携帯無線端末及びその製造方法
【課題】ＭＩＭＯ通信可能な携帯無線端末において、相関係数を低減可能な携帯無線端末及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】携帯無線端末は、ＭＩＭＯ方式の通信に用いる第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を備える。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内である。
【解決手段】携帯無線端末は、ＭＩＭＯ方式の通信に用いる第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を備える。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ通信を実施する携帯無線端末及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯無線機はＬＴＥ（Long Term Evolution）に対応した端末が発売されてきている。ＬＴＥではＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術を用いることで、高速データ通信を実現している。ＭＩＭＯ通信に対応するためは、端末に複数のアンテナを搭載する必要がある。
【０００３】
特許文献１に記載の無線装置は、アンテナ素子間のアイソレーションを確保するため、第１の無線システムに接続された第１の給電点及び第１の無線システムと異なる第２の無線システムに接続された第２の給電点が設けられた基板と、第１の給電点において給電されると共に、基板において第１の給電点及び第２の給電点に挟まれた範囲に設けられた第１の短絡点において接地されるように構成された第１のアンテナ素子と、第２の給電点において給電されると共に、基板において第２の給電点の近傍であって第１の給電点及び第２の給電点に挟まれた範囲に設けられた第２の短絡点において接地されるように構成された第２のアンテナ素子とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７７４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【０００６】
ＬＴＥにおいては、現状はＢＡＮＤＩ（２ＧＨｚ帯）を用いたサービスが主流となっているが、国内の携帯無線機の周波数帯はＢＡＮＤＶＩ（８００Ｍ帯）、ＩＸ（１．７Ｇ帯）、ＸＩ（１．５Ｇ帯）でのサービス拡張が予定されている。この場合、ＭＩＭＯ通信を実現するためには、周波数に対応したサブアンテナの搭載が必要となる。しかしながら、近年の携帯無線端末は、小型化・薄型化が進行しているため、さらには端末のデザインやＬＣＤサイズが優先される傾向があるため、メインアンテナとサブアンテナの搭載位置を離すことが困難となっている。アンテナの間隔が小さくなると、相関係数が高くなってしまう。特に、相関係数の低減が困難な低周波数帯（８００Ｍ帯）でＬＴＥサービスが開始されることを想定すると、低周波数側の相関係数を低減する必要がある。また、携帯無線端末のアンテナは基板ＧＮＤを利用したアンテナ構成をとっているため、メインアンテナとサブアンテナ間のＧＮＤが共通となってしまい、アンテナ間の相関係数の低減が困難である。
【０００７】
特許文献１に記載の無線装置は、異なるシステム間のアイソレーションに対応するものであるので、同じ周波数での相関係数を低減させることはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１視点によれば、ＭＩＭＯ方式の通信に用いる第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を備える携帯無線端末が提供される。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内である。
【０００９】
本発明の第２視点によれば、ＭＩＭＯ方式の通信に用いる第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を有する携帯無線端末における共振周波数及び相関係数を測定する工程と、６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯において、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方の共振周波数と、相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差がより小さくなるように第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方のアンテナ長を調整して、第１アンテナ素子及びアンテナ素子の設定を決定する工程と、を含む携帯無線端末の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のアンテナ素子間において、相関係数を低下させることができる。また、各アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図。
【図４】実施例において使用した携帯無線端末の寸法を示す概略平面図。
【図５】実施例における相関係数の測定を説明するための概略平面図。
【図６】実施例１における第１実施形態に係る携帯無線端末の暫定アンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【図７】実施例１における第１実施形態に係る携帯無線端末のアンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【図８】実施例２における第２実施形態に係る携帯無線端末の暫定アンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【図９】実施例２における第２実施形態に係る携帯無線端末のアンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記第１〜第３視点の好ましい形態を以下に記載する。
【００１３】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数と第２アンテナ素子の共振周波数との差が５０ＭＨｚ以内である。
【００１４】
上記第１視点の好ましい形態によれば、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下である。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下である。
【００１５】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数、第２アンテナ素子の共振周波数及び相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にある。
【００１６】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のそれぞれについてアンテナ長を調整する。
【００１７】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００１８】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数と第２アンテナ素子の共振周波数との差は５０ＭＨｚ以内となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００１９】
上記第２視点の好ましい形態によれば、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下である。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００２０】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数、第２アンテナ素子の共振周波数及び相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にあるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００２１】
本発明の第１実施形態に係る携帯無線端末について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図を示す。携帯無線端末１０は、第１アンテナ素子１１と、第１アンテナ素子１１が接続された第１給電点１２と、第２アンテナ素子１３と、第２アンテナ素子１３が接続された第２給電点１４と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１５と、を備える。携帯無線端末１０は、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３とでＭＩＭＯ通信を実施する。例えば、第１アンテナ素子１１は、送受信可能なメインアンテナとし、第２アンテナ素子１３は、受信専用のサブアンテナとすることができる。
【００２２】
第１アンテナ素子１１の共振周波数と第２アンテナ素子１３の共振周波数は、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、５０ＭＨｚの範囲内にあると好ましく、１０ＭＨｚの範囲内にあるとより好ましい。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の共振周波数は、例えば、日本国内で使用する場合には、ＢＡＮＤＸＩＸの８７５ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚに合わせるため、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚであると好ましい。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、例えば、ＢＡＮＤＶ、ＢＡＮＤＶＩ（８００Ｍ帯）、及びＢＡＮＤＩ（２Ｇ帯）に対応する２共振のアンテナエレメントとすることができる。
