【００５８】
ハイパスフィルタ１８は、ウィルキンソン型電力合成回路１７のマイクロストリップライン１７ａの端部と信号合成回路１１の第２入力端子１１ｂの間に直列に接続される第１、第２のコンデンサ１８ａ，１８ｂと、それらのコンデンサ１８ａ，１８ｂ同士の接続点と接地線ＧＮＤの間に接続された第３のコンデンサ１８ｃとインダクタンス１８ｄとを有している。本実施形態では、第１、第２のコンデンサ１８ａ，１８ｂは１ｐＦ、第３のコンデンサ１８ｃは３．５ｐＦ、インダクタンス１８ｄは３．９ｎＨである。
【００５９】
図１２（ａ）は、そのような構成の信号合成回路１１の第１入力端１１ａと第２入力端１１ｂの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示し、図１２（ｂ）は、信号合成回路１１の第１入力端１１ａと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示し、図１２（ｃ）は、信号合成回路１１の第２入力端１１ｂと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。この場合、信号合成回路１１内において、第１入力端１１ａから第２入力端１１ｂへのアイソレーションは４３ｄＢとなっている。ただし、図１２は、図１１のウィルキンソン型電力合成回路１７を構成するマイクロストリップライン１７ａが形成される誘電体基板（不図示）の厚さを０．８ｍｍ、マイクロストリップライン１７ａを構成する金箔の厚さを１８μｍ、誘電体基板の誘電率を４．３、マイクロストリップライン１７ａのパターンの一端から中央までの長さを２７ｍｍとした場合の例である。
【００６０】
（第５の実施の形態）
図１３は、本発明の第５実施形態を示す回路図であり、図９と同じ符合は同じ要素を示している。
【００６１】
図１３において、ＧＰＳ用の第１のアンテナ１の信号送出端と信号合成回路１１の第１入力端１１ａの間には、２つの増幅器１０ａ，１０ｂが直列に接続され、初段の増幅器１０ａと後段の増幅器１０ｂの間には、不要な周波数帯の信号を取り除くバンドパスフィルタ１４が直列に接続されている。
【００６２】
また、後段の増幅器１０ｂの出力端は、第１の信号合成回路１１の第１入力端１１ａに接続され、また、第１の信号合成回路１１の第２入力端１１ｂには無線ＬＡＮ用の第２のアンテナ２の信号送出端が接続され、さらにその出力端１１ｃには第２の信号合成回路２１の第１入力端２１ａが接続されている。
【００６３】
第２の信号合成回路２１の第２入力端２１ｂには、２．４５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮの信号よりも高い周波数帯の電波、例えば５．２ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮの電波を受信する第３のアンテナ９が接続されている。また、第２の信号合成回路２１の出力端２１ｃには出力端子２３が接続されている。一般に５．２ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ用のアンテナで受信する電波は、ＧＰＳ用のアンテナで受信する電波に比べて電力レベルが高い。
【００６４】
第１の信号合成回路１１は、第１入力端１１ａと出力端１１ｃの間に接続されて１．５ＧＨｚ帯の信号を通過させるローパスフィルタ１２と、第２入力端１１ｂと出力端１１ｃの間に接続されて２．４５ＧＨｚ帯の信号を通過させるハイパスフィルタ１３とを有している。また、第２の信号合成回路２１は、第１入力端２１ａと出力端２１ｃの間に接続されて１．５ＧＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯の信号を通過させるローパスフィルタ２２と、第２入力端２１ｂと出力端２１ｃの間に接続されて５．２ＧＨｚの信号を通過させるハイパスフィルタ２３とを有している。
【００６５】
第１、第２の信号合成回路１１，２１のアイソレーションは、第１実施形態と同じように、電力レベルが最も低い１．５ＧＨｚ帯の利得−周波数特性線に乗るリップルの大きさが１ｄＢ以下となるように、ハイパスフィルタ１３，２３とローパスフィルタ１２，２２が構成され、これによりＧＰＳによる測定誤差が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る情報端末の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る情報端末用アンテナの回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る情報端末用アンテナにおけるループ利得と利得差の関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るアンテナ間アイソレーションＸと増幅器及び信号合成回路におけるループ利得Ｙの関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る情報端末用アンテナの信号合成回路の一例を示す回路構成図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、図５に示す信号合成回路を備えた情報端末用アンテナの周波数−伝送特性図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態に係る情報端末用アンテナの１．