CN1252864C - 螺旋天线装置及装有此装置的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种螺旋天线装置及装有此装置的无线通信装置。螺旋天线装置可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗。可变电容元件(3)被连接在螺旋天线元件(1)和螺旋天线元件(2)之间，可变电容元件(4)被连接在平衡-不平衡转换器(6)的不平衡侧端口的第1端子和螺旋天线元件(1)之间，可变电容元件(5)被连接在平衡-不平衡转换器(6)的不平衡侧端口的第2端子和螺旋天线元件(2)之间。反射功率检测电路(20)在把来自无线发射机的发射信号馈送给螺旋天线元件(1)、(2)时测定与被反射的反射功率对应的检测电压(Vd)，自适应控制型控制器(10)对可变电容元件(3)、(4)、(5)进行自适应控制，使得检测电压(Vd)变成最小。

Description

螺旋天线装置及装有此装置的无线通信装置
技术领域
本发明涉及主要在移动电话机和业务用无线通信机等上使用的移动无线用螺旋天线装置及装有此装置的无线通信装置。
背景技术
图22为表示以往的业务用便携式无线通信机101的使用状况的一例的立体图。150MHz～450MHz的VHF波段被分配作业务用便携式无线通信机101的无线电波频率，因此，如图22所示，被装在便携式无线通信机101上的标准模式的螺旋天线装置102被用作天线。
图23为表示被用在图22的业务用便携式无线通信机101上的螺旋天线装置102的等效电路图，是包含无线通信机框体中的图象并表示了图22的螺旋天线装置102的等效电路图。在图23中，螺旋天线元件1和螺旋天线元件2被构成为相对于馈电点对称，具有相同的形状参数(卷径、匝数、匝间距)。这里，规定的被固化了的具有静电容量的容性元件3a被接在螺旋天线元件1和螺旋天线元件2之间，借助于容性元件3a和平衡—不平衡转换器6，在螺旋天线装置102的输入阻抗Za和作为传输线路的同轴电缆7之间进行阻抗匹配，从输入端子8看螺旋天线装置102时的阻抗被设定为50Ω(例如，参照非专利文献1)。
(非专利文献1)
小川晃一等，“接近人体腹部的150MHz波段标准模式螺旋天线的有效发射率的分析和与改善效率有关的探讨”，电子信息通信学会论文(B)，Vol.J84-B，No.5，pp.902-911，2001年5月。
发明内容
(发明要解决的问题)
图24为表示在图23的螺旋天线装置102上的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图，表示为150MHz波段的业务用便携式无线通信机设计的螺旋天线装置102的阻抗特性。这里，螺旋天线元件1、2的长度约为10cm，具有作为市售的便携式无线通信机的一般形状。如图24所示，在150MHz处VSWR几乎为1，实现极好的阻抗匹配状态。但是，VSWR在2以下的带宽在2MHz以下，表示了极窄的带宽特性。
一般来说，业务用便携式无线通信机的配置频率是在10MHz以上，因此，如果以在图24所示的阻抗特性中匹配频率之外的频率使用，则会产生因阻抗不匹配而导致螺旋天线装置102的工作增益大幅下降的问题。为了应付此问题，现有的方法是通过准备中心频率不同的多个螺旋天线并根据使用频率更换天线而对所有的频率获得良好的阻抗匹配。这样，业务无线通信用螺旋天线的第1问题是阻抗特性其带宽窄。
业务用便携式无线通信机在使用上的特征与移动电话机等不同，是把无线通信机装在人体上使用并使之不妨碍业务。在通话时如图22所示那样用麦克风和耳机。由图22可知，此时，螺旋天线装置102紧贴着使用者103的腹部。在此情形中的天线特性在比如由本发明者们所著的非专利文献1中有详述。这里将描述其概要。
图25(a)为表示图23的螺旋天线装置102和人体模型201之间的位置关系的立体图，图25(b)为表示图23的螺旋天线装置102的输入阻抗Za的距离依存特性的史密斯圆图。如图25(a)所示，螺旋天线装置102被放置成接近于椭圆柱状的人体模型201并只与之相隔距离D。图25(b)表示在螺旋天线装置102和人体之间的距离D改变了的时候的输入阻抗Za是计算值，频率为150MHz。如图25(b)所示，感抗随着螺旋天线装置102接近人体而增大，因而输入阻抗Za也随之增大。这是因为螺旋天线装置102和人体的电磁相互影响的结果导致互感增大。
图26为表示损耗功率比随着图23的螺旋天线装置102中的人体和天线之间的距离D的变化的曲线图，表示作为图25所示的阻抗变化的结果所表现的螺旋天线装置102的各种各样的功率损耗的计算结果。在图26中，Pt为功率损耗的总和、Pm为因阻抗不匹配所导致的功率损耗、Pa为金属电阻所导致的功率损耗、Ph为因电磁波吸收所导致的功率损耗。图26的横轴为天线和人体的距离D，纵轴表示各功率损耗相对于功率损耗总和Pt的比例(损耗功率比)。
由图26可知，当螺旋天线装置102接近人体时，与天线的金属导体损耗Pa及人体的吸收功率损耗Ph相比，阻抗不匹配损耗Pm占全部的损耗功率的大部分。如图25(b)所示那样，这是因为螺旋天线装置102的输入阻抗Za随着距离D的减少而大幅度地变为感性阻抗。图26的结果解析性地表示了在非专利文献1中距离D在2cm处的辐射效率变成—20dB以下的极低的值。
由以上的分析结果可知，图22的螺旋天线装置102的另一问题是在接近人体后的情况下的因阻抗不匹配所导致的功率损耗的增加。
如上所述，在业务无线通信用螺旋天线装置102中有2个问题。第1问题是阻抗特性其带宽窄，第2问题是在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗的增加。这2个问题都是由螺旋天线装置102的输入阻抗Za和被连接在螺旋天线装置102上的传输线路的阻抗不匹配所导致的。