【００２３】
第１アンテナ素子１１のアンテナ長と第２アンテナ素子１３のアンテナ長とは、電気的に同一であると好ましい。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のアンテナ長は、例えば、１／４λとすることができる。これにより、第１アンテナ素子１１の共振周波数と第２アンテナ素子１３の共振周波数とを合わせることができる。
【００２４】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の共振周波数におけるリターンロスは、−５ｄＢ以下であると好ましく、−１５ｄＢ以下であるとより好ましく、−２０ｄＢ以下であるとさらに好ましい。
【００２５】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を周波数に対してプロットした場合に形成される相関係数の極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のうちの少なくとも一方の共振周波数と８０ＭＨｚの範囲内にあると好ましく、５０ＭＨｚの範囲内にあるとより好ましく、２０ＭＨｚの範囲内にあるとさらに好ましい。また、当該極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の両方の共振周波数と上記範囲内にあるとより好ましい。これにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を低下させることができる。このとき、相関係数は、０．５以下であると好ましく、０．３以下であるとより好ましく、０．１以下であるとさらに好ましい。
【００２６】
第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数の極小値の周波数は、ＢＡＮＤＸＩＸの８７５ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚに合わせるため、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚであると好ましい。
【００２７】
第１アンテナ素子１１の形状と第２アンテナ素子１３の形状とは同一であると好ましい。図１に示す第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３においては、一部がミアンダ状になっていると共に、開放端を有する矩形状（環状形状）となっている。開放端の一部は、環を閉じない方向（外側方向）に延在している。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、それぞれ、平面投影形状が非対称形状であると好ましい。
【００２８】
第１給電点１２及び第２給電点１４は、アンテナ特性を向上させるために、基板外側に配置すると好ましい。図１に示す形態においては、第１アンテナ素子１１、第１給電点１２、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、携帯無線端末１０の一方の端部側に配されている。すなわち、第１アンテナ素子１１、第１給電点１２、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、ＬＣＤ１５の一辺に対して同じ側に配置されている。例えば、図１に示すようなスマートフォンやタブレット型端末においては、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、平面投影において、ＬＣＤ１５と重複しない位置、例えばＬＣＤ１５の外縁と携帯無線端末１０の外縁との間に配することができる。図１に示す形態においては、携帯無線端末１０の短辺側にアンテナ素子及び給電点を配したが、長辺側であってもよい。
【００２９】
図１に示す形態においては、第１給電点１２及び第２給電点１４は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のミアンダ形状の端部に接続されている。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、第１給電点１２及び第２給電点１４からそれぞれ２つに分岐している。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、開放部分が外側を向くように配置されると共に、携帯無線端末１０の外縁に沿って配置されている。
【００３０】
第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、平面投影において、携帯無線端末１０の中央を通るＸ軸に対して線対称となるように配置されている。対称的に配置することにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３との相関係数を低減することができる。また、アンテナ長を調整して、相関係数の周波数特性を調整することによっても相関係数を低下させることができる。
【００３１】
図１に示す形態においては、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状は同一に設定してあるが、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の位置関係は、Ｘ軸に対して対象移動させたような位置関係にあると好ましい。例えば、図１に示す形態とは第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、図１と同じ位置に第２アンテナ素子を配置すると好ましい。
【００３２】
図１に示す形態においては、Ｘ軸は、携帯無線端末１０の中央を通る線であったが、これに限定されることはない。
【００３３】
本発明の第２実施形態に係る携帯無線端末について説明する。図２に、本発明の第２実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図を示す。図２において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。携帯無線端末２０の構成要素は、図１に示す第１実施形態と同様であるが、アンテナ素子及び給電点の配置が異なっている。第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２は一方の端部側に配され、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、一方の端部に対向する他方の端部側に配されている。すなわち、１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、それぞれ、ＬＣＤ１５の対向する辺側に配置されている。図２に示す形態においては、第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２は、ＬＣＤ１５の上縁と携帯無線端末１０の上縁との間に配され、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、ＬＣＤ１５の下縁と携帯無線端末１０の下縁との間に配されている。図２に示す形態においては、携帯無線端末２０の短辺側にアンテナ素子及び給電点を配したが、長辺側であってもよい。
【００３４】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の共振周波数におけるリターンロスは、−５ｄＢ以下であると好ましい。
【００３５】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を周波数に対してプロットした場合に形成される相関係数の極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のうちの少なくとも一方の共振周波数と８０ＭＨｚの範囲内にあると好ましく、５０ＭＨｚの範囲内にあるとより好ましく、２０ＭＨｚの範囲内にあるとさらに好ましい。また、当該極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の両方の共振周波数と上記範囲内にあるとより好ましい。これにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を低下させることができる。このとき、相関係数は、０．５以下であると好ましく、０．３以下であるとより好ましい。
【００３６】
上記以外の第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状、長さ、共振周波数及び相関係数については、上記第１実施形態と同様である。
【００３７】
第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、平面投影において、携帯無線端末２０の中央を通るＹ軸に対して線対称となるように配置されている。対称的に配置することにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３との相関を低減することができる。
【００３８】
図２に示す形態においては、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状は同一に設定してあるが、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の位置関係は、Ｙ軸に対して対象移動させたような位置関係にあると好ましい。例えば、図２に示す形態とは第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、図２と同じ位置に第２アンテナ素子を配置すると好ましい。