５ＧＨｚ帯の出力信号の利得−周波数特性図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態に係る情報端末の外観を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る情報端末用アンテナの回路図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係る情報端末用アンテナの回路図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４実施形態に係る情報端末用アンテナの信号合成回路を示す構成図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１２に示す信号合成回路を備えた情報端末用アンテナの周波数−伝送特性図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５実施形態に係る情報端末用アンテナを示す回路図である。
【図１４】図１４は、従来の情報端末用アンテナを示す斜視図である
【図１５】図１５は、従来の情報端末用アンテナを示す回路図である。
【図１６】図１６は、従来の情報端末用アンテナにおける１．５ＧＨｚ帯の出力信号の利得−周波数特性図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：第１のアンテナ
２：第２のアンテナ
３：誘電体基板
５ａ，５ｂ：ケーブル
６ａ，６ｂ：コネクタ
１０：増幅器
１１：信号合成回路
１２：ローパスフィルタ
１３：ハイパスフィルタ
１４：バンドパスフィルタ
１６，１７：ウィルキンソン型電力合成回路
１８：ハイパスフィルタ
２１：信号合成回路
３０：送受信アンテナ
３１：受信アンテナ
３２ａ、３２ｂ：ケーブル
３３：表示装置
３４：入力装置
３５ａ、３５ｂ：コネクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報端末用アンテナに関し、より詳しくは、異なる周波数帯域の電波信号を受信する複数のアンテナを備えた情報端末用アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ―Ｄｉｇｉｔａｌ―Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）や携電話などに代表される情報端末は、音声通信向けの周波数帯を用いた文字情報サービスを提供したり、他の端末と情報をより高速にやりとりするために無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ―Ａｒｅａ―Ｎｅｔｗｏｒｋ）を搭載したり、位置情報を元にした天気情報やニュースを提供できるようにしたりするためにＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ―ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ―Ｓｙｓｔｅｍ）が搭載されるようになり、１つの端末で複数の無線メディアが利用できるようになってきた。これに伴って１つの端末に数多くのアンテナが搭載されるようになっている。
【０００３】
ＧＰＳに使用される電波は、中心周波数１．５７５４２ＭＨｚ（以下、１．５ＧＨｚ帯という）であり、また無線ＬＡＮに使用される周波数は、２．４〜２．５ＧＨｚ（以下、２．４５ＧＨｚ帯という）もしくは５．１５〜５．２５ＧＨｚ（以下、５．２ＧＨｚ帯という）である。
【０００４】
従来の端末は図１４に示すように、例えば無線ＬＡＮの送受信アンテナ３０と受信アンテナ３１がそれぞれ配置され、各々からケーブル３２ａ、３２ｂを引き出し、端末内に設けられた無線機（不図示）と接続されるダイバーシティ方式が取られている。さらに例えばＧＰＳアンテナのような異なる周波数帯の電波を受信するアンテナを、情報端末に搭載しようとすると、そもそも端末の小型化の要求から搭載スペースが少ないという問題の上に、端末の情報表示領域の拡大の要求からさらに搭載スペースの減少といった問題が起こり、アンテナの小型化が非常に求められている。
【０００５】
またアンテナでやりとりする信号は端末内に設けられた無線機と接続する必要があり、搭載されるアンテナの数だけケーブルを用いて配線しなければならない。一般的に高周波用のケーブルは高価であり、端末のコストアップに繋がる、さらに端末の組立工程においてケーブルの取り付けは非常に煩わしいものがあり、また組立工程におけるケーブルの損傷や、ヒンジ部を通るケーブルがヒンジ部の動作によって損傷してしまうといった問題まで起きている。そういった理由からケーブルをできるだけ少ない本数にすることが望まれている。そこで無線ＬＡＮの受信用アンテナとＧＰＳアンテナを一体にしてケーブルを省略することが考えられる。こういった構成では例えば特許文献１に記載されているように、電波信号を信号合成回路で合成した上で無線機へ送出する提案がされている。
【０００６】
