アンテナ装置 - 特開平８－３３１０２８

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【発明の名称】	アンテナ装置
【発明者】	【氏名】木村超也
【目的】	携帯電話やＰＨＳ携帯機等の携帯用電話機の屋内利用を障害なく実現し、特にサービスエリアの限界周辺においての屋内利用を可能として、利用環境の大幅な拡大を図る。
【構成】	建物１２の内部に設置され、携帯用電話機１３との間で電波の送受信を行う屋内アンテナ１１と、建物１２の外部に設置され、基地局１５との間で電波の送受信を行う屋外アンテナ１４と、この屋外アンテナ１４と屋内アンテナ１１を結合し、それら各アンテナで送受信された信号をアンテナ相互間において伝送する屋内外アンテナ結合手段１６とを設ける。

【特許請求の範囲】
【請求項１】建物の内部に設置され、携帯用電話機との間で電波の送受信を行う屋内アンテナと、前記建物の外部に設置され、基地局との間で電波の送受信を行う屋外アンテナと、この屋外アンテナと前記屋内アンテナを結合し、それら各アンテナで送受信された信号をアンテナ相互間において伝送する屋内外アンテナ結合手段とを具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】屋内外アンテナ結合手段が可撓性をもつ平帯状のケーブルである請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】少なくとも屋外アンテナが指向性をもつアンテナである請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】アンテナ指向性が調整可能である請求項１、２又は３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】屋内アンテナ及び屋外アンテナ間にアンテナ送受信信号を増幅するアンプを具備することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話やＰＨＳ（パーソナル・ハンディホン・システム）携帯機等の携帯用電話機を屋内で使用する場合の感度向上に好適なアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話やＰＨＳ携帯機等の携帯用電話機は、電波を用いて基地局あるいは親局（本明細書において、基地局と総称する。）との間で通信を行い相手方と通話可能な電話機で、一定地域（サービスエリア）内においては自由に移動して所望の場所での通話が可能であるところから、その需要が著しく増大している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの種の携帯用電話機は、上記のように電波を用いて通信しているため、基地局から離れたり、基地局間に電波障害物があると送受信波は減衰し、通話が困難になる。このうち基地局からの距離による問題は、サービスエリアを特定して利用可能地域を予め明確化することで解決できるが、電波障害については、サービスエリア内であっても利用不可能になってしまうという問題が残る。電波障害は、建物内部、地下、トンネル内等において発生するが、携帯用電話機の利用上、特に問題となるのは、屋外利用の次に利用機会が多い、あるいは利用の要望があると考えられる屋内利用（建物内部での利用）についてである。
【０００４】携帯用電話機が、屋外のみならず屋内でも障害なく利用できれば便利であることはいうまでもないが、従来、これについて何ら対処されておらず、サービスエリア内であっても屋内では通話状態が著しく低下したり、通話不能となったりすることが少なくない。特に、サービスエリアの限界周辺においての屋内利用についてはそれが顕著であり、従来、この点についての改善が要望されていた。
【０００５】本発明の目的は、携帯用電話機の屋内利用を障害なく実現することができ、特にサービスエリアの限界周辺においての屋内利用を可能として、利用環境の大幅な拡大を図ることのできるアンテナ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、建物の内部に設置され、携帯用電話機との間で電波の送受信を行う屋内アンテナと、前記建物の外部に設置され、基地局との間で電波の送受信を行う屋外アンテナと、この屋外アンテナと前記屋内アンテナを結合し、それら各アンテナで送受信された信号をアンテナ相互間において伝送する屋内外アンテナ結合手段とを設けることにより達成される。
【０００７】