【００３９】
図２に示す形態においては、Ｙ軸は、携帯無線端末２０の中央を通る線であったが、これに限定されることはない。
【００４０】
第２実施形態における上記以外の形態は、第１実施形態と同様である。
【００４１】
本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末について説明する。図３に、本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図を示す。図３において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。携帯無線端末３０の構成要素は、図１に示す第１実施形態と同様であるが、アンテナ素子及び給電点の配置が異なっている。第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２は一方の端部側に配され、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、一方の端部に対向する他方の端部側に配されている点は第２実施形態と同様である。図３に示す形態においては、携帯無線端末３０の短辺側にアンテナ素子及び給電点を配したが、長辺側であってもよい。
【００４２】
第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状、長さ、共振周波数及び相関係数については、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様である。
【００４３】
第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、平面投影において、携帯無線端末３０の中心点Ｐに対して点対称となるように配置されている。すなわち、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２を携帯無線端末３０の中央を通るＸ軸に対して線対称移動させた仮像を、さらに携帯無線端末３０の中央を通るＹ軸に対して線対称移動させたような位置に配置されている。対称的に配置することにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３との相関を低減することができる。
【００４４】
図３に示す形態においては、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状は同一に設定してあるが、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の位置関係は、Ｐ点に対して対象移動させたような位置関係にあると好ましい。例えば、図３に示す形態とは第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、図３と同じ位置に第２アンテナ素子を配置すると好ましい。
【００４５】
図３に示す形態においては、Ｐ点は、携帯無線端末３０の中心であったが、これに限定されることはない。
【００４６】
第３実施形態における上記以外の形態は、第１実施形態と同様である。
【００４７】
次に、本発明の携帯無線端末の製造方法について説明する。まず、ＭＩＭＯ通信を実施する第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を有する携帯無線端末を準備する。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の配置は、目的とする携帯無線端末のアンテナ素子の配置と同じとする。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子は、例えば、上記第１〜第３実施形態のように配置することができる。
【００４８】
次に、６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯、好ましくは８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の共振周波数を測定する。
【００４９】
また、６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯、好ましくは８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１暫定アンテナ素子と第２暫定アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットし、相関係数の極小値の周波数を測定する。
【００５０】
次に、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の少なくとも一方の共振周波数、好ましくは両暫定アンテナ素子の共振周波数と、相関係数の極小値の周波数との差を算出する。
【００５１】
次に、００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯、好ましくは８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、共振周波数と相関係数の極小値の周波数との差がより小さくなるように、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の少なくとも一方、好ましくは両暫定アンテナ素子のアンテナ長を調整して、携帯無線端末における第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。このとき、アンテナ素子の少なくとも一方の共振周波数、好ましくは両暫定アンテナ素子の共振周波数と、相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚの範囲内になるように設定すると好ましく、５０ＭＨｚの範囲内になるように設定するとより好ましい。これにより、相関係数の極小値をより低下させることができる。相関係数の極小値は、例えば０．５以下にすると好ましく、０．３以下にするとより好ましい。また、第１アンテナ素子の共振周波数と第２アンテナ素子の共振周波数とは、５０ＭＨｚの範囲内にすると好ましく、実質的に同一にするとより好ましい。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスは、−５ｄＢ以下にすると好ましい。相関係数の極小値の周波数、第１アンテナ素子の共振周波数、及び第２アンテナ素子の共振周波数は、ＢＡＮＤＸＩＸの８７５ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚに合わせるため、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯に設定すると好ましい。
【００５２】
アンテナ素子の設定を決定するためのアンテナ素子のアンテナ長の調整は、１回に限らず、数回繰り返してもよい。
【実施例】
【００５３】
［実施例１］
第１実施形態に係る携帯無線端末について、暫定アンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数、並びに、暫定アンテナ素子の測定結果を基にアンテナ長を調整したアンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数を測定した。測定に使用した携帯無線端末は、図１に示すようなスマートフォンである。図４に、測定に使用した携帯無線端末の寸法を示す。携帯無線機端末において、同一長及び同一形状の第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を図１に示すように線対称に配置した。図５に、相関係数の測定方法を説明するための概略平面図を示す。相関係数は、携帯無線端末を４５°傾斜させた状態において、携帯無線端末の中心を通るＸＹ面から算出した。相関係数の計算式を式１に示す。ここで、到来波は一様部分とする。交差偏波識別度（ＸＰＤ）は０ｄＢとする。Ｅθ１及びＥθ２は、１系及び２系の主偏波成分(θ成分)であり、Ｅφ１及びＥφ２は、１系及び２系の交差偏波成分(φ成分)であり、Ｐθ及びＰφは到来波のθ成分及びφ成分である。また、Ｓパラメータは、ベクトルネットワークアナライザを使用して測定した。
【００５４】
［式１］
【００５５】
図６に、図１に示す第１実施形態のように第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図６によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約７２０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０．１３であった。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の共振周波数は約８００ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−１５ｄＢ〜−１４ｄＢであった。相関係数の極小値は、アンテナ素子の共振周波数の低周波数側にあった。
【００５６】
そこで、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のアンテナ長より短いアンテナ長の第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を作成した。このとき、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数の極小値の周波数とが、８５０ＭＨｚ〜９５０Ｍｈｚの周波数帯において同一となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のアンテナ長を調整した。そして、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子と同様に配置して、再度Ｓパラメータ及び相関係数を測定した。