特許文献１では、図１５に示すように、衛星からの情報を受信するアンテナ１０１の信号送出端子と地上からの情報を受信するアンテナ１０２の信号送出端子をライン１０３を介して接続するとともに、ライン１０３の途中に信号送出ケーブル１０４を取り付ける構造が記載されている。また、衛星からの受信信号は地上からの受信信号に比べて電力レベルが低いので、衛星からの情報を受信するアンテナ１０１の信号送出端子には２つの増幅器１０５、１０６が直列に接続されている。さらに、ライン１０３中において、初段の増幅器１０５の信号送出端にはフィルタ１０７が直列に接続され、地上からの情報を受信するアンテナ１０２の信号送出端には発振を防止するためのフィルタ１０８が直列に接続され、また、後段の増幅器１０６と地上からの情報を受信するアンテナ１０２側のフィルタ１０８のそれぞれの信号送出端には直流成分をカットするキャパシタ１０９，１１０が直列に接続されている。
【特許文献１】特開平９−１３９６２５号公報
【特許文献２】特開２００４−２３６０１４号公報
【非特許文献１】１９９６年電子情報通信学会総合大会講演論文集 分冊１ 第６１０、６１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１５に示した情報端末用アンテナにおいて、周波数の異なる２つのアンテナ１０１，１０２を接続する場合に生じる発振はフィルタ１０８により防止できる。
【０００８】
しかし、同一基板上で２つのアンテナ１０１，１０２同士の接近や一体化・小型化にともない、アンテナ間アイソレーションが劣化して１０ｄＢ程度しか確保できず、技術的解決をはかっても１８ｄＢしか取れない。複数のアンテナパターンを同一平面上に形成すると、アンテナパターン間のアイソレーションが取りづらくなることは特許文献２にも記載されている。実際に発明者らはサンプル数２０個で、３２ｍｍ角の大きさの誘電体基板上に複数の信号(１．５ＧＨｚ帯と２．５ＧＨｚ帯)を受信できるパッチを配置してアンテナ間アイソレーションを実際に測定した。その結果、平均値は１８．３ｄＢで標準偏差は１.４ｄＢとなった。
これにより、増幅器１０５，１０６により増幅された信号がライン１０３を介して地上からの情報を受信するアンテナ１０２に回り込んで外部に放射され、さらに衛星からの情報を受信するアンテナ１０１に入射することになるので、例えば衛星からの情報を受信するアンテナがＧＰＳ用である場合、測距誤差に繋がるという問題があった。
【０００９】
特に、増幅器１０５，１０６の増幅度が例えば３０ｄＢ、４０ｄＢと高く要求される場合にアンテナ間アイソレーション劣化の問題が顕著に現れてくる。そのようなアイソレーションの劣化は、例えば上記の非特許文献１に記載されているようなマルチパスの影響に似た受信信号の劣化として現れる。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、複数のアンテナの接近や一体化に伴うアイソレーションの劣化による受信信号の劣化を抑制する構造を備えた情報端末用アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための本発明の第１の態様に係る情報端末用アンテナは、異なる周波数帯域であり異なる電力レベルの電波信号を受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうち受信電力の低い第１電波信号を受信する第１のアンテナの送出信号を増幅する少なくとも１つの信号増幅手段と、前記複数のアンテナのうち前記第１電波信号とは周波数が異なり且つ前記第１電波信号よりも受信電力の高い別の電波信号を受信する少なくとも１つの別のアンテナの送出信号と前記信号増幅手段の出力信号とを合成する少なくとも１つの信号合成手段を備え、かつ前記第１電波信号の利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑えるのに十分なアイソレーションが確保されている。
【００１２】
本発明の第２の態様に係る情報端末用アンテナは、第１の態様において、前記信号増幅手段及び前記信号合成手段を通さずに前記別のアンテナから前記第１のアンテナへ至る経路のアイソレーションをＸ（ｄＢ）とし、さらに、前記第１のアンテナの信号送出端から前記信号増幅手段を介して前記信号合成手段における前記別のアンテナが接続される入力端へのループ利得をＹ（ｄＢ）とした場合に、Ｘ≦１８（ｄＢ）且つＸ−Ｙ≧２５（ｄＢ）の関係が成立することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る情報端末用アンテナは、第１、第２の態様において、前記信号合成手段は、少なくとも１つの共振器を持つハイパスフィルタとローパスフィルタの組合せにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る情報端末用アンテナは、第１、第２の態様において、前記信号合成器は、少なくとも１つの共振器を持つフィルタとウィルキンソン型電力合成器の組合せにより構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の態様に係る情報端末用アンテナは、第１乃至第４のいずれか１つの態様において、複数の前記アンテナはそれぞれ平面パッチアンテナであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る情報端末用アンテナは、第１乃至第５のいずれか１つの態様において、前記第１のアンテナは衛星通信を利用した信号を受信するアンテナであり、前記別のアンテナは地上波信号を受信するアンテナであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アンテナの小型化による複数のアンテナ間のアイソレーションの劣化があっても、アンテナ装置としての特性劣化を容易に抑えることができ、情報端末用アンテナの小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明者は、ＧＰＳ用アンテナと無線ＬＡＮ用アンテナを同一基板上に形成した情報端末用アンテナを用意した。