但是，在图23所示的以往例的螺旋天线装置102中有如下那样的问题：在自由空间中只有预先确定好的特定的频率才可以实现阻抗匹配，因此，阻抗的频率特性其带宽窄。而且，还有这样的问题，即在螺旋天线装置102接近了人体的情况下，即便是在自由空间中匹配着的频率也会因螺旋天线装置102和人体的电磁相互作用导致不匹配状况的产生，从而天线的工作增益显著降低。
本发明的目的在于：解决以上问题，提供可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗的螺旋天线装置以及装有此装置的无线通信装置。
(解决问题的手段)
与第1发明相关的螺旋天线装置，是具备有第1和第2螺旋天线元件，在被连接于平衡型馈电线路或作为馈电电路的平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口上的螺旋天线装置，其特征在于，具备有被连接在上述第1螺旋天线元件和上述第2螺旋天线元件之间的第1电容元件单元、被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口的第1接线端和上述第1螺旋天线元件之间的第2可变电容元件单元、被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口的第2接线端和上述第2螺旋天线元件之间的第3可变电容元件单元。
在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的馈电侧的端口和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述第1和第2螺旋天线元件时检测出被反射的反射信号、反射系数和电压驻波比之中的至少一个检测值的检测单元、自适应控制上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值使得上述被检测出的检测值和包含上述反射信号的规定的评价函数之中的任一个达到实质性最小的控制单元。
这里，上述评价函数其特征在于，是用上述反射信号的规定数的乘方所表达的，或者上述评价函数其特征在于，是用上述反射信号的平方所表达的。
在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在上述检测出的检测值或上述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在上述检测出的检测值或上述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值，和(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的一个的选择单元；上述控制单元把由上述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
这里，上述选择单元其特征在于，是由用户操作的输入装置单元，或者，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有对用上述控制单元把由上述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元；上述选择单元根据由上述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的馈电侧的端口和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述第1和第2螺旋天线元件时检测出行波信号和反射信号的检测单元、根据上述检测出的行波信号和反射信号测定复阻抗值的测定单元、根据上述测定的复阻抗值自适应控制上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值使得上述所测定的复阻抗值和上述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的控制单元。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在上述测定的复阻抗值和上述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在上述测定的复阻抗值和上述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值和(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的任一个的选择单元；上述控制单元把由上述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
这里，上述选择单元其特征在于，是由用户操作的输入装置单元，或者，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有对用上述控制单元把由上述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元；上述选择单元根据由上述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述第1、第2和第3可变电容元件单元分别是由变容二极管构成的。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述第1、第2和第3可变电容元件单元各自被构成为具备有多个电容和用于有选择地切换上述多个电容的开关单元。
这里，上述开关单元其特征在于是电子开关。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述第1和第2螺旋天线元件具有相同的形状参数、上述第2和第3可变电容元件单元具有相同的电容值。
与第2发明相关的螺旋天线装置是具备有螺旋天线元件，在连接于不平衡型馈电线路并被设在无线通信机框体上的螺旋天线装置，其特征在于，具备有被连接在上述螺旋天线元件和上述无线通信机框体之间的第1可变电容元件单元、被连接在上述不平衡型馈电线路和上述螺旋天线元件之间的第2可变电容元件单元。