【００５７】
図７に、図１に示す第１実施形態のように第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図７によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約８９０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０であった。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数は約８８０ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−２３ｄＢ〜−１６ｄＢであった。図６と図７とを比較すると、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの低周波数帯において、共振周波数と相関係数の極小値の周波数とがより近くなるようにアンテナ素子長を調整することにより、相関係数を低減できていることが分かる。
【００５８】
［実施例２］
第２実施形態に係る携帯無線端末について、暫定アンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数、並びに、暫定アンテナ素子の測定結果を基にアンテナ長を調整したアンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数を測定した。携帯無線機端末において、同一長及び同一形状の第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を図２に示すように線対称に配置した。測定方法及び測定条件は、実施例１と同様である。
【００５９】
図８に、図２に示す第２実施形態のように第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図８によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約８９０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０．３３であった。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の共振周波数は約８００ＭＨｚ〜８５０ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−１１ｄＢ〜−８ｄＢであった。相関係数の極小値は、アンテナ素子の共振周波数の高周波数側にあった。
【００６０】
そこで、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のアンテナ長より長いアンテナ長の第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を作成した。このとき、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数の極小値の周波数とが、８５０ＭＨｚ〜９５０Ｍｈｚの周波数帯において同一となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のアンテナ長を調整した。そして、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子と同様に配置して、再度Ｓパラメータ及び相関係数を測定した。
【００６１】
図９に、図１に示す第１実施形態のように第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図９によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約９４０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０．２６であった。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数は約９００ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−８ｄＢ〜−７ｄＢであった。図８と図９とを比較すると、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの低周波数帯において、共振周波数と相関係数の極小値の周波数とがより近くなるようにアンテナ素子長を調整することにより、相関係数を低減できていることが分かる。
【００６２】
以上より、実施例１及び実施例２によれば、２つのアンテナ素子がＬＣＤに対して同一側に形成されていても、ＬＣＤの両側に配置されていても、共振周波数と相関係数の極小値の周波数とがより近くなるようにアンテナ素子長を調整することにより、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの低周波数帯において相関係数を低下できることが分かった。
【００６３】
本発明の携帯無線端末及びその製造方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００６４】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の携帯無線端末及びその製造方法は、例えば、携帯電話機、スマートフォン、タブレット型パソコン、ノート型パソコン等に適用することができる。また、本発明の携帯無線端末は、２×２ＭＩＭＯ通信のみならず、例えば、４×４及び８×８のＭＩＭＯ通信に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０，２０，３０ 携帯無線端末
１１ 第１アンテナ素子
１２ 第１給電点
１３ 第２アンテナ素子
１４ 第２給電点
１５ ＬＣＤ
Ｘ，Ｙ 対称軸
Ｐ 対称点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ通信を実施する携帯無線端末及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯無線機はＬＴＥ（Long Term Evolution）に対応した端末が発売されてきている。ＬＴＥではＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術を用いることで、高速データ通信を実現している。ＭＩＭＯ通信に対応するためは、端末に複数のアンテナを搭載する必要がある。
【０００３】
特許文献１に記載の無線装置は、アンテナ素子間のアイソレーションを確保するため、第１の無線システムに接続された第１の給電点及び第１の無線システムと異なる第２の無線システムに接続された第２の給電点が設けられた基板と、第１の給電点において給電されると共に、基板において第１の給電点及び第２の給電点に挟まれた範囲に設けられた第１の短絡点において接地されるように構成された第１のアンテナ素子と、第２の給電点において給電されると共に、基板において第２の給電点の近傍であって第１の給電点及び第２の給電点に挟まれた範囲に設けられた第２の短絡点において接地されるように構成された第２のアンテナ素子とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７７４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【０００６】
ＬＴＥにおいては、現状はＢＡＮＤＩ（２ＧＨｚ帯）を用いたサービスが主流となっているが、国内の携帯無線機の周波数帯はＢＡＮＤＶＩ（８００Ｍ帯）、ＩＸ（１．７Ｇ帯）、ＸＩ（１．５Ｇ帯）でのサービス拡張が予定されている。この場合、ＭＩＭＯ通信を実現するためには、周波数に対応したサブアンテナの搭載が必要となる。しかしながら、近年の携帯無線端末は、小型化・薄型化が進行しているため、さらには端末のデザインやＬＣＤサイズが優先される傾向があるため、メインアンテナとサブアンテナの搭載位置を離すことが困難となっている。アンテナの間隔が小さくなると、相関係数が高くなってしまう。特に、相関係数の低減が困難な低周波数帯（８００Ｍ帯）でＬＴＥサービスが開始されることを想定すると、低周波数側の相関係数を低減する必要がある。また、携帯無線端末のアンテナは基板ＧＮＤを利用したアンテナ構成をとっているため、メインアンテナとサブアンテナ間のＧＮＤが共通となってしまい、アンテナ間の相関係数の低減が困難である。
【０００７】
特許文献１に記載の無線装置は、異なるシステム間のアイソレーションに対応するものであるので、同じ周波数での相関係数を低減させることはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１視点によれば、ＭＩＭＯ方式の通信に用いる第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を備える携帯無線端末が提供される。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内である。
【０００９】
本発明の第２視点によれば、ＭＩＭＯ方式の通信に用いる第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を有する携帯無線端末における共振周波数及び相関係数を測定する工程と、６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯において、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方の共振周波数と、相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差がより小さくなるように第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方のアンテナ長を調整して、第１アンテナ素子及びアンテナ素子の設定を決定する工程と、を含む携帯無線端末の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のアンテナ素子間において、相関係数を低下させることができる。また、各アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図。