そして、ＧＰＳ用アンテナで受信した電波信号を増幅し、無線ＬＡＮ用アンテナに回り込ませてさらにＧＰＳ用アンテナに入射させ、この場合の１．５ＧＨｚ帯の利得−周波数特性を調べたところ、図１６の実線に示すような測定結果が得られた。
【００１９】
その結果によれば、破線で示した理想的な特性線に対して、実線で示した実測の特性線には利得−周波数特性にリップルが現れ、これにより情報端末用アンテナ内でＧＰＳ信号が劣化することがわかった。即ち、そのリップルの発生は、ＧＰＳ受信信号が劣化する要因の１つであることが明らかになった。
【００２０】
そこで、そのリップルを小さくする本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態を示す情報端末用アンテナを示す外観を示す斜視図、図２は、その等価回路図である。
【００２２】
図１において、ＧＰＳに使用される周波数１．５ＧＨｚ帯の電波を受信する第１のアンテナ１と、無線ＬＡＮに使用される周波数２．４５ＧＨｚ帯の電波を受信する第２のアンテナ２が誘電体基板３上に形成されている。また、誘電体基板３の下には回路基板（不図示）が形成され、さらに回路基板（不図示）には信号処理部（不図示）に信号を送信するためのケーブル５ａが接続されている。また、ケーブル５ｂの先端にはコネクタ６ａが取り付けられている。
【００２３】
回路基板（不図示）には図２に示すような増幅器１０と信号合成回路１１が形成され、増幅器１０の入力端子は第１のアンテナ１の信号送出端子に接続されている。また、信号合成回路１１において、第１の入力端子１１ａには増幅器１０の出力端子が接続され、第２の入力端子１１ｂには第２のアンテナ２の信号送信用端子が接続され、さらに、出力端子１１ｃにはケーブルの導線が接続されている。
【００２４】
なお、第１のアンテナ１、第２のアンテナ２は平面パッチアンテナであり、それぞれ誘電体基板３を貫通する給電ピン（不図示）を通して増幅器１０、信号合成回路１１に接続されている。
また、図１において符号３０は、誘電体基板３が搭載される表示装置３３に取り付けられる他の送受信アンテナ３０、符号３４は表示装置にヒンジを介して取り付けられる入力装置、符号５ｂは送受信アンテナ３０に接続されるケーブル５ｂ、符号６ａは、ケーブル５ｂの先端に接続されるコネクタ６ｂを示している。
【００２５】
図１、図２において、第１、第２のアンテナ１、２間のアイソレーションは破線で示す第２のアンテナ２から第１のアンテナ１への方向で規定され、増幅器１０の利得は第１のアンテナ１から信号合成回路１１への方向で規定され、また、信号合成回路１１のアイソレーションは第１の入力端子１１ａから第２の入力端子１１ｂへの方向で規定される。
【００２６】
図１６で実線で示した特性線でリップルが乗っているのは、図１６１５の破線で示した矢印に示すように、アンテナ１，２間を回り込んで再び増幅器１０に入力されることが原因である。
【００２７】
アンテナ１，２間を回り込んで再び増幅器１０に入力される１．５ＧＨｚ帯信号は、アンテナ１，２間の１．５ＧＨｚ帯のアイソレーションと増幅器１０の１．５ＧＨｚ帯の利得と信号合成回路１１の１．５ＧＨｚ帯のアイソレーションで構成されるループ利得により定量化される。
【００２８】
ループ利得が−∞であれば、第１のアンテナ１で受信した１．５ＧＨｚ帯信号が増幅器１０で増幅された後に信号合成回路１を経由してケーブル５に出力される系のみに伝搬し、第２のアンテナ２から外部には放射しない。しかし、実際のループ利得は、増幅器１０から第２のアンテナ２への回り込みの信号の振幅と位相の関係により、−∞の場合の利得に比べて、周波数によっては大きくなったり小さくなったりする。
【００２９】
１．５ＧＨｚ帯信号がアンテナ１，２間を回り込んでループ利得に影響を与えてしまう現象を定量化するため、ループ利得を横軸にし、ループ利得を−∞とした場合の増幅器１０の利得と回り込みを考慮した場合の増幅器１０の利得の差を縦軸にしてプロットすると、図３に示すようになる。
【００３０】
図３の縦軸の利得差は、衛星から受信する１．５ＧＨｚ帯の直接波Asin(x)と、信号合成回路１１を介して第２のアンテナ２から第１のアンテナ２に入射する１．５ＧＨｚ帯の回り込み波Bsin(x＋t）とを重ね合わせた次式で求められる右辺のｓｉｎ（ｘ＋α）の係数であるループ利得と、ループ利得を−∞とした場合の利得との差を示している。即ち、第２のアンテナ２から第１のアンテナ１への回り込み波が存在しない場合には、利得差は０ｄＢとなる。なお、次式において、ｔは位相差を示している。
【数１】
【００３１】
