JP6539895B2 - アンテナ装置および無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信のためのアンテナ装置および無線通信装置に関する。

従来から、たとえば、携帯電話などでは、マルチバンド（たとえば、８００ＭＨｚ帯，１．５ＧＨｚ帯，２ＧＨｚ帯））に対して、通信を行うために異なった周波数帯に対応するためのアンテナ構造が提案されている。

たとえば、特許文献１には、多周波共用型のアンテナ装置として、誘電体基板、給電部、モノポールアンテナ、並列回路、アンテナ素子、無給電素子を備える、アンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置では、モノポールアンテナは、周波数ｆ１において単独で動作し、誘電体基板への漏洩電流の抑圧を行う。モノポールアンテナ、並列回路およびアンテナ素子は、周波数ｆ２の波長の約１／４長の長さを有し、周波数ｆ２で共振し、周波数ｆ２においてアンテナ装置として動作する。周波数ｆ２において、周波数ｆ１で用いるモノポールアンテナを兼用しているので、アンテナ装置の小型化を図ることができる。

一方で、マルチメディア放送の周波数帯域として、たとえば、２００ＭＨｚ帯などのような、より低い周波数が使用されている。この２００ＭＨｚ帯における１／２波長は７０ｃｍ以上となるので、このような周波数帯で移動体通信を行う際の移動体側のアンテナを、もち運び安い大きさとすることが求められている。

このような要求に応えるために、特許文献２には、持ち運ぶ際にはコンパクトになり、実際にアンテナとして使う時には、複数の周波数帯の電波を受信できる折り畳みアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置では、第１のアンテナが取り付けられる第１の筐体と、第２のアンテナが取り付けられる第２の筐体と、これら２つの筐体を折り畳み可能にしたヒンジ部が設けられる。第１及び／または第２のアンテナは、筐体に収納される状態と、筐体から伸長された状態の２つの状態を取り、収納された状態で第１の周波数帯を受信し、伸長された状態で第２の周波数帯の電波を受信可能とする。

さらに、近年、周波数のひっ迫に伴い、周波数利用効率の向上手段の１つとして、空間的・時間的に空いている周波数帯の有効利用が挙げられる。

さらに、周波数帯の有効利用の方法の１つとして、非特許文献１には、広帯域離散ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）通信方式についての開示がある。

一般に伝搬特性の観点から無線通信には１ＧＨｚ以下の周波数帯が適している。移動通信システムが用いる周波数帯としては、アナログ地上波テレビ放送の停波等に伴う周波数再編によって７００ＭＨｚ帯および９００ＭＨｚ帯の周波数が追加されている。

しかしながら、１ＧＨｚ以下の周波数帯に高速無線伝送を収容可能な、まとまった広さの空き周波数帯域を今後新たに確保することは非常に困難な状況である。

一方、１ＧＨｚ以下の実際の周波数利用状況を見たとき、既存の各通信システムの帯域間に、狭帯域ではあるが空き周波数帯域が離散的に存在している。時間的、地理的に利用状況が変動はするものの、これらの多くの小さな空き周波数帯域を柔軟に束ねて使用すれば、高速無線伝送を実現しうる帯域幅を確保できる可能性がある。

そのためには既存通信システムとは異なり、伝送帯域の分割および複数の周波数帯域での伝送に柔軟に対応可能な通信技術の開発が必要である。ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）通信方式は、互いに直交する複数の比較的狭帯域なキャリア（サブキャリア） に情報を多重し伝送する方式であり、送受信機において、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速フーリエ逆変換）/ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を用いたディジタル信号処理を行うことで、伝送帯域の分割が比較的容易であるという特徴を有する。このＯＦＤＭ方式を用いて、上記のように離散的に存在する空き周波数帯域にサブキャリアを配置し、それらのサブキャリアを束ねて伝送路を構成し高速伝送を実現する離散ＯＦＤＭ（Non-Contiguous OFDM）技術が検討されている。

図１１は、このような離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。

離散ＯＦＤＭでは、他の既存通信システムの信号と干渉しないようにサブキャリアを配置することによって、互いに干渉なく通信を行うことが可能となる。

図１２は、１ＧＨｚ以下の広帯域で使用可能な従来のアンテナの例を示す図である。

１ＧＨｚ以下の周波数帯で使用される従来のアンテナとしては、たとえば、図１２（ａ）に示すような、バイコニカルアンテナや、図１２（ｂ）に示すようなログペリオディックアンテナがある。このようなアンテナで、たとえば、１５０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの信号を送受信の対象とすることができる。ただし、ここでも、最大寸法は、４４０〜６５０ｍｍと小型化は困難である。