【図４】実施例において使用した携帯無線端末の寸法を示す概略平面図。
【図５】実施例における相関係数の測定を説明するための概略平面図。
【図６】実施例１における第１実施形態に係る携帯無線端末の暫定アンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【図７】実施例１における第１実施形態に係る携帯無線端末のアンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【図８】実施例２における第２実施形態に係る携帯無線端末の暫定アンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【図９】実施例２における第２実施形態に係る携帯無線端末のアンテナ素子についてのＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記第１〜第３視点の好ましい形態を以下に記載する。
【００１３】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数と第２アンテナ素子の共振周波数との差が５０ＭＨｚ以内である。
【００１４】
上記第１視点の好ましい形態によれば、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下である。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下である。
【００１５】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数、第２アンテナ素子の共振周波数及び相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にある。
【００１６】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のそれぞれについてアンテナ長を調整する。
【００１７】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００１８】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数と第２アンテナ素子の共振周波数との差は５０ＭＨｚ以内となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００１９】
上記第２視点の好ましい形態によれば、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下である。８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００２０】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ素子の共振周波数、第２アンテナ素子の共振周波数及び相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にあるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。
【００２１】
本発明の第１実施形態に係る携帯無線端末について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図を示す。携帯無線端末１０は、第１アンテナ素子１１と、第１アンテナ素子１１が接続された第１給電点１２と、第２アンテナ素子１３と、第２アンテナ素子１３が接続された第２給電点１４と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１５と、を備える。携帯無線端末１０は、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３とでＭＩＭＯ通信を実施する。例えば、第１アンテナ素子１１は、送受信可能なメインアンテナとし、第２アンテナ素子１３は、受信専用のサブアンテナとすることができる。
【００２２】
第１アンテナ素子１１の共振周波数と第２アンテナ素子１３の共振周波数は、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、５０ＭＨｚの範囲内にあると好ましく、１０ＭＨｚの範囲内にあるとより好ましい。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の共振周波数は、例えば、日本国内で使用する場合には、ＢＡＮＤＸＩＸの８７５ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚに合わせるため、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚであると好ましい。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、例えば、ＢＡＮＤＶ、ＢＡＮＤＶＩ（８００Ｍ帯）、及びＢＡＮＤＩ（２Ｇ帯）に対応する２共振のアンテナエレメントとすることができる。
【００２３】
第１アンテナ素子１１のアンテナ長と第２アンテナ素子１３のアンテナ長とは、電気的に同一であると好ましい。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のアンテナ長は、例えば、１／４λとすることができる。これにより、第１アンテナ素子１１の共振周波数と第２アンテナ素子１３の共振周波数とを合わせることができる。
【００２４】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の共振周波数におけるリターンロスは、−５ｄＢ以下であると好ましく、−１５ｄＢ以下であるとより好ましく、−２０ｄＢ以下であるとさらに好ましい。
【００２５】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を周波数に対してプロットした場合に形成される相関係数の極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のうちの少なくとも一方の共振周波数と８０ＭＨｚの範囲内にあると好ましく、５０ＭＨｚの範囲内にあるとより好ましく、２０ＭＨｚの範囲内にあるとさらに好ましい。また、当該極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の両方の共振周波数と上記範囲内にあるとより好ましい。これにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を低下させることができる。このとき、相関係数は、０．５以下であると好ましく、０．３以下であるとより好ましく、０．１以下であるとさらに好ましい。
【００２６】
第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数の極小値の周波数は、ＢＡＮＤＸＩＸの８７５ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚに合わせるため、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚであると好ましい。
【００２７】
第１アンテナ素子１１の形状と第２アンテナ素子１３の形状とは同一であると好ましい。図１に示す第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３においては、一部がミアンダ状になっていると共に、開放端を有する矩形状（環状形状）となっている。開放端の一部は、環を閉じない方向（外側方向）に延在している。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、それぞれ、平面投影形状が非対称形状であると好ましい。
【００２８】
第１給電点１２及び第２給電点１４は、アンテナ特性を向上させるために、基板外側に配置すると好ましい。図１に示す形態においては、第１アンテナ素子１１、第１給電点１２、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、携帯無線端末１０の一方の端部側に配されている。すなわち、第１アンテナ素子１１、第１給電点１２、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、ＬＣＤ１５の一辺に対して同じ側に配置されている。例えば、図１に示すようなスマートフォンやタブレット型端末においては、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、平面投影において、ＬＣＤ１５と重複しない位置、例えばＬＣＤ１５の外縁と携帯無線端末１０の外縁との間に配することができる。図１に示す形態においては、携帯無線端末１０の短辺側にアンテナ素子及び給電点を配したが、長辺側であってもよい。
【００２９】
図１に示す形態においては、第１給電点１２及び第２給電点１４は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のミアンダ形状の端部に接続されている。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、第１給電点１２及び第２給電点１４からそれぞれ２つに分岐している。第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３は、開放部分が外側を向くように配置されると共に、携帯無線端末１０の外縁に沿って配置されている。
【００３０】