図３において、ループ利得が大きくなると利得差も大きくなることがわかる。例えば、ループ利得が−１０ｄＢまで劣化すると、本来得たい利得差（０ｄＢ）に比べて２〜２．５ｄＢ大きくなったり小さくなったりすることがある。リップルは、図１６の破線で示す基準特性線に対して大きくなったり小さくなって現れ、利得差を基準特性線に対して０．５ｄＢ以下に抑えることが好ましいことが本発明者により確かめられている。したがって、リップルは、図１６の破線で示した基準特性線に対する増加と減少の差を考慮すると、好ましい利得差の２倍、即ち１ｄＢ以下の範囲に抑えられる必要がある。
【００３２】
よって、情報端末用アンテナにおいてリップルを１ｄＢ以下にするためには、図３において利得差を０．５ｄＢより小さくする必要があり、そのためには第１のアンテナ１への回り込み信号の位相差として最悪となる０度の場合においてループ利得を−２５ｄＢ以下にする必要がある。
【００３３】
ここで、アンテナ１，２間のアイソレーションをＸ（ｄＢ）とし、増幅器１０の利得から信号合成回路１１のアイソレーションを引いた値をＹ（ｄＢ）とする。
【００３４】
アイソレーションＸが２５ｄＢより大きければ、Ｙが０ｄＢであってもリップルを１ｄＢ以下に抑えることができる。一方、複合されるアンテナ同士の近接や一体化にともない、アイソレーションＸは大きくとっても１８ｄＢでありそれ以下（Ｘ≦１８）となってしまう。この場合、Ｘ−Ｙ≧２５（ｄＢ）となるように情報端末用アンテナを構成すれば、図３の利得差を０．５ｄＢ以下にすることが可能であり、リップルを許容範囲の１ｄＢ以下に抑えることが可能である。
【００３５】
そのようなＸとＹの関係を示すと、図４に示す斜線の範囲になるようにループリ利得を確保しなければならない。また、Ｘ−Ｙ＜２５（ｄＢ）の範囲ではアイソレーションが確保されないので利得−周波数特性のリップルの影響を受ける。
【００３６】
図４において、例えば、アンテナ１，２間のアイソレーションＸが１２ｄＢ、増幅器１０の利得が３０ｄＢである場合に、信号合成回路１１のアイソレーションを４３ｄＢとすれば、Ｙ＝−１３ｄＢとなり、Ｘ−Ｙ≧２５となるのでリップルを１ｄＢ以下に抑えることができ、良質な情報端末用アンテナが得られる。
【００３７】
図５は、アイソレーションを４３ｄＢとする信号合成回路１１の具体例を示しており、第１の入力端１１ａと出力端１１ｃの間に１．５ＧＨｚ帯ローパスフィルタ１２が接続され、第２の入力端１１ｂと出力端１１ｃの間に２．４５ＧＨｚハイパスフィルタ１３が接続されている。
【００３８】
ローパスフィルタ１２は、第１の入力端１１ａと出力端１１ｃの間に直列に接続される４．７ｎＨの第１、第２インダクタンス１２ａ，１２ｂと、第１、第２のインダクタンス１２ａ，１２ｂの接続点と接地線ＧＮＤの間に接続される２ｐＦのコンデンサ１２ｃと２．２ｎＨの第３のインダクタンス１２ｄを有している。
【００３９】
ハイパスフィルタ１３は、第２の入力端１１ｂと出力端１１ｃの間に直列に接続される１ｐＦの第２、第３のコンデンサ１３ａ，１３ｂと、第２、第３のコンデンサ１３ａ，１３ｂの接続点と接地線ＧＮＤの間に接続される２．８ｐＦの第４のコンデンサ１３ｃと３．７ｎＨの第４のインダクタンス１３ｄを有している。
【００４０】
この構成により、信号合成回路１１は４３ｄＢのアイソレーションを確保している。なお、太い実線で囲まれた部分がＬＣで構成される共振器である。
【００４１】
図６（ａ）は、図５に示す信号合成回路１１の第１入力端１１ａと第２入力端１１ｂの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。図６（ｂ）は、図５に示す信号合成回路１１の第１入力端１１ａと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。また、図６（ｃ）は、図５に示す信号合成回路１１の第２入力端１１ｂと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。
【００４２】
なお、図５に示したハイパスフィルタ１３とローパスフィルタ１２については、上記した値に限定されるものではない。また、アイソレーションを確保するための共振器は１つに限られるものではなく、複数あってもよい。
【００４３】
図７に示す実線は、図５に示した構成を有し且つ上記したコンデンサ１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃとインダクタンス１２ａ，１２ｂ，１２ｄ，１３ｄの値を調整するなどによって得られた周波数−利得特性線であり、破線は目標となる特性線である。図７によれば、リップルを１ｄＢ以下に抑えることが可能になった。
【００４４】
ところで、図１では、第１のアンテナ１と第２のアンテナ２を同一基板上に形成したが、図８に示すように、第１のアンテナ１を第１の誘電体基板３ａ上に形成し、第２のアンテナ２を第２の誘電体基板３ｂ上に形成し、それらの誘電体基板３ａ，３ｂを回路基板（不図示）上に取り付けた構造を採用してもよい。また、第１のアンテナ１と第２のアンテナ２を重ねて、或いは一体に形成してもよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る情報端末用アンテナを示す回路図である。図９において、図２と同じ符合は同じ要素を示している。
【００４６】