特開２００６−６７２３４号明細書 特開２０１４−３５４９号明細書

高草木 恵二、長谷川晃朗、柴田達雄著、「広帯域離散ＯＦＤＭ技術の研究」、信学技報， vol．113， no．57， SR2013-16， pp．83-89， 2013年5月

すなわち、移動局である端末装置において、周波数が２００〜３００ＭＨｚ程度の周波数の受信または送信を行うことが必要となる局面が顕在化しているものの、上述のとおり、アンテナを小型化することは容易でない。

また、近年、携帯型の通信端末としては、タブレット型のコンピュータが多く用いられるようになっている。ここで、上述したような２００ＭＨｚ帯の周波数では、通常のタブレット型のコンピュータの長辺の長さに対して、１／２波長が２倍を超えることになってしまう。一方で、タブレット型のコンピュータでは、その使い勝手から、なるべく薄い筐体が求められ、特許文献２の開示のような折り畳み構造やロッドアンテナを設けることは、装置のデザイン上も難しい、という問題がある。

すなわち、携帯電話をはじめとして小型の無線通信装置の需要が高まり続けており、様々な周波数を利用した無線システムが存在し、それらを同時に使用する需要も存在する。小型の無線通信装置は容積が小さく、アンテナスペースを設置できるエリアが限られている。さらに、小型無線機自体の大きさが利用する周波数の波長に対して小さすぎる場合、周波数によってアンテナ動作が変化してしまい、周波数によって異なる放射パターンとなることで通信する方角のアンテナ利得が大きく変わってしまうという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できるアンテナ装置を提供することである。

この発明の他の目的は、無線通信装置を小型化することが可能なアンテナ装置を提供することである。

この発明の１つの局面に従うと、筐体を有する無線通信装置のためのアンテナ装置であって、グランド電極が配置され、略矩形形状を有する回路基板と、回路基板の長辺および短辺の交差する領域近傍に設けられる給電部と、回路基板の長辺方向および短辺方向にそれぞれ沿って配置され、給電部により給電される第１および第２のアンテナ素子とを備え、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とは、互いに異なる周波数帯においてそれぞれ共振し、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子は、各々が回路基板と励振することで対応する周波数帯においてダイポールアンテナとして動作し、第２のアンテナ素子の幅は、第１のアンテナ素子よりも小さい。

好ましくは、第１のアンテナ素子は、回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、回路基板の長辺方向に沿って延在し、第２のアンテナ素子は、回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、回路基板の短辺方向に沿って延在する。

好ましくは、第１および第２のアンテナ素子は、筐体の外部表面に形成される金属層である。

この発明の他の局面に従うと、無線通信装置であって、筐体と、グランド電極が配置され、略矩形形状を有し、無線通信のための回路を搭載する回路基板と、回路基板の長辺および短辺の交差する領域近傍に設けられる給電部と、回路基板の長辺方向および短辺方向に沿って配置され、給電部により給電される第１および第２のアンテナ素子とを備え、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とは、互いに異なる周波数帯においてそれぞれ共振し、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子は、各々が回路基板と励振することで対応する周波数帯においてλ／４ダイポールアンテナとして動作し、第２のアンテナ素子の幅は、第１のアンテナ素子よりも小さい。

好ましくは、第１のアンテナ素子は、回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、回路基板の長辺方向に沿って延在し、第２のアンテナ素子は、回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、回路基板の短辺方向に沿って延在する。

好ましくは、第１および第２のアンテナ素子は、筐体の外部表面に形成される金属層である。

この発明によれば、アンテナ装置を、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。

また、無線通信装置も、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。

回路基板２に対して、モノポールアンテナを設けた構造を示す概念図である。 図１に示したモノポールアンテナの各周波数領域での動作状態を説明するための図である。 回路基板２およびモノポールアンテナ１０において、放射が行われる際の電流成分を示す図である。 実施の形態１のモノポールアンテナの構成を説明するための図である。 図４に示したモノポールアンテナの各周波数領域での動作状態を説明するための図である。 無線通信装置１０００の外観を示す図である。 無線通信装置１０００について、第１のアンテナ素子１００−１および第２のアンテナ素子１００−２を設ける構成を示す概念図である。 図７（ｂ）のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面において、領域ＰＢの部分拡大図である。 アンテナ装置１００の他の構成を説明するための図である。 本実施の形態の無線通信システム２０００の構成の例を示す機能ブロック図である。 離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。 １ＧＨｚ以下の広帯域で使用可能な従来のアンテナの例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態のアンテナ装置を使用した無線通信装置を例にとって説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。