第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、平面投影において、携帯無線端末１０の中央を通るＸ軸に対して線対称となるように配置されている。対称的に配置することにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３との相関係数を低減することができる。また、アンテナ長を調整して、相関係数の周波数特性を調整することによっても相関係数を低下させることができる。
【００３１】
図１に示す形態においては、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状は同一に設定してあるが、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の位置関係は、Ｘ軸に対して対象移動させたような位置関係にあると好ましい。例えば、図１に示す形態とは第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、図１と同じ位置に第２アンテナ素子を配置すると好ましい。
【００３２】
図１に示す形態においては、Ｘ軸は、携帯無線端末１０の中央を通る線であったが、これに限定されることはない。
【００３３】
本発明の第２実施形態に係る携帯無線端末について説明する。図２に、本発明の第２実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図を示す。図２において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。携帯無線端末２０の構成要素は、図１に示す第１実施形態と同様であるが、アンテナ素子及び給電点の配置が異なっている。第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２は一方の端部側に配され、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、一方の端部に対向する他方の端部側に配されている。すなわち、１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、それぞれ、ＬＣＤ１５の対向する辺側に配置されている。図２に示す形態においては、第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２は、ＬＣＤ１５の上縁と携帯無線端末１０の上縁との間に配され、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、ＬＣＤ１５の下縁と携帯無線端末１０の下縁との間に配されている。図２に示す形態においては、携帯無線端末２０の短辺側にアンテナ素子及び給電点を配したが、長辺側であってもよい。
【００３４】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の共振周波数におけるリターンロスは、−５ｄＢ以下であると好ましい。
【００３５】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を周波数に対してプロットした場合に形成される相関係数の極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３のうちの少なくとも一方の共振周波数と８０ＭＨｚの範囲内にあると好ましく、５０ＭＨｚの範囲内にあるとより好ましく、２０ＭＨｚの範囲内にあるとさらに好ましい。また、当該極小値の周波数は、第１アンテナ素子１１及び第２アンテナ素子１３の両方の共振周波数と上記範囲内にあるとより好ましい。これにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の相関係数を低下させることができる。このとき、相関係数は、０．５以下であると好ましく、０．３以下であるとより好ましい。
【００３６】
上記以外の第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状、長さ、共振周波数及び相関係数については、上記第１実施形態と同様である。
【００３７】
第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、平面投影において、携帯無線端末２０の中央を通るＹ軸に対して線対称となるように配置されている。対称的に配置することにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３との相関を低減することができる。
【００３８】
図２に示す形態においては、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状は同一に設定してあるが、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の位置関係は、Ｙ軸に対して対象移動させたような位置関係にあると好ましい。例えば、図２に示す形態とは第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、図２と同じ位置に第２アンテナ素子を配置すると好ましい。
【００３９】
図２に示す形態においては、Ｙ軸は、携帯無線端末２０の中央を通る線であったが、これに限定されることはない。
【００４０】
第２実施形態における上記以外の形態は、第１実施形態と同様である。
【００４１】
本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末について説明する。図３に、本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末の概略平面図を示す。図３において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。携帯無線端末３０の構成要素は、図１に示す第１実施形態と同様であるが、アンテナ素子及び給電点の配置が異なっている。第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２は一方の端部側に配され、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、一方の端部に対向する他方の端部側に配されている点は第２実施形態と同様である。図３に示す形態においては、携帯無線端末３０の短辺側にアンテナ素子及び給電点を配したが、長辺側であってもよい。
【００４２】
第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状、長さ、共振周波数及び相関係数については、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様である。
【００４３】
第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２と第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４とは、平面投影において、携帯無線端末３０の中心点Ｐに対して点対称となるように配置されている。すなわち、第２アンテナ素子１３及び第２給電点１４は、第１アンテナ素子１１及び第１給電点１２を携帯無線端末３０の中央を通るＸ軸に対して線対称移動させた仮像を、さらに携帯無線端末３０の中央を通るＹ軸に対して線対称移動させたような位置に配置されている。対称的に配置することにより、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３との相関を低減することができる。
【００４４】
図３に示す形態においては、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状は同一に設定してあるが、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１３の位置関係は、Ｐ点に対して対象移動させたような位置関係にあると好ましい。例えば、図３に示す形態とは第２アンテナ素子１３の形状が異なる場合であっても、図３と同じ位置に第２アンテナ素子を配置すると好ましい。
【００４５】
図３に示す形態においては、Ｐ点は、携帯無線端末３０の中心であったが、これに限定されることはない。
【００４６】
第３実施形態における上記以外の形態は、第１実施形態と同様である。
【００４７】
次に、本発明の携帯無線端末の製造方法について説明する。まず、ＭＩＭＯ通信を実施する第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を有する携帯無線端末を準備する。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の配置は、目的とする携帯無線端末のアンテナ素子の配置と同じとする。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子は、例えば、上記第１〜第３実施形態のように配置することができる。
【００４８】
次に、６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯、好ましくは８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の共振周波数を測定する。
【００４９】
また、６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯、好ましくは８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、第１暫定アンテナ素子と第２暫定アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットし、相関係数の極小値の周波数を測定する。
【００５０】
次に、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の少なくとも一方の共振周波数、好ましくは両暫定アンテナ素子の共振周波数と、相関係数の極小値の周波数との差を算出する。