図９において、第１のアンテナ１の信号送出端と信号合成回路１１の第１入力端１１ａの間には、２つの増幅器１０ａ，１０ｂが直列に接続され、初段の増幅器１０ａと後段の増幅器１０ｂの間には、不要な周波数帯の信号を取り除くバンドパスフィルタ１４が直列に接続されている。また、信号合成回路１１は、第１実施形態と同様に、第１入力端子１１ａと出力端子１１ｃの間に接続される１．５ＧＨｚ帯用のローパスフィルタ１２と、第２入力端子１１ｂと出力端子１１ｃの間に接続される２．４５ＧＨｚ帯用のハイパスフィルタ１３とから構成されている。
【００４７】
この場合でも、例えば、第１のアンテナ１と第２のアンテナ２の間のアイソレーションを１２ｄＢ、増幅器１０ａ，１０ｂの利得を３０ｄＢ、信号合成回路１１のアイソレーションを４３ｄＢとすれば、これにより得られる１．５ＧＨｚ帯の利得−周波数特性線に生じるリップルは１ｄＢ以下になる。
【００４８】
なお、信号合成回路１１のアイソレーションは４３ｄＢより大きくしてもよい。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る情報端末用アンテナを示す回路図である。図１０において、図２と同じ符合は同じ要素を示している。
【００５０】
図１０において、第１のアンテナ１の信号送出端と信号合成回路１１の第１入力端の間には、２つの増幅器１０ａ，１０ｂが直列に接続されている。また、後段の増幅器１０ｂの出力端は信号合成回路１１の第１の入力端１１ａに接続されている。
【００５１】
信号合成回路１１は、回路基板４上に形成されたローパスフィルタ１２とハイパスフィルタ１３と、それらのフィルタ１２，１３の間に接続されるウィルキンソン型電力合成回路１６とを有している。
【００５２】
ウィルキンソン型電力合成回路１６は、誘電体層上に形成されたマイクロストリップライン１６ａにより構成され、その両端の間には抵抗１６ｂが接続され、またその中央部分は信号合成回路１１の出力端１１ｃに接続されている。また、マイクロストリップライン１６ａの一端はローパスフィルタ１２を介して信号合成回路１１の第１入力端１１ａに接続され、さらに、その他端はハイパスフィルタ１３を介して信号合成回路１１の第２入力端１１ｂに接続されている。
【００５３】
ウィルキンソン型電力合成回路１６は、マイクロストリップライン１６ａの一方の端部から出力端１１ｃには信号が伝搬し易いが、他方の端部には信号が伝搬されにくくなっていて、アイソレーションを取るのに適した回路となっている。
【００５４】
この場合にも、信号合成回路１１のアイソレーションは、第１実施形態と同様に、利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑える値となっている。
【００５５】
（第４の実施の形態）
図１１は、本発明の第４実施形態を示す情報端末用アンテナの信号合成回路であって、周波数の異なる２つのアンテナ１，２、増幅器３等の接続は第１実施形態と同様になっている。
【００５６】
図１１に示す信号合成回路１１は、誘電体層上に形成されたウィルキンソン型電力合成回路１７とハイパスフィルタ１８を有している。
【００５７】
ウィルキンソン型電力合成回路１７は、誘電体基板上に形成されたマイクロストリップライン１７ａにより構成され、その両端の間には抵抗１７ｂが接続され、またその中央部分は信号合成回路１１の出力端１１ｃに接続されている。また、マイクロストリップライン１７ａの一方の端部は信号合成回路１１内で第１入力端１１ａに接続され、また、その他方の端部はハイパスフィルタ１８を介して信号合成回路１１内で第２入力端１１ｂに接続されている。
【００５８】
ハイパスフィルタ１８は、ウィルキンソン型電力合成回路１７のマイクロストリップライン１７ａの端部と信号合成回路１１の第２入力端子１１ｂの間に直列に接続される第１、第２のコンデンサ１８ａ，１８ｂと、それらのコンデンサ１８ａ，１８ｂ同士の接続点と接地線ＧＮＤの間に接続された第３のコンデンサ１８ｃとインダクタンス１８ｄとを有している。本実施形態では、第１、第２のコンデンサ１８ａ，１８ｂは１ｐＦ、第３のコンデンサ１８ｃは３．５ｐＦ、インダクタンス１８ｄは３．９ｎＨである。
【００５９】
図１２（ａ）は、そのような構成の信号合成回路１１の第１入力端１１ａと第２入力端１１ｂの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示し、図１２（ｂ）は、信号合成回路１１の第１入力端１１ａと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示し、図１２（ｃ）は、信号合成回路１１の第２入力端１１ｂと出力端１１ｃの間を伝搬する信号の周波数−伝送特性を示している。この場合、信号合成回路１１内において、第１入力端１１ａから第２入力端１１ｂへのアイソレーションは４３ｄＢとなっている。ただし、図１２は、図１１のウィルキンソン型電力合成回路１７を構成するマイクロストリップライン１７ａが形成される誘電体基板（不図示）の厚さを０．８ｍｍ、マイクロストリップライン１７ａを構成する金箔の厚さを１８μｍ、誘電体基板の誘電率を４．３、マイクロストリップライン１７ａのパターンの一端から中央までの長さを２７ｍｍとした場合の例である。
【００６０】
（第５の実施の形態）
図１３は、本発明の第５実施形態を示す回路図であり、図９と同じ符合は同じ要素を示している。
【００６１】
図１３において、ＧＰＳ用の第１のアンテナ１の信号送出端と信号合成回路１１の第１入力端１１ａの間には、２つの増幅器１０ａ，１０ｂが直列に接続され、初段の増幅器１０ａと後段の増幅器１０ｂの間には、不要な周波数帯の信号を取り除くバンドパスフィルタ１４が直列に接続されている。