在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有被连接在上述不平衡型馈电线路和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述螺旋天线元件时检测出被反射的反射信号、反射系数和电压驻波比之中的至少一个检测值的检测单元、自适应控制上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值，使得上述被检测出的检测值和包含上述反射信号的规定的评价函数之中的一个达到实质性最小的控制单元。
这里，上述评价函数其特征在于，是用上述反射信号的规定数的乘方所表达的，或者上述评价函数其特征在于，是用上述反射信号的平方所表达的。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在上述检测出的检测值或上述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在上述检测出的检测值或上述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值，和(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的任一个的选择单元；上述控制单元把由上述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
这里，上述选择单元其特征在于，是由用户操作的输入装置单元。或者，其特征在于，还具备有对用上述控制单元把由上述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元；上述选择单元根据由上述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有被连接在上述不平衡型馈电线路和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述螺旋天线元件时检测出行波信号和反射信号的检测单元、根据上述检测出的行波信号和反射信号测定复阻抗值的测定单元、根据上述测定的复阻抗值自适应控制上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值使得上述所测定的复阻抗值和上述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的控制单元。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在上述测定的复阻抗值和上述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在上述测定的复阻抗值和上述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值，和(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的一个的选择单元；上述控制单元把由上述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
这里，上述选择单元其特征在于是由用户操作的输入装置单元。或者，其特征在于，还具备有对用上述控制单元把由上述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元；上述选择单元根据由上述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述第1和第2可变电容元件单元分别是由变容二极管构成的。
还有，在上述螺旋天线装置中，其特征在于，上述第1和第2可变电容元件单元各自被构成为具备有多个电容和用于有选择地切换上述多个电容的开关单元。
这里，上述开关单元其特征在于是电子开关。
与第3发明相关的无线通信装置其特征在于，具备有上述螺旋天线装置和被连接在上述螺旋天线装置上的无线发射机及无线接收机。
与第4发明相关的无线通信装置其特征在于，具备有上述螺旋天线装置和被连接在上述螺旋天线装置上的无线发射机及无线接收机、控制上述无线发射机及上述无线接收机的动作的控制装置；上述控制装置包含上述控制单元。
(发明的效果)
如以上所详述，与本发明相关的螺旋天线装置具备有第1和第2螺旋天线元件，在被连接于作为馈电线路的平衡型馈电线路或作为馈电电路的平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口上的螺旋天线装置中具备有被连接在上述第1螺旋天线元件和上述第2螺旋天线元件之间的第1电容元件单元、被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口的第1接线端和上述第1螺旋天线元件之间的第2可变电容元件单元、被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口的第2接线端和上述第2螺旋天线元件之间的第3可变电容元件单元。因此，即便是在人体接近该螺旋天线装置的情况下也可以通过适当设定第1至第3可变电容元件单元的各电容值实现阻抗匹配，使得该螺旋天线装置的输入阻抗和上述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗实质上一致。由此可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗。