アンテナの小型化にあたっては、アンテナを、アンテナ素子と回路基板とを利用するモノポールアンテナとして、λ／４の共振波長を用いることが考えられる。

ただし、その場合でも、以下のような問題点がある。

（モノポール（ダイポール）アンテナにおける問題点）
図１は、回路基板２に対して、モノポールアンテナを設けた構造を示す概念図である。

図１に示すように、たとえば、回路基板２は、１６０ｍｍ×２４０ｍｍのサイズであるものとし、回路基板２には、電子回路が搭載されているものとする。たとえば、回路基板２の裏面にグランド電極が設けられている。

図１に示すように、モノポールアンテナの長さは、たとえば、２００ｍｍ程度、基板端部からモノポールアンテナの外側端部までの距離は２０ｍｍ程度で、図示したようなサイズで、周波数２００〜３００ＭＨｚに対して、λ／４共振するアンテナとして動作させることができるものとする。基板２の左上隅に、アンテナ１０への給電部２０が設けられる。

以下に説明するように、高周波では、回路基板２がグランドと同様に機能するため、このアンテナは、共振周波数領域では、等価的には、ダイポールアンテナとして動作する。

図２は、図１に示したモノポールアンテナの各周波数領域での動作状態を説明するための図である。

また、図３は、回路基板２およびモノポールアンテナ１０において、放射が行われる際の電流成分を示す図である。

図２（ａ）は、２００ＭＨｚの場合の主たる放射成分と放射の指向性を示す図である。

図２（ａ）の上段および図３（ａ）に示すように、モノポールアンテナ１０に発生する電流は、基板２側に発生する電流と打ち消し合うために、この部分の電流は、送信時の電波の放射パターン（あるいは受信時の誘導起電力）にはほとんど寄与しない。アンテナの主たる放射パターンは、基板２とモノポールアンテナ１０との接合部の給電点付近と、概略として基板２内において給電点に向かい、周波数に依存する方向の電流成分により生成される。

したがって、放射パターンは、図３（ｂ）に示すように、ダイポールアンテナとしての放射パターンに近いことになる。

すなわち、図２（ａ）の下段に示すように、ダイポールアンテナの指向性の典型的な形として、アンテナの水平面内の指向性は、アンテナに直角方向で最大の強度があり、アンテナの方向には強度がほとんどゼロとなる指向性を示している（以下、「８の字型放射パターン」と呼ぶ）。

図２（ｂ）は、３００ＭＨｚの場合の主たる放射成分と放射の指向性を示す図である。

図２（ｂ）の上段に示すように、電流成分としては、２００ＭＨｚの場合に類似の分布となる。

一方、図２（ｂ）の下段に示すように、アンテナの水平面内の指向性は、やや「８の字型放射パターン」が崩れ、非対称な指向性を示す。

図２（ｃ）は、５００ＭＨｚの場合の主たる放射成分と放射の指向性を示す図である。

図２（ｃ）の上段に示すように、電流成分としては、２００ＭＨｚの場合に類似の分布ではあるものの、アンテナは、もはやλ／４で共振しているとはいえなくなり、図３（ｃ）の下段に示すように、アンテナの水平面内の指向性は、もはや「８の字型放射パターン」から大きく外れ、ダイポール動作をしているとは言えない。

すなわち、広帯域で、基板と合わせて等価的にダイポール動作するモノポールアンテナを、図１に示したようなサイズのアンテナおよび基板で実現することは、困難であることがわかる。
[実施の形態１]
図４は、実施の形態１のモノポールアンテナの構成を説明するための図である。

なお、図中の寸法は、一例であり、２００〜５００ＭＨｚの周波数帯を対象と想定した場合のものである。寸法は、必ずしも、この図示したものに限られるものではない。

図４では、２００〜３００ＭＨｚ付近でλ／４共振のモノポールアンテナとして動作するアンテナ素子１００−１および４５０〜５５０ＭＨｚ付近でλ／４共振のモノポールアンテナとして動作する１００−２を、厚みが１ｍｍで、面積が１６０×２４０ｍｍの回路基板３００に対して形成した場合の構成を概念図として示す。