【００６２】
また、後段の増幅器１０ｂの出力端は、第１の信号合成回路１１の第１入力端１１ａに接続され、また、第１の信号合成回路１１の第２入力端１１ｂには無線ＬＡＮ用の第２のアンテナ２の信号送出端が接続され、さらにその出力端１１ｃには第２の信号合成回路２１の第１入力端２１ａが接続されている。
【００６３】
第２の信号合成回路２１の第２入力端２１ｂには、２．４５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮの信号よりも高い周波数帯の電波、例えば５．２ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮの電波を受信する第３のアンテナ９が接続されている。また、第２の信号合成回路２１の出力端２１ｃには出力端子２３が接続されている。一般に５．２ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ用のアンテナで受信する電波は、ＧＰＳ用のアンテナで受信する電波に比べて電力レベルが高い。
【００６４】
第１の信号合成回路１１は、第１入力端１１ａと出力端１１ｃの間に接続されて１．５ＧＨｚ帯の信号を通過させるローパスフィルタ１２と、第２入力端１１ｂと出力端１１ｃの間に接続されて２．４５ＧＨｚ帯の信号を通過させるハイパスフィルタ１３とを有している。また、第２の信号合成回路２１は、第１入力端２１ａと出力端２１ｃの間に接続されて１．５ＧＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯の信号を通過させるローパスフィルタ２２と、第２入力端２１ｂと出力端２１ｃの間に接続されて５．２ＧＨｚの信号を通過させるハイパスフィルタ２３とを有している。
【００６５】
第１、第２の信号合成回路１１，２１のアイソレーションは、第１実施形態と同じように、電力レベルが最も低い１．５ＧＨｚ帯の利得−周波数特性線に乗るリップルの大きさが１ｄＢ以下となるように、ハイパスフィルタ１３，２３とローパスフィルタ１２，２２が構成され、これによりＧＰＳによる測定誤差が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る情報端末の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る情報端末用アンテナの回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る情報端末用アンテナにおけるループ利得と利得差の関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るアンテナ間アイソレーションＸと増幅器及び信号合成回路におけるループ利得Ｙの関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る情報端末用アンテナの信号合成回路の一例を示す回路構成図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、図５に示す信号合成回路を備えた情報端末用アンテナの周波数−伝送特性図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態に係る情報端末用アンテナの１．５ＧＨｚ帯の出力信号の利得−周波数特性図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態に係る情報端末の外観を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る情報端末用アンテナの回路図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係る情報端末用アンテナの回路図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４実施形態に係る情報端末用アンテナの信号合成回路を示す構成図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１２に示す信号合成回路を備えた情報端末用アンテナの周波数−伝送特性図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５実施形態に係る情報端末用アンテナを示す回路図である。
【図１４】図１４は、従来の情報端末用アンテナを示す斜視図である
【図１５】図１５は、従来の情報端末用アンテナを示す回路図である。
【図１６】図１６は、従来の情報端末用アンテナにおける１．５ＧＨｚ帯の出力信号の利得−周波数特性図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：第１のアンテナ
２：第２のアンテナ
３：誘電体基板
５ａ，５ｂ：ケーブル
６ａ，６ｂ：コネクタ
１０：増幅器
１１：信号合成回路
１２：ローパスフィルタ
１３：ハイパスフィルタ
１４：バンドパスフィルタ
１６，１７：ウィルキンソン型電力合成回路
１８：ハイパスフィルタ
２１：信号合成回路
３０：送受信アンテナ
３１：受信アンテナ
３２ａ、３２ｂ：ケーブル
３３：表示装置
３４：入力装置