在上述螺旋天线装置中最好还具备有被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的馈电侧的端口和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述第1和第2螺旋天线元件时检测出被反射的反射信号、反射系数和电压驻波比之中的至少一个检测值的检测单元、自适应控制上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值使得上述被检测出的检测值和包含上述反射信号的规定的评价函数之中的一个达到实质性最小的控制单元。因此，即便是在人体接近该螺旋天线装置的情况下也可以通过自适应控制第1至第3可变电容元件单元的各电容值实现阻抗匹配，使得该螺旋天线装置的输入阻抗和上述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗实质上一致。由此可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗。
这里，上述评价函数其特征在于是用上述反射信号的规定数的乘方或用上述反射信号的平方所表达的，由此可以可靠并快速地使自适应控制处理收敛。
还有，在上述螺旋天线装置中最好还具备有被连接在上述平衡型馈电线路或上述平衡—不平衡转换器的馈电侧的端口和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述第1和第2螺旋天线元件时检测出行波信号和反射信号的检测单元、根据上述检测出的行波信号和反射信号测定复阻抗值的测定单元、根据上述测定的复阻抗值自适应控制上述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值使得上述所测定的复阻抗值和上述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的控制单元。因此，即便是在人体接近该螺旋天线装置的情况下也可以通过自适应控制第1至第3可变电容元件单元的各电容值实现阻抗匹配，使得该螺旋天线装置的输入阻抗和上述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致。由此可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗。
还有，与本发明相关的螺旋天线装置具备有螺旋天线元件，在连接于作为馈电线路的不平衡型馈电线路并被设在无线通信机框体上的螺旋天线装置中具备有被连接在上述螺旋天线元件和上述无线通信机框体之间的第1可变电容元件单元、被连接在上述不平衡型馈电线路和上述螺旋天线元件之间的第2可变电容元件单元。因此，即便是在人体接近该螺旋天线装置的情况下也可以通过适当设定第1和第2可变电容元件单元的各电容值实现阻抗匹配，使得该螺旋天线装置的输入阻抗和上述螺旋天线元件的输入阻抗实质上一致。由此可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗。
在上述螺旋天线装置中还具备有被连接在上述不平衡型馈电线路和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述螺旋天线元件时检测出被反射的反射信号、反射系数和电压驻波比之中的至少一个检测值的检测单元、自适应控制上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值使得上述被检测出的检测值和包含上述反射信号的规定的评价函数之中的一个达到实质性最小的控制单元。因此，即便是在人体接近该螺旋天线装置的情况下也可以通过自适应控制第1和第2可变电容元件单元的各电容值实现阻抗匹配，使得该螺旋天线装置的输入阻抗和上述螺旋天线元件的输入阻抗实质上一致。由此可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗。
这里，上述评价函数其特征在于是用上述反射信号的规定数的乘方或用上述反射信号的平方所表达的，由此可以可靠并快速地使自适应控制处理收敛。
还有，在上述螺旋天线装置中最好还具备有被连接在上述不平衡型馈电线路和无线发射机之间并在把来自上述无线发射机的发射信号馈送给上述螺旋天线元件时检测出行波信号和反射信号的检测单元、根据上述检测出的行波信号和反射信号测定复阻抗值的测定单元、根据上述测定的复阻抗值自适应控制上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值使得上述所测定的复阻抗值和上述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的控制单元。因此，即便是在人体接近该螺旋天线装置的情况下也可以通过自适应控制上述第1和第2可变电容元件单元的各电容值实现阻抗匹配，使得该螺旋天线装置的输入阻抗和上述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致。由此可以在宽带范围使用并可以减轻在接近人体时的因阻抗不匹配所导致的功率损耗。
在上述螺旋天线装置中，上述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在阻抗匹配状态下的上述各可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。因此，在人体接近该螺旋天线装置时可以大幅缩短趋向实际的阻抗匹配状态的收敛时间。
还有，在上述螺旋天线装置中还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在阻抗匹配状态下的上述各可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值和(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的上述各可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的一个的选择单元，上述控制单元把由上述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。这里，上述选择单元其是比如由用户操作的输入装置单元。因此，可以根据该螺旋天线装置中的状况切换上述初始值，可以大幅缩短趋向实际的阻抗匹配状态的收敛时间。