なお、以下では、アンテナ素子１００−１とアンテナ素子１００−２とを総称する場合は、アンテナ装置１００と呼ぶことにする。

回路基板３００は、無線通信装置の筐体内に設けられ、図４に示されるように、基本的には、上面の形状は、矩形形状であるものとして説明する。ただし、略矩形の形状であれば、矩形から一部が欠けていたり、あるいは、一部が突出しているものであってもよい。そして、このような略矩形形状において、長辺に沿う方向を「長辺方向」と呼び、短辺に沿う方向を「短辺方向」と呼ぶことにする。したがって、たとえば、「Ｐが長辺方向に沿って延在する」とは、Ｐが基板上に存在するか否かに関わりなく、Ｐが長辺の方向と同一の方向に沿った形状を有していることを意味するものとする。

アンテナ装置１００の対象周波数帯域のうち低周波側の帯域に対応するアンテナ素子１００−１は、回路基板３００と所定の距離（たとえば、２０ｍｍ）以上を空けて、回路基板３００の第１の長辺方向に沿って延在する。

回路基板３００の第１長辺の一端部近傍であって、以下に説明するように、アンテナ素子１００−１およびアンテナ素子１００−２に囲まれる角の近傍には、アンテナ装置１００への給電部２０が設けられているものとする。

アンテナ装置１００の対象周波数帯域のうち高周波側の帯域に対応するアンテナ素子１００−２は、給電部２０から回路基板３００の短辺方向に沿って延在する。また、アンテナ素子１００−２が、高周波側に対応することに応じて、アンテナの太さ（幅）は、アンテナ素子１００−１に比べて、アンテナ素子１００−２の方が細く（小さく）なるように設定されている。

なお、アンテナ素子の長さや幅は、現実には、基板２の材質、形状その他にも依存するため、たとえば、既存のシミュレータを用いることにより、所望の共振周波数帯となるように、適宜変更しながら、設計されるものとする。

上述のとおり、アンテナ素子１００−１の共振周波数領域とアンテナ素子１００−２の共振周波数領域とが分離するように設定し、アンテナ装置１００の対象周波数帯域においては、アンテナ素子１００−１およびアンテナ素子１００−２は、それぞれ、対応する共振周波数領域において、λ/4長のアンテナ素子として動作する。

ここで、回路基板３００上には、無線通信における送信処理（符号化処理、変調処理など）および受信処理（復調処理、復号処理など）を行うための送受信回路が設けられる。 ここで、アンテナ素子１００−１または１００−２の少なくともいずれか一方は、回路基板３００上に設けられてもよい。基板上にアンテナを形成する点については、たとえば、上述した特許文献１にも開示がある。あるいは、後に説明するように、アンテナ素子１００−１およびアンテナ素子１００−２は、無線通信装置の筐体の外表面側に設けられる構成であってもよい。

基板としては、特に限定されないが、たとえば、低温同時焼成セラミックス基板、ガラスエポキシ基板、コンポジット基板などを用いることができ、基板上には、上述のとおり、無線通信装置の回路を形成する。

図４において、斜線で示した領域は、実際は、ＲＦ回路を含めた電子回路が形成される領域であるものの、アンテナ素子から見た場合は、グランドとして機能する。

図５は、図４に示したモノポールアンテナの各周波数領域での動作状態を説明するための図である。

図５（ａ）は、２００ＭＨｚの場合の主たる放射成分と放射の指向性を示す図である。

図５（ａ）の上段に示すように、モノポールアンテナ１００−１および１００−２に発生する電流は、基板２側に発生する電流と打ち消し合うために、この部分の電流は、送信時の放射パターン（あるいは受信時の誘導起電力）にはほとんど寄与しない。アンテナの主たる放射パターンは、基板２とモノポールアンテナ１０との接合部の給電部２０付近と、概略として基板２内において給電点に向かい、周波数に依存する方向の電流成分により生成される。

したがって、図５（ａ）の下段に示すように、ダイポールアンテナの指向性の典型的な形として、アンテナの水平面内の指向性は、アンテナに直角方向で最大の強度があり、アンテナの方向には強度がほとんどゼロである「８の字型放射パターン」となる。