３５ａ、３５ｂ：コネクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数帯域であり異なる電力レベルの電波信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナのうち受信電力の低い第１電波信号を受信する第１のアンテナの送出信号を増幅する少なくとも１つの信号増幅手段と、
前記複数のアンテナのうち前記第１電波信号とは周波数が異なり且つ前記第１電波信号よりも受信電力の高い別の電波信号を受信する少なくとも１つの別のアンテナの送出信号と前記信号増幅手段の出力信号とを合成する少なくとも１つの信号合成手段を備え、かつ前記第１電波信号の利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑えるのに十分なアイソレーションが確保されたことを特徴とする情報端末用アンテナ。
【請求項２】
前記信号増幅手段及び前記信号合成手段を通さずに前記別のアンテナから前記第１のアンテナへ至る経路のアイソレーションをＸ（ｄＢ）とし、さらに、前記第１のアンテナの信号送出端から前記信号増幅手段を介して前記信号合成手段における前記別のアンテナが接続される入力端へのループ利得をＹ（ｄＢ）とした場合に、Ｘ≦１８（ｄＢ）且つＸ−Ｙ≧２５（ｄＢ）の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の情報端末用アンテナ。
【請求項３】
前記信号合成手段は、少なくとも１つの共振器を持つハイパスフィルタとローパスフィルタの組合せにより構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報端末用アンテナ。
【請求項４】
前記信号合成手段は、少なくとも１つの共振器を持つフィルタとウィルキンソン型電力合成器の組合せにより構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報端末用アンテナ。
【請求項５】
複数の前記アンテナはそれぞれ平面パッチアンテナであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載された情報端末用アンテナ。
【請求項６】
前記第１のアンテナは衛星通信を利用した信号を受信するアンテナであり、前記別のアンテナは地上波信号を受信するアンテナであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載された情報端末用アンテナ。
【請求項１】
異なる周波数帯域であり異なる電力レベルの電波信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナのうち受信電力の低い第１電波信号を受信する第１のアンテナの送出信号を増幅する少なくとも１つの信号増幅手段と、
前記複数のアンテナのうち前記第１電波信号とは周波数が異なり且つ前記第１電波信号よりも受信電力の高い別の電波信号を受信する少なくとも１つの別のアンテナの送出信号と前記信号増幅手段の出力信号とを合成する少なくとも１つの信号合成手段を備え、かつ前記第１電波信号の利得−周波数特性のリップルを１ｄＢ以下に抑えるのに十分なアイソレーションが確保されたことを特徴とする情報端末用アンテナ。
【請求項２】
前記信号増幅手段及び前記信号合成手段を通さずに前記別のアンテナから前記第１のアンテナへ至る経路のアイソレーションをＸ（ｄＢ）とし、さらに、前記第１のアンテナの信号送出端から前記信号増幅手段を介して前記信号合成手段における前記別のアンテナが接続される入力端へのループ利得をＹ（ｄＢ）とした場合に、Ｘ≦１８（ｄＢ）且つＸ−Ｙ≧２５（ｄＢ）の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の情報端末用アンテナ。
【請求項３】
前記信号合成手段は、少なくとも１つの共振器を持つハイパスフィルタとローパスフィルタの組合せにより構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報端末用アンテナ。
【請求項４】
前記信号合成手段は、少なくとも１つの共振器を持つフィルタとウィルキンソン型電力合成器の組合せにより構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報端末用アンテナ。
【請求項５】
複数の前記アンテナはそれぞれ平面パッチアンテナであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載された情報端末用アンテナ。
【請求項６】
前記第１のアンテナは衛星通信を利用した信号を受信するアンテナであり、前記別のアンテナは地上波信号を受信するアンテナであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載された情報端末用アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３１９７９４（Ｐ２００６−３１９７９４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４１６９２（Ｐ２００５−１４１６９２）
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]