在上述螺旋天线装置中还具备有对用上述控制单元把由上述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元，上述选择单元根据由上述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。因此，可以根据该螺旋天线装置中的状况学习并自动切换上述初始值，可以大幅缩短趋向实际的阻抗匹配状态的收敛时间。
附图说明
图1是表示与本发明相关的实施方式1的螺旋天线装置的构成的电路图。
图2是表示图1的平衡—不平衡转换器6及阻抗匹配电路9的等效电路的电路图。
图3是表示基于图1的螺旋天线装置的阻抗匹配工作的史密斯圆图。
图4(a)是表示在图1的螺旋天线装置中的自适应控制前的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图，(b)是表示在图1的螺旋天线装置中的自适应控制后的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图。
图5是表示在图1的螺旋天线装置中的自适应控制后的电压驻波比(VSWR)的频率特性及频率范围的曲线图。
图6是表示与本发明相关的实施方式2的螺旋天线装置的构成的电路图。
图7是表示与本发明相关的实施方式3的螺旋天线装置的构成的电路图。
图8是表示由图7的自适应控制型控制器10所执行的自适应控制处理的流程图。
图9是表示在图7的电路中由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd0.5进行自适应控制时的控制电压V1和控制电压V2和评价函数y之间关系的曲面的图。
图10是表示在图7的电路中由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd1进行自适应控制时的控制电压V1和控制电压V2和评价函数y之间关系的曲面的图。
图11是表示在图7的电路中由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd2进行自适应控制时的控制电压V1和控制电压V2和评价函数y之间关系的曲面的图。
图12是表示在图7的电路中由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd4进行自适应控制时的控制电压V1和控制电压V2和评价函数y之间关系的曲面的图。
图13(a)是表示在图7的电路中在人体还未接近螺旋天线装置时的自由空间中的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图，(b)是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图。
图14(a)是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时由自适应控制型控制器10进行自适应控制前的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图，(b)是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时由自适应控制型控制器10进行自适应控制后的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图。
图15是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时在由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd2进行自适应控制时把各电压值的初值作为自由空间时的阻抗匹配状态的各电压值时的各电压值V1、V2、Vd的收敛状况的曲线图。
图16是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时在由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd2进行自适应控制时把各电压值的初值作为接近人体时的阻抗匹配状态的各电压值时的各电压值V1、V2、Vd的收敛状况的曲线图。
图17是表示在图7的电路中当人体以D＝5.0cm的距离接近螺旋天线装置时在由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd2进行自适应控制时把各电压值的初值作为自由空间时的阻抗匹配状态的各电压值时的各电压值V1、V2、Vd的收敛状况的曲线图。
图18是表示作为实施方式3的变形例的螺旋天线装置的部分构成的方框图。
图19是表示与本发明相关的实施方式4的螺旋天线装置的构成的电路图及立体图。
图20是表示作为实施方式1的变形例的螺旋天线装置的构成的电路图。
图21是表示作为实施方式3的变形例的无线通信装置控制器60的构成的方框图。
图22是表示以往的业务用便携式无线通信机101的使用状况的一例的立体图。
图23为表示被用在图22的业务用便携式无线通信机101上的螺旋天线装置的等效电路图的电路图。
图24为表示在图23的螺旋天线装置102上的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图。
图25(a)为表示图23的螺旋天线装置102和人体模型201之间的位置关系的立体图，(b)为表示图23的螺旋天线装置102的输入阻抗Za的距离依存特性的史密斯圆图。
图26为表示损耗功率比随着图23的螺旋天线装置102中的人体和天线之间的距离D的变化的曲线图。
图中符号说明：