図５（ｂ）は、３００ＭＨｚの場合の主たる放射成分と放射の指向性を示す図である。

図５（ｂ）の上段に示すように、電流成分としては、２００ＭＨｚの場合に類似の分布となる。

一方、図５（ｂ）の下段に示すように、アンテナの水平面内の指向性も、「８の字型放射パターン」に類似の放射パターンが維持されている。

図５（ｃ）は、５００ＭＨｚの場合の主たる放射成分と放射の指向性を示す図である。

図５（ｃ）の上段に示すように、電流成分としては、２００ＭＨｚの場合に類似の分布であり、図５（ｃ）の下段に示すように、非対称性は増加しているものの、アンテナは、アンテナの水平面内の指向性は、「８の字型放射パターン」をある程度維持しており、ダイポール動作をしているといえる。

すなわち、アンテナ素子１００−１および１００−２を組み合わせることで、広帯域でダイポール動作するようなモノポールアンテナを、実現できることになる。
［実施の形態２］
以下では、実施の形態１で説明したアンテナ装置１００を無線通信装置１０００に実装する具体的な構成の例を、実施の形態２として説明する。

図６は、無線通信装置１０００の外観を示す図である。

無線通信装置１０００は、一例として、タブレット端末とし、筐体１０１０と、表示装置および入力装置として、タッチ型の液晶パネル１０２０とが設けられる。

図７は、無線通信装置１０００について、第１のアンテナ素子１００−１および第２のアンテナ素子１００−２を設ける構成を示す概念図である。

図７（ｂ）では、筐体１０１０を透視して、回路基板３００等を見ている状態を示し、図７（ａ）は、図７（ｂ）の楕円ＰＡで囲まれる領域の部分拡大図である。

図７（ａ）に示すように、回路基板３００上に給電部２０が設けられ、給電部２０と第１のアンテナ素子１００−１および第２のアンテナ素子１００−２が接続される。

また、図７（ｂ）に示すように、矩形の筐体１０１０の第１の長辺から給電点２０の存在する側の短辺の一部にわたって、筐体１０１０の外表面に第１のアンテナ素子１００−１が設けられる。また、矩形の筐体１０１０の給電点２０の存在する側の短辺の一部にわたって、筐体１０１０の外表面に第２のアンテナ素子１００−２が設けられる。

ここでは、回路基板３００の寸法は、たとえば、１３０ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍであるものとすると、筐体の上面の外形寸法が、１５０ｍｍ×２００ｍｍであれば、この回路基板３００と、第１の長辺とのクリアランスは、２０ｍｍとることができる。

図８は、図７（ｂ）のＶＩＩ−ＶＩＩ´断面において、領域ＰＢの部分拡大図である。

図８を参照して、液晶パネル１０２０は、表面ガラス１０２０−１と、液晶表示部およびタッチセンサ１０２０−２と、液晶保持部および制御部１０２０−３とを含む。

また、回路基板３００は、筐体１０１０を構成する樹脂に形成された凹部に嵌め込まれることで筐体１０１０により支持される。回路基板３００には、実装部品３１２が両面に実装される。

筐体１０１０の外表面には、アンテナ素子１００−２が設けられる。このようなアンテナ素子の形成方法としては、特に限定されないが、たとえば、アンテナエレメントを筐体外側に金属パターンを蒸着、もしくは印刷することで構成することができる。このような構成については、アンテナ素子１００−１についても同様とすることができる。

アンテナ素子をこのように構成することで、筐体サイズに影響を与えずに、回路基板３００とのアンテナ素子の金属パターンとの距離を確保できる。たとえば、図８に示した例では、本実施の形態で説明してきたようなクリアランスの大きさの１０ｍｍ以上を確保することが可能である。

なお、アンテナ素子１００−１および１００−２が、操作者の手などに直接接触しないように、アンテナ素子に対して、さらに、シールドするための部材を被せる構成としてもよい。

図９は、アンテナ装置１００の他の構成を説明するための図である。

図７および図８では、アンテナ装置１００は、無線送信装置１０００の筐体の外表面上に設けられるものとして説明した。

ただし、アンテナ素子１００−１および１００−２は、無線送信装置１０００に対して、折り畳み可能なホイップアンテナなどのような棒状の形状としてもよい。

この場合、図９に示すように、アンテナ素子１００−１および１００−２を基板２内の電流分布と略平衡となる方向に広げることで、各アンテナ素子をダイポールアンテナとして、動作させることが可能となる。
［送受信機の構成の例］
以下、以上説明したような実施の形態のアンテナ装置１００を、一例として、上述した離散ＯＦＤＭ方式の無線通信装置に対して使用する場合を例にとって説明する。