【００５１】
次に、００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯、好ましくは８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、共振周波数と相関係数の極小値の周波数との差がより小さくなるように、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の少なくとも一方、好ましくは両暫定アンテナ素子のアンテナ長を調整して、携帯無線端末における第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の設定を決定する。このとき、アンテナ素子の少なくとも一方の共振周波数、好ましくは両暫定アンテナ素子の共振周波数と、相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚの範囲内になるように設定すると好ましく、５０ＭＨｚの範囲内になるように設定するとより好ましい。これにより、相関係数の極小値をより低下させることができる。相関係数の極小値は、例えば０．５以下にすると好ましく、０．３以下にするとより好ましい。また、第１アンテナ素子の共振周波数と第２アンテナ素子の共振周波数とは、５０ＭＨｚの範囲内にすると好ましく、実質的に同一にするとより好ましい。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスは、−５ｄＢ以下にすると好ましい。相関係数の極小値の周波数、第１アンテナ素子の共振周波数、及び第２アンテナ素子の共振周波数は、ＢＡＮＤＸＩＸの８７５ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚに合わせるため、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯に設定すると好ましい。
【００５２】
アンテナ素子の設定を決定するためのアンテナ素子のアンテナ長の調整は、１回に限らず、数回繰り返してもよい。
【実施例】
【００５３】
［実施例１］
第１実施形態に係る携帯無線端末について、暫定アンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数、並びに、暫定アンテナ素子の測定結果を基にアンテナ長を調整したアンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数を測定した。測定に使用した携帯無線端末は、図１に示すようなスマートフォンである。図４に、測定に使用した携帯無線端末の寸法を示す。携帯無線機端末において、同一長及び同一形状の第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を図１に示すように線対称に配置した。図５に、相関係数の測定方法を説明するための概略平面図を示す。相関係数は、携帯無線端末を４５°傾斜させた状態において、携帯無線端末の中心を通るＸＹ面から算出した。相関係数の計算式を式１に示す。ここで、到来波は一様部分とする。交差偏波識別度（ＸＰＤ）は０ｄＢとする。Ｅθ１及びＥθ２は、１系及び２系の主偏波成分(θ成分)であり、Ｅφ１及びＥφ２は、１系及び２系の交差偏波成分(φ成分)であり、Ｐθ及びＰφは到来波のθ成分及びφ成分である。また、Ｓパラメータは、ベクトルネットワークアナライザを使用して測定した。
【００５４】
［式１］
【００５５】
図６に、図１に示す第１実施形態のように第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図６によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約７２０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０．１３であった。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の共振周波数は約８００ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−１５ｄＢ〜−１４ｄＢであった。相関係数の極小値は、アンテナ素子の共振周波数の低周波数側にあった。
【００５６】
そこで、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のアンテナ長より短いアンテナ長の第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を作成した。このとき、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数の極小値の周波数とが、８５０ＭＨｚ〜９５０Ｍｈｚの周波数帯において同一となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のアンテナ長を調整した。そして、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子と同様に配置して、再度Ｓパラメータ及び相関係数を測定した。
【００５７】
図７に、図１に示す第１実施形態のように第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図７によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約８９０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０であった。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数は約８８０ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−２３ｄＢ〜−１６ｄＢであった。図６と図７とを比較すると、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの低周波数帯において、共振周波数と相関係数の極小値の周波数とがより近くなるようにアンテナ素子長を調整することにより、相関係数を低減できていることが分かる。
【００５８】
［実施例２］
第２実施形態に係る携帯無線端末について、暫定アンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数、並びに、暫定アンテナ素子の測定結果を基にアンテナ長を調整したアンテナ素子のＳパラメータ及び相関係数を測定した。携帯無線機端末において、同一長及び同一形状の第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を図２に示すように線対称に配置した。測定方法及び測定条件は、実施例１と同様である。
【００５９】
図８に、図２に示す第２実施形態のように第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図８によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約８９０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０．３３であった。第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子の共振周波数は約８００ＭＨｚ〜８５０ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−１１ｄＢ〜−８ｄＢであった。相関係数の極小値は、アンテナ素子の共振周波数の高周波数側にあった。
【００６０】
そこで、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子のアンテナ長より長いアンテナ長の第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を作成した。このとき、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の相関係数の極小値の周波数とが、８５０ＭＨｚ〜９５０Ｍｈｚの周波数帯において同一となるように、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のアンテナ長を調整した。そして、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を、第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子と同様に配置して、再度Ｓパラメータ及び相関係数を測定した。
【００６１】
図９に、図１に示す第１実施形態のように第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を配置した携帯無線端末のＳパラメータ及び相関係数の測定結果を示す。図９によれば、８００ＭＨｚ付近の相関係数は、約９４０ＭＨｚに極小値があり、その極小値は約０．２６であった。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の共振周波数は約９００ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚであり、そのリターンロスは約−８ｄＢ〜−７ｄＢであった。図８と図９とを比較すると、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの低周波数帯において、共振周波数と相関係数の極小値の周波数とがより近くなるようにアンテナ素子長を調整することにより、相関係数を低減できていることが分かる。
【００６２】