1、2：螺旋天线元件；3、4、5：可变电容元件；3-1至3-N、4-1至4-N、5-1至5-N：电容；6：平衡—不平衡转换器；7：同轴电缆；7a：平衡型电缆；8：输入端子；8a：输入端口；9：阻抗匹配电路；10、10a：自适应控制型控制器；11：初值存储器；12：输入装置；20：反射功率检测电路；21：方向性耦合器；30：无线发射机；31：无线接收机；32：循环器；40：网络分析装置；50：无线通信机框体；60：无线通信装置控制器；SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32：开关；D11、D12、D21、D22、D31、D32：变容二极管。
具体实施方式
以下参照附图对与本发明相关的实施方式进行说明。在附图的图面上对同样的东西用相同的符号表示。
实施方式1
图1是表示与本发明相关的实施方式1的螺旋天线装置的构成的电路图。这个与实施方式1相关的螺旋天线装置其特征在于，具备有2个螺旋天线元件1、2，在2个螺旋天线元件1、2相向的各一端之间连接电容值Cp的可变电容元件3，在具有半波长长度的同轴电缆及由同轴电缆7的一部分组成的平衡—不平衡转换器6的一端的内导体和螺旋天线元件1的一端之间连接电容值Cs的可变电容元件4，在平衡—不平衡转换器6的另一端的内导体及作为馈电线路的同轴电缆7的一端的连接点和螺旋天线元件2的一端之间连接电容值Cs的可变电容元件5，由这3个可变电容元件3、4、5构成阻抗匹配电路9。
在图1中，输入端子8被连接在无线发射机(未图示)上，此外，还被连接在作为馈电线路的同轴电缆7上。同轴电缆7的另一端的内导体和作为馈电线路的平衡—不平衡转换器6的另一端的内导体相互连接并被连接到可变电容元件5的一端。平衡—不平衡转换器6的一端的内导体被连接到可变电容元件4的一端。还有，平衡—不平衡转换器6的两端的接地导体和同轴电缆7的接地导体互相连接。
在本实施方式中使用U形的平衡—不平衡转换器6，被连接到可变电容元件4、5的平衡—不平衡转换器6的左侧端口为平衡型端口(天线侧端口)，同轴电缆7这一侧为不平衡型端口(馈电侧端口)。
在本实施方式中，2个螺旋天线元件1、2具有相同的形状参数，由卷径2R＝7.5mm、匝数N＝49、匝间距P＝1.9mm、轴方向长度L＝93mm所形成。还有，2个螺旋天线元件1、2被形成为卷向相反，具备有2个螺旋天线元件1、2的螺旋天线装置相对于馈电点有电对称性。
图1所示形状的螺旋天线元件1、2一般被称为标准模式的螺旋天线元件。标准模式的螺旋天线元件的特征是有自谐振作用，形状参数被选择成可以正常自谐振。因此，形状参数随使用频率而变化，但这里对在业务用便携式无线通信机中常用的150MHz频带上的动作和特性进行说明。
图2是表示图1的平衡—不平衡转换器6及阻抗匹配电路9的等效电路的电路图。图3是表示基于图1的螺旋天线装置的阻抗匹配工作的史密斯圆图。还有，在分析计算中使用了图25所示的椭圆柱状的人体模型201。在图3中，参数D为天线和人体之间的距离。还有，螺旋天线元件1、2的形状参数被选择成卷径2R＝7.5mm、匝数N＝49、匝间距P＝1.9mm、轴方向长度L＝93mm(参照图1)，使之可以自谐振。
图2的等效电路是由3个主要部分构成的，这3个部分是螺旋天线元件1、2的输入阻抗Za、由3个可变电容元件3、4、5组成的阻抗匹配电路9、由1匝线圈6a和2匝线圈6b组成的所谓“BALUN”的平衡—不平衡转换器6。如果把U形BALUN等具有1∶4的阻抗变换比的BALUN用作平衡—不平衡转换器6，则从螺旋天线装置的输入端子8(图1)看到的螺旋天线装置一侧的输入阻抗Zin可以参照图2用下面的公式表达。
[式1]
Z in = 1 4 ( 2 Z Cs + Z Cp Z a Z Cp + Z a )
[式2]
Z Cs = 1 jω C s
[式3]
Z Cp = 1 jω C p
这里，ZCs为可变电容元件4、5的阻抗，ZCp为可变电容元件3的阻抗。还有， j = - 1 , ω＝2πf(f为使用频率)。图3表示螺旋天线元件1、2的输入阻抗Za根据上式1被转换为等于作为馈电线路的同轴电缆7的特性阻抗Z0的输入阻抗Zin的情形，如图25所说明那样，输入阻抗Za随着天线装置接近人体其感抗成分增加。因此，匹配的情况随距离D而变，但以距离D＝5cm的情形为例对基于平衡—不平衡转换器6及阻抗匹配电路9的阻抗匹配的动作进行说明。
如图3所示，首先，D＝5cm的输入阻抗Za借助于可变电容元件3从特性点401沿等电导圆301移动并移动到电阻值为200Ω的等电阻圆302的轨迹上的特性点402。接着，阻抗的特性点借助于电容值Cs的可变电容元件4、5在200Ω的等电阻圆302的轨迹上移动，并移动到表示无电抗的200Ω纯电阻的阻抗值的特性点403(200Ω的等电阻圆302和水平轴的交点)。还有，在阻抗借助于由BALUN组成的平衡一不平衡转换器6变为1/4后，螺旋天线装置的输入阻抗Zin最终变成作为传输线路的同轴电缆7的特性阻抗Z0(通常为50Ω)。
在上述的例子中说明了D＝5cm的情形，但对其他的天线与人体之间的距离D的情形也完全一样，可以把螺旋天线元件1、2的输入阻抗Za转换成作为传输线路的同轴电缆7的特性阻抗Z0＝Zin。例如，在D＝2cm的情况下，只要使可变电容元件3的电容值Cp比D＝5cm时的小，则可以在200Ω的等电阻圆302的轨迹上移动，而且，可以借助于电容值Cs的可变电容元件4、5和平衡—不平衡转换器6转换到图3的史密斯圆图的中心。
表1为对各种各样的距离D用上述公式1至公式3计算了电容值Cp和电容值Cs的组合的结果。
在表1中的自由空间的情况下，电容值Cs＝∞，但这对应于电容值Cs没有的以往例的螺旋天线装置102(图23)。在电容值Cs没有的以往例的螺旋天线装置102中，由图2的转换机制可知，对于任意的天线与人体之间的距离D都不能使输入阻抗Za移动到史密斯圆图的中心。但是，由表1可知，在与本实施方式相关的螺旋天线装置中，借助于电容值Cp的可变电容元件3和电容值Cs的可变电容元件4、5的配合，不管天线与人体之间的距离D如何变化也可以使螺旋天线装置的输入阻抗Za和作为传输线路的同轴电缆7的特性阻抗Z0＝Zin匹配。