ただし、アンテナ装置１００は、離散ＯＦＤＭ方式の無線通信装置に限らず、広帯域の周波数の送受信を行う小型の無線通信装置に対して、適用可能なものである。

図１０は、本実施の形態の無線通信システム２０００の構成の例を示す機能ブロック図である。

なお、以下の構成では、特に限定されるものではないが、伝送に関する各機能はのLTE規格をベースとしているものとして、説明する。

図１を参照して、無線通信システム２０００においては、送受信の対象とする周波数帯域が極めて広いため、たとえば、ダウンリンクのためには、送信側も受信側も、それぞれの周波数に対応して高周波ユニットを配置する。図１０においては、例として、４系統を配置した構成を示している。

また、基地局からユーザー端末への下りリンク（ダウンリンク）帯域と、ユーザー端末から基地局への上りリンク（アップリンク）帯域とを完全に離した周波数帯に独立して確保する（ＦＤＤ：周波数分割多重）構成または異なる時間で使用する（ＴＤＤ：時間分割多重）構成を採用することが可能である。ただし、極めて広い周波数帯域幅を使用して、通信を行うことを想定すると、帯域の確保の観点からは、ＴＤＤの構成であってもよい。

一方で、各高周波ユニットによって、対象とする周波数が異なるため、伝搬減衰やドップラー周波数などの通信路の品質が大きく異なる。

そこで、まず、無線通信システム２０００の送信側では、通信路の品質に応じた伝送により周波数利用効率を高めるために、チャネルエンコーダ１１０−１および１１０−２が２系統設けられている。チャネルエンコーダ１１０−１および１１０−２は、それぞれ、Turbo符号等の伝送路誤り訂正符号化、およびインターリーブ等の処理を実行する。このチャネルエンコーダは、対象とする空き周波数帯の通信品質に応じた適応変調等の処理を実施する。

以下では、通信を行う空き周波数帯として、どの周波数帯を使用するかは、送信側および受信側で、既知であるものとして説明する。

チャネルエンコーダ１１０−１および１１０−２の処理後に、送信信号に対して、変調器１１２−１および１１２−２が所定のデジタル変調処理を実行する。デジタル変調としては、たとえば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどを使用することが可能である。

無線通信システム２０００においては、サブキャリアの離散的な配置を実現するために、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ処理を利用する。所定の帯域をカバーする高周波ユニットひとつにＩＦＦＴ／ＦＦＴポイント数（たとえば、８１９２個）を割り当てることで、ＩＦＦＴ／ＦＦＴポイントそれぞれが所定の帯域幅（たとえば、１５ｋＨｚ）のサブキャリアに相当することになる。言い換えると、各高周波ユニットは、ＩＦＦＴ／ＦＦＴポイント数分のサブキャリアの送信能力を有する。

サブキャリアマッパ１２０は、送信側（たとえば、基地局装置）は、高周波ユニットのサブキャリアのうち送信するサブキャリアに対応するＩＦＦＴポイントに変調データを配置する。このようなサブキャリアの配置は、通信が行われる場所や時間などにより空き周波数帯が変動することに応じて、変更されうる。このような配置の情報は、送信側および受信側で事前に共通な情報を有しているものとする。

その後、高周波ユニットごとに、ＩＦＦＴ部１３０−１〜１３０−４が、ＩＦＦＴ処理を実行し、Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４で、それぞれ、アナログ信号に変換される。

Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４の出力は、ＩＦ発振器１３３からのＩＦ信号とミキサ１３４−１〜１３４−４と混合され、さらに、各周波数帯に対応する局部発振器１４０−１〜１４０−４の出力と、ミキサ１３６−１〜１３６−４で混合される。

無線通信システム２０００では、対象となる無線周波数（ＲＦ）は、たとえば、１７０ＭＨｚ〜１ＧＨｚであり、無線送受信機の装置構成上、通常はＲＦ周波数より低く設定する中間周波数（ＩＦ）を確保することが困難である。そこで、図１では、ＲＦより高いＩＦ周波数を使用する構成としている。なお、ＩＦを用いないダイレクトコンバージョン方式を採用してもよい。