【作用】屋内アンテナは携帯用電話機との間で電波の送受信を行い、屋外アンテナは基地局との間で電波の送受信を行う。また、屋内外アンテナ結合手段は屋外アンテナと屋内アンテナを結合し、それら各アンテナで送受信された信号をアンテナ相互間において伝送する。これにより、携帯用電話機を屋内で使用する場合、送話時には屋内アンテナ、屋内外アンテナ結合手段及び屋外アンテナを介して基地局に電波送信され、受話時には屋外アンテナ、屋内外アンテナ結合手段及び屋内アンテナを介して携帯用電話機に電波送信される。したがって、携帯用電話機が建物内で使用される場合、建物が電波障害となっても送受信波の減衰は抑えられるもので、携帯用電話機の屋内利用を障害なく実現することができ、特にサービスエリアの限界周辺においての屋内利用が可能となり、利用環境の大幅な拡大が図れることになる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明によるアンテナ装置の一実施例を示す構成図である。この図１において、１１は建物１２の内部に設置され、携帯用電話機（携帯電話やＰＨＳ携帯機等）１３との間で電波の送受信を行う屋内アンテナ、１４は前記建物１２の外部に設置され、基地局１５との間で電波の送受信を行う屋外アンテナ、１６は屋外アンテナ１４と前記屋内アンテナ１１を結合し、それら各アンテナ１１，１４で送受信された信号をアンテナ１１，１４相互間において伝送する屋内外アンテナ結合手段、ここではケーブルである。
【０００９】上述本発明装置において、携帯用電話機１３を屋内で使用する場合に次のように動作する。まず送話時には、携帯用電話機１３からの電波が屋内アンテナ１１で受信され、ケーブル１６を介して建物１２の外部に引き出されて屋外アンテナ１４に与えられ、この屋外アンテナ１４から基地局１５に送信される。また受話時には、基地局１５からの電波が屋外アンテナ１４で受信され、ケーブル１６を介して建物１２の内部に引き込まれて屋内アンテナ１１に与えられ、この屋内アンテナ１１から携帯用電話機１３に送信される。
【００１０】これにより、携帯用電話機１３が建物１２内で使用される場合、建物１２が電波障害となっても送受信波の減衰は抑えられ、携帯用電話機１３の屋内利用を障害なく実現することができ、特にサービスエリアの限界周辺においての屋内利用が可能となり、利用環境の大幅な拡大が図れる。
【００１１】ここで、上記屋内外アンテナ１１，１４は高利得化を図る上で反射器付きの指向性をもつものが好ましく、また設置環境に応じてその指向性が調整可能であることが好ましい。図２（ａ）～（ｃ）はそのような屋内外アンテナ１１，１４の具体的構成例を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。これら各図において、２１は反射器で、ここでは平板状の金属製反射板を相互に回動自在に一対（２１ａ，２１ｂ）備えてなる。２２は反射板２１ａ，２１ｂの枢着部前方に枢着方向に沿わせて立てた状態で配置された半波長ダイポールアンテナあるいは半波長タブレットアンテナ等のアンテナ、ここでは半波長ダイポールアンテナである。この場合、反射板２１ａ，２１ｂの開き角度θ１は反射板開き角度（θ１）調整機構２３により適宜調整可能であり、また、反射板２１ａ，２１ｂの枢着部からの半波長ダイポールアンテナ２２の距離Ｌ１はアンテナ位置（距離Ｌ１）調整機構２４により適宜調整可能である。
【００１２】これら反射板２１ａ，２１ｂ及び半波長ダイポールアンテナ２２はその位置関係を保持しつつチルト機構２５によりその上下方向傾き角度θ２を調整可能に支柱２６に支持されている。またこの支柱２６は、左右方向傾き角度θ３を調整可能にパン機構２７を介して台座２８に支持されている。
【００１３】以上の構成により、上記アンテナ１１，１４は携帯用電話機１３の建物１２内での移動範囲、すなわち屋内アンテナ１１が設置された空間、あるいは基地局１５に対して適正に向けて、かつ所望の指向性をもたせて取付可能となる。屋内外アンテナ１１，１４は基本的には共に図２に示すものを使用するが、反射板２１ａ，２１ｂの大きさや、指向性については屋内外アンテナ１１，１４別に最適に設定することも可能である。
【００１４】図３（ａ）～（ｃ）は反射板２１ａ，２１ｂの開き角度θ１と半波長ダイポールアンテナ２２の距離Ｌ１に対する指向性を示す図で、（ａ）は開き角度θ１が１８０゜で距離Ｌ１が４分の１波長（λ／４）、（ｂ）は開き角度θ１が９０゜で距離Ｌ１が２分の１波長（λ／２）、（ｃ）は開き角度θ１が９０゜で距離Ｌ１が２分の３波長（１．５λ）の場合の指向性を示している。一般的には、図３（ａ），（ｂ）は屋内アンテナ１１に適し、図３（ｂ），（ｃ）は屋外アンテナ１４に適する指向性であり、また特に図３（ｃ）は基地局１５が遠方にある場合の屋外アンテナ１４に適する指向性である。指向性の主方向は、チルト機構２５やパン機構２７にて最適方向に向けることができる。
【００１５】携帯電話システムやＰＨＳでは、基地局（親局）１５からの電波送信出力は放送局のそれに比べて著しく低く、しかも周波数は極めて高いことから、電波障害物の影響でフェージングが発生しやすく、指向性の最適調整が可能であることは極めて有用である。