表1
距离D(cm) 输入阻抗Za(Ω) 电容值Cp(pF) 电容值Cs(pF)
 自由空间201052  6.2+j324.8+j43.84.8+j44.57.6+j83.718.3+j222.1  32282110.53.4  ∞20105.42.9
图4(a)是表示在图1的螺旋天线装置中的自适应控制前的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图，图4(b)是表示在图1的螺旋天线装置中的自适应控制后的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图。也就是说，图4是表示借助于改变电容值Cp和电容值Cs进行自适应控制使得阻抗匹配状态维持的情形的图。
这里，图4(a)为在自由空间(150MHz)中处于阻抗匹配状态下的螺旋天线装置中把电容值Cp和电容值Cs都设成一定值(Cp＝32pF、Cs＝60pF)、把天线与人体之间的距离D设定为5cm并使之接近时的计算值。由图4(a)可知，在自由空间中可以得到极好的匹配状态，但在接近人体时谐振频率明显降低，在150MHz处的匹配状态变差。另一方面，图4(b)为在图4(a)接近人体时在改变电容值Cp和电容值Cs进行自适应控制时(Cp＝10.5pF、Cs＝5.4pF：参照表1)于150MHz处再次处于匹配状态时的特性。由图4(b)可知，在150MHz处显示了良好的匹配状态。这样，与本实施方式相关的螺旋天线装置可以进行工作，使得在人体接近时保持阻抗匹配状态。
由图4可知，电容值Cp的可变电容元件3和电容值Cs的可变电容元件4、5起到等效地改变螺旋天线装置的谐振频率的作用。因此，通过适当地有选择地改变并设定这些电容值Cp、Cs可以改变自由空间中的螺旋天线装置的谐振频率。
图5是表示是表示在图1的螺旋天线装置中的自适应控制后的电压驻波比(VSWR)的频率特性及频率范围的曲线图。是在自由空间中改变电容值Cp和电容值Cs时的实验结果。由图5可知，在从145MHz到167MHz为止的22MHz频带范围内可以保持良好的阻抗匹配状态。
作为螺旋天线装置102的问题之一已经参照图24描述了阻抗特性的带宽窄的问题。但是，由图5可知，根据与本实施方式相关的螺旋天线装置，通过适当地有选择地改变电容值Cp和电容值Cs可以等价地得到频带极宽的阻抗特性。由此，以往为了满足所希望的频带宽度的阻抗特性而需要多个切换用的螺旋天线元件，但借助于1个或2个等极少数的螺旋天线元件可以在该使用频带中使阻抗特性得到满足。
如上所述，根据本实施方式，除了可变电容元件3之外还具备可变电容元件4、5，因此，可以在宽带范围使用该螺旋天线装置，而且在接近人体时设定为阻抗匹配状态，可以减轻因阻抗不匹配所导致的功率损耗。
在以上的实施方式中以在工作于150MHz频带的业务用便携式无线通信机中使用的螺旋天线装置为例进行了说明，但在其他的频带上工作机制也是一样。例如，即便是900MHz频带的移动电话用的螺旋天线装置，与本实施方式相关的螺旋天线装置也可以良好地工作。
在以上的实施方式中，为了阻抗匹配而把U形BALUN用作平衡—不平衡转换器6，但也可以使用除U形BALUN之外的平衡—不平衡转换器(例如，使用了铁氧体的眼镜形BALUN)。还有，在不需要把阻抗的值定为1/4时，也可以用阻抗转换比为1∶1的BALUN(套筒形BALUN等)。
还有，如图20的变形例所示，也可以用比如带型馈线等平衡型电缆7a取代平衡—不平衡转换器6及同轴电缆7作为馈电线路。这里，平衡型电缆7a的输入端口8a成为馈电侧端口。
实施方式2
图6是表示与本发明相关的实施方式2的螺旋天线装置的构成的电路图。与实施方式1相比，这个与实施方式2相关的的螺旋天线装置有如下不同。
(a)具备分别有互不相同的电容值Cp1至CpN的多个电容3-1至3-N和有选择地连锁切换这些电容的各自的两端的开关SW11、SW12构成可变电容元件3。
(b)具备分别有互不相同的电容值Cs1至CsN的多个电容4-1至4-N和有选择地连锁切换这些电容的各自的两端的开关SW21、SW22构成可变电容元件4。
(c)具备分别有互不相同的电容值Cs1至CsN的多个电容5-1至5-N和有选择地连锁切换这些电容的各自的两端的开关SW31、SW32构成可变电容元件5。这里，最好有选择地进行连锁动作，使得开关SW21、SW22的切换和开关SW31、SW32的切换相互形成同样的电容值。
在如以上那样构成的实施方式2中，和实施方式1一样，选择可变电容元件3的电容值Cp和可变电容元件4、5的电容值Cs的适当的组合，使之如参照表1所说明那样在螺旋天线元件1、2接近人体时可以保持良好的阻抗匹配状态，也就是说，在图6的构成中，通过借助于开关SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32对各可变电容元件3、4、5分别设定适当的电容值Cp和Cs，使之可以保持良好的阻抗匹配状态。
在以上的实施方式中，开关SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32既可以是机械式的开关，也可以是使用了半导体晶体管或半导体二极管等的电子开关。还有，通过选择可变电容元件3的电容值Cp和可变电容元件4、5的电容值Cs的适当的组合可以如图5所示那样改变谐振频率，还可以实现在自由空间中的宽带特性。
实施方式3
图7是表示与本发明相关的实施方式3的螺旋天线装置的构成的电路图。与实施方式1相比，这个与实施方式3相关的的螺旋天线装置有如下不同。
(a)用正极之间直接连接、相互串联的2个变容二极管D11、D12(用2个变容二极管D11、D12形成具有电容值Cp的电容)构成了可变电容元件3。
(b)用1个变容二极管D21构成了可变电容元件4。
(c)用1个变容二极管D22构成了可变电容元件5。
(d)还具备有被插在连接有无线发射机30及无线接收机31的循环器32和输入端子8之间并把反射功率作为属于反射信号的检测电压Vd检测的反射功率检测电路20。