機能ブロック１４２は、ＦＤＤを実装する場合は、ＦＤＤデュープレクサとしての機能を実行し、ＴＤＤを実装する場合は、ＴＤＤスイッチとしての機能を実行する機能ブロックである。

ブロック１４２からの信号は、アンテナ１５０から送出される。

一方、受信側では、アンテナ２００で受信した信号は、機能ブロック２０２により、ＦＤＤデュープレクサまたはＴＤＤスイッチとしての機能が実行された後、各周波数帯に対応する局部発振器２０４−１〜２０４−４の出力と、ミキサ２１０−１〜２１０−４で混合される。

なお、受信側が、たとえば、タブレット端末であるとすると、アンテナ２００として、アンテナ装置１００を用いることができる。

さらに、ミキサ２１０−１〜２１０−４の出力は、ＩＦ発振器２１１からのＩＦ信号とミキサ２１２−１〜２１２−４と混合され、Ａ／Ｄ変換器２１４−１〜２１４−４でＡ／Ｄ変換されて、ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４において、ＩＦＦＴ処理の逆処理であるＦＦＴ処理が実行される。

ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４からのサブキャリアごとに分離された信号に対して、サブキャリアデマッパ２３０は、サブキャリアマッパ１２０の逆処理により、対応するＦＦＴポイントのデータを抜き出し、復調器２４０−１〜２４０−２が、復調処理を実行する。さらに、チャネルデコーダ２５０−１〜２５０−２は、デインターリーブ処理や誤り訂正処理を実行する。

アップリンク側の構成も、基本的には、ダウンリンク側の構成と同様であるが、図１０では、図示を簡略化している。

フィードバックチャネル変調エンコーダ２８０は、適応変調などの制御を行うために、受信側（たとえば、移動局装置）の受信状況を基地局側にフィードバックする制御信号を変調し、フィードバックチャネル復調デコーダ１８０は、このようなフィードバック制御信号を復調する。

以上のような構成により、アンテナ装置を、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。

また、無線通信装置も、対象とする周波数の波長と比較して、相対的に小型化できる。

今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。

２０ 給電部、１００ アンテナ装置、１００−１ 第１のアンテナ素子、１００−２ 第２のアンテナ素子、３００ 回路基板、１０００ 無線通信装置、１０１０ 筐体、１０２０ 液晶パネル。

Claims (6)

1. 筐体を有する無線通信装置のためのアンテナ装置であって、
   グランド電極が配置され、略矩形形状を有する回路基板と、
   前記回路基板の長辺および短辺の交差する領域近傍に設けられる給電部と、
   前記回路基板の長辺方向および短辺方向にそれぞれ沿って配置され、前記給電部により給電される第１および第２のアンテナ素子とを備え、
   前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とは、互いに異なる周波数帯においてそれぞれ共振し、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子は、各々が前記回路基板と励振することで対応する前記周波数帯においてダイポールアンテナとして動作し、
   前記第２のアンテナ素子の幅は、前記第１のアンテナ素子よりも小さい、アンテナ装置。
2. 前記第１のアンテナ素子は、前記回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、前記回路基板の長辺方向に沿って延在し、
   前記第２のアンテナ素子は、前記回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、前記回路基板の短辺方向に沿って延在する、請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記第１および第２のアンテナ素子は、前記筐体の外部表面に形成される金属層である、請求項２記載のアンテナ装置。
4. 無線通信装置であって、
   筐体と、
   グランド電極が配置され、略矩形形状を有し、無線通信のための回路を搭載する回路基板と、
   前記回路基板の長辺および短辺の交差する領域近傍に設けられる給電部と、
   前記回路基板の長辺方向および短辺方向に沿って配置され、前記給電部により給電される第１および第２のアンテナ素子とを備え、
   前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とは、互いに異なる周波数帯においてそれぞれ共振し、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子は、各々が前記回路基板と励振することで対応する前記周波数帯においてλ／４ダイポールアンテナとして動作し、
   前記第２のアンテナ素子の幅は、前記第１のアンテナ素子よりも小さい、無線通信装置。
5. 前記第１のアンテナ素子は、前記回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、前記回路
   基板の長辺方向に沿って延在し、
   前記第２のアンテナ素子は、前記回路基板と少なくとも所定の距離を空けて、前記回路
   基板の短辺方向に沿って延在する、請求項４記載の無線通信装置。
6. 前記第１および第２のアンテナ素子は、前記筐体の外部表面に形成される金属層である
   、請求項５記載の無線通信装置。