【００１６】図４は作業者の操作により指向性を連続的に調整可能にした指向性調整機構の一実施例を一部切断して示す拡大上面図である。この図４において、４１は指向性調整機構で、ここではノブ４１ａ、ステー４１ｂ、一対のリバースギア４１ｃ，４１ｃ、一対の反射板駆動ギア４１ｄ，４１ｄ及びハウジング４１ｅを備えて構成されている。この場合、ノブ４１ａは先端側外周にねじが切られたボルト状をなし、ステー４１ｂはノブ４１ａのねじ部に後端側筒部内周の雌ねじ部が噛み合い、ノブ４１ａの軸回り方向への回転に伴って軸方向（図中上下方向に）に進退移動（距離Ｌ１の調整駆動）可能に構成されている。またこのステー４１ｂは、中間部にねじ部が形成され、先端にはアンテナ２２が取着されている。リバースギア４１ｃ，４１ｃは相互間にステー４１ｂの中間ねじ部が介在し、ステー４１ｂの軸方向への進退移動に伴って相反する方向に回転する。反射板駆動ギア４１ｄ，４１ｄはリバースギア４１ｃ，４１ｃに各別に噛み合っており、リバースギア４１ｃ，４１ｃの回転に伴って反射板２１ａ，２１ｂを駆動し、反射板開き角度θ１の調整駆動可能に構成されている。
【００１７】これによれば、ノブ４１ａを例えば時計方向（矢印イ方向）に回すことにより、ステー４１ｂ、リバースギア４１ｃ，４１ｃ、反射板駆動ギア４１ｄ，４１ｄ及び反射板２１ａ，２１ｂが矢印ロ～ホ方向に駆動し、反射板２１ａ，２１ｂの開き角度θ１が減少すると共にアンテナ２２の距離Ｌ１が増加し、指向性が強まる方向に連続的に作動する。ノブ４１ａを反時計方向（矢印イ方向とは反対方向）に回せば、各部が各々上述とは逆方向に駆動し、反射板２１ａ，２１ｂの開き角度θ１が増加すると共にアンテナ２２の距離Ｌ１が減少し、指向性が弱まる方向に連続的に作動する。
【００１８】なお一例として、上記θ１は１８０゜～９０゜、Ｌ１はλ／２～０．１λまでの範囲内での適宜の範囲で調整可能に設定される。また、ノブ４１ａの先端側のねじ部を除く他のねじ部分のピッチを一様にせず、例えば上記θ１が１８０゜～１００゜位までの駆動位置までは粗く形成し、そこから９０゜の駆動位置に近づくに従って細かく形成してもよい。これによればθ１が９０゜に近づくに従って、換言すれば指向性が強くなるに従って、その微調整ができるようになる。基地局１５と本発明アンテナ装置との位置関係は双方設置後は固定であるので、基地局１５からの電波を最大感度で受信できる位置や角度あるいは指向性をもって装置各部を調整，固定することにより、携帯用電話機の送受信感度が大きく改善される。
【００１９】以上のように、屋内外アンテナ１１，１４に指向性をもたせることによれば、増幅した電波を再び増幅してしまうハウリング現象を防止でき、また送信電力を最小限に抑えることができ、更にマルチパスフェージングノイズを低減することができる。また、チルト機構２５やパン機構２７にて最適方向に向けるられるようにしたことによれば、建物１２の立地条件ないし屋内外アンテナ１１，１４の設置条件に柔軟に対応できる。
【００２０】なお、屋内外アンテナ１１，１４間に、屋内外アンテナ１１，１４間でのいずれか一方向の、望ましくは双方向の信号（アンテナ送受信信号）を増幅するアンプ（ブースタ）を設けることにより、一層送受信性能が向上する。このアンプは屋内外アンテナ結合手段に設けてもよい。また、屋内外アンテナ結合手段を構成するケーブル１６を、可撓性をもたせて平帯状に形成すれば、建物１２の窓サッシの凹凸面に沿わせて屋内外に配線することができ、建物１２にケーブル１６の配線のための穴明け工事等が不要となる。更に、屋内外アンテナ結合手段を、無線通信手段を備えて構成し、屋内外アンテナ結合をケーブル１６等の有線ではなく無線により行うようにしてもよい。
【００２１】また、屋内外アンテナ１１，１４は必ずしも図１に示すような背中合せの位置で設置する必要はなく、ケーブル１６を延長する等、屋内外アンテナ結合手段の設計によりそれぞれ任意の位置に設置できる。屋内外アンテナ１１，１４が反射器２１を備えてなく、アンテナ２２のみで構成されている場合には、ハウリング現象を避けるため、むしろ図１に示すような背中合せの位置から外れた位置での設置が好ましい。更に反射器２１を曲面あるいは球面状に形成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、屋内アンテナと屋外アンテナとこれら屋内外アンテナを結合する屋内外アンテナ結合手段とを設け、屋内外の電波を屋内外アンテナ結合手段を介して送受信可能としたので、携帯用電話機の屋内利用を障害なく実現することができ、特にサービスエリアの限界周辺においての屋内利用を可能として、利用環境の大幅な拡大を図ることができるという効果がある。
【００２３】また、屋内外アンテナ結合手段を可撓性をもつ平帯状のケーブルで構成したことによれば、建物にケーブル配線のための穴明け工事等が不要となり、少なくとも屋外アンテナを、指向性をもつアンテナで構成したことによれば、送受信感度が大きく改善され、そのアンテナ指向性を調整可能に構成したことによれば、アンテナ設置条件に応じた最適な指向性が容易に得られ、更に、屋内アンテナ及び屋外アンテナ間にアンテナ送受信信号を増幅するアンプを設ければ、一層送受信性能が向上するという効果がある。

【出願人】	【識別番号】００００００１３６【氏名又は名称】市光工業株式会社
【出願日】	平成７年（１９９５）６月２日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】秋本正実
【公開番号】	特開平８－３３１０２８
【公開日】	平成８年（１９９６）１２月１３日
【出願番号】	特願平７－１３６６２６