以上より、実施例１及び実施例２によれば、２つのアンテナ素子がＬＣＤに対して同一側に形成されていても、ＬＣＤの両側に配置されていても、共振周波数と相関係数の極小値の周波数とがより近くなるようにアンテナ素子長を調整することにより、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの低周波数帯において相関係数を低下できることが分かった。
【００６３】
本発明の携帯無線端末及びその製造方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００６４】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の携帯無線端末及びその製造方法は、例えば、携帯電話機、スマートフォン、タブレット型パソコン、ノート型パソコン等に適用することができる。また、本発明の携帯無線端末は、２×２ＭＩＭＯ通信のみならず、例えば、４×４及び８×８のＭＩＭＯ通信に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０，２０，３０ 携帯無線端末
１１ 第１アンテナ素子
１２ 第１給電点
１３ 第２アンテナ素子
１４ 第２給電点
１５ ＬＣＤ
Ｘ，Ｙ 対称軸
Ｐ 対称点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）方式の通信に用いる第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を備え、
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内であることを特徴とする携帯無線端末。
【請求項２】
前記第１アンテナ素子の共振周波数と前記第２アンテナ素子の共振周波数との差が５０ＭＨｚ以内であることを特徴とする請求項１に記載の携帯無線端末。
【請求項３】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下であり、
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯無線端末。
【請求項４】
前記第１アンテナ素子の共振周波数、前記第２アンテナ素子の共振周波数及び前記相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の携帯無線端末。
【請求項５】
ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）方式の通信に用いる第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を有する携帯無線端末における共振周波数及び相関係数を測定する工程と、
６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯において、前記第１暫定アンテナ素子及び前記第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方の共振周波数と、前記相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差がより小さくなるように前記第１暫定アンテナ素子及び前記第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方のアンテナ長を調整して、第１アンテナ素子及び前記アンテナ素子の設定を決定する工程と、を含むことを特徴とする携帯無線端末の製造方法。
【請求項６】
前記第１暫定アンテナ素子及び前記第２暫定アンテナ素子のそれぞれについてアンテナ長を調整することを特徴とする請求項５に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項７】
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と前記相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内となるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項６に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項８】
前記第１アンテナ素子の共振周波数と前記第２アンテナ素子の共振周波数との差は５０ＭＨｚ以内となるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項９】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下であり、
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下となるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項１０】
前記第１アンテナ素子の共振周波数、前記第２アンテナ素子の共振周波数及び前記相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にあるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項１】
ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）方式の通信に用いる第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を備え、
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯において、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内であることを特徴とする携帯無線端末。
【請求項２】
前記第１アンテナ素子の共振周波数と前記第２アンテナ素子の共振周波数との差が５０ＭＨｚ以内であることを特徴とする請求項１に記載の携帯無線端末。
【請求項３】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下であり、
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯無線端末。
【請求項４】
前記第１アンテナ素子の共振周波数、前記第２アンテナ素子の共振周波数及び前記相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の携帯無線端末。
【請求項５】
ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）方式の通信に用いる第１暫定アンテナ素子及び第２暫定アンテナ素子を有する携帯無線端末における共振周波数及び相関係数を測定する工程と、
６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの周波数帯において、前記第１暫定アンテナ素子及び前記第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方の共振周波数と、前記相関係数を周波数に対してプロットしたときに形成される相関係数の極小値の周波数との差がより小さくなるように前記第１暫定アンテナ素子及び前記第２暫定アンテナ素子のうちの少なくとも一方のアンテナ長を調整して、第１アンテナ素子及び前記アンテナ素子の設定を決定する工程と、を含むことを特徴とする携帯無線端末の製造方法。
【請求項６】
前記第１暫定アンテナ素子及び前記第２暫定アンテナ素子のそれぞれについてアンテナ長を調整することを特徴とする請求項５に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項７】
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子のうち少なくとも一方の共振周波数と前記相関係数の極小値の周波数との差が８０ＭＨｚ以内となるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項６に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項８】
前記第１アンテナ素子の共振周波数と前記第２アンテナ素子の共振周波数との差は５０ＭＨｚ以内となるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項９】
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の相関係数が０．５以下であり、
８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯における前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子の共振周波数におけるリターンロスが−５ｄＢ以下となるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の携帯無線端末の製造方法。
【請求項１０】
前記第１アンテナ素子の共振周波数、前記第２アンテナ素子の共振周波数及び前記相関係数の極小値の周波数は、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯にあるように、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子の設定を決定することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の携帯無線端末の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８１１１９（Ｐ２０１３−８１１１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０７０９（Ｐ２０１１−２２０７０９）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]