(e)还具备有根据来自上述反射功率检测电路20的检测电压Vd计算并设定施加在各可变电容元件3、4、5上的反向偏置控制电压(以下称为控制电压)V1、V2的自适应控制型控制器10，上述可变电容元件是用于进行自适应控制，使得即便是在人体接近螺旋天线元件1、2的情况下也可以使在输入端子8看螺旋天线元件1、2时的输入阻抗Zin与螺旋天线元件1、2的输入阻抗Za一致。还有，把同轴电缆6、7的特性阻抗设为Z0。以下对上述不同点进行详细说明。
在图7中，螺旋天线元件1的一端通过连接点P1、变容二极管D11的负极及正极、变容二极管D12的正极及负极、连接点P2被连接到螺旋天线元件2的一端。连接点P1通过高频抑制电感器L11被连接到自适应控制型控制器10的控制电压V1的输出端，同时，通过隔直电容C11、连接点P11、变容二极管D21的负极及正极、连接点P12、隔直电容C12、连接点P13被连接到平衡—不平衡转换器6的一端的内导体上。还有，连接点P2通过高频抑制电感器L12被连接到自适应控制型控制器10的控制电压V1的输出端，同时，通过隔直电容C21、连接点P21、变容二极管D22的负极及正极、连接点P22、隔直电容C22、连接点P23被连接到平衡—不平衡转换器6的另一端的内导体及同轴电缆7的内导体上。还有，连接点P3通过高频抑制电感器L10被接地。
还有，连接点P11通过高频抑制电感器L21被连接到自适应控制型控制器10的控制电压V2的输出端，连接点P12通过高频抑制电感器L22被接地。还有，连接点P21通过高频抑制电感器L31被连接到自适应控制型控制器10的控制电压V2的输出端，连接点P22通过高频抑制电感器L32被接地。因此，从自适应控制型控制器10输出的控制电压V1被施加在各变容二极管D11、D12的两端，从自适应控制型控制器10输出的控制电压V2被施加在各变容二极管D21、D22的两端，由此，被构成为通过控制控制电压可以控制变容二极管D11、D12、D21、D22的电容值、即可以控制可变电容元件3的电容值Cp和可变电容元件4、5的Cs。这些电容值Cp、Cs比如可以用如下公式表示。
[式4]
Cp＝C0/{(1-V1/φ)m}
[式5]
Cs＝C0/{(1-V2/φ)m}
这里，C0为电容的基本电容常数，φ为电压的归一化常数，m为决定电容对电压特性中的特性的指数。
图7的无线发射机30依照所输入的比如声音信号等的传输信号用规定的调制方式调制无线信号的载波，在对该调制信号进行了功率放大后，再通过循环器32输出到反射功率检测电路20。
在图7的反射功率检测电路20中，4端子的方向性耦合器21被插在连接有无线发射机30及无线接收机31的循环器32和输入端子8之间，来自无线发射机30的发射信号通过循环器32及输入端子8被传送到螺旋天线元件1、2上，同时，其一部分被分路并用无反射终端负载22端接。此时，从螺旋天线元件1、2反射来的发射信号的反射信号被检波二极管23检波后再通过由电阻24及电容25组成的低通滤波器26被低通滤波，被低通滤波后的检测电压Vd变成正比与上述反射信号功率的平方根的量，并被输出到自适应控制型控制器10。
在图7的反射功率检测电路20的输入端子8一侧的输出端上，当假设来自无线发射机30的发射信号送往螺旋天线元件1、2的发射功率为Pin、反射系数为Γ(＝(Zin-Z0)/(Zin+Z0))时，由反射功率检测电路20所检测出的反射功率Pr可以用如下公式表达，还有，上述检测电压Vd可以用如下公式表达。
[式6]
Pr＝|Γ|2Pin
[式7]
Vd = K Pr
还有，K是取决于检波二极管23等的常数。这里，如上式7所示那样，检测电压Vd正比于反射功率Pr的平方根。
还有，在该天线装置接收时，当螺旋天线元件1、2所接收的接收信号通过反射功率检测电路20及循环器32被输入到无线接收机31后，该接收信号被进行低通转换和解调等处理。借助于如上那样构成的从螺旋天线元件1、2到无线发射机30及无线接收机31为止的电路可以构成无线通信装置。
在实施方式2中，可以由开关SW11至SW32选择的电容3-1至3-N、4-1至4-N、5-1至5-N的数目是有限的，因此，可以实现的阻抗匹配状态的数目是有限的。但是，如果象图7那样使用变容二极管D11至D22，则借助于施加在变容二极管D11至D22上的控制电压可以设定任意的电容值，因此，从原理上说可以选择无限多个阻抗匹配状态。因此，无论天线和人体相距什么样的距离，也可以通过施加控制电压这样的电操作来保持阻抗匹配。
在图7中的反射功率检测电路20和自适应控制型控制器10构成以检波电压Vd为评价函数的伺服系统，自适应控制型控制器10是把控制电压V1、V2给予变容二极管D11至D22并使检波电压Vd达到最小的控制电路。因此，用于把评价函数最小化的指导原则很重要，可以把常用的最小二乘法(LMS算法)或回归最小二乘法(RLS算法)用作指导原则。在使用这样的算法的情况下，自适应控制型控制器10可以利用包含了微型计算机(MPU、DSP或CPU)的计算处理型的控制电路。
还有，如图21所示，自适应控制型控制器10也可以设在控制无线发射机30和无线接收机31的动作的无线通信装置控制器60的内部。也就是说，用同一微型计算机(MPU、DSP或CPU)构成自适应控制型控制器10和无线通信装置控制器60可以减少部件件数。还有，附加图7的反射功率检测电路20及自适应控制型控制器10的构成以及图21的构成也可以适用于其他的实施方式。
图8是表示由图7的自适应控制型控制器10所执行的自适应控制处理的流程图。首先对在此自适应控制处理中的检波电压Vd的最小化方法的基本原理进行说明。检波电压Vd随控制电压V1、V2而变，因此，如果考虑这些函数则可用下式表达。
[式8]
Vd＝f(V1，V2)
这里，把检测电压Vd最小化的问题和求2个变量V1、V2使函数f(V1，V2)最小的问题等价。因此，只要用变量V1、V2对函数f偏微分求得斜率最大的方向并沿该方向一点一点地前进即可。也就是说，当把偏微分替换为微小变化时可以得到如下公式。
[式9]
V 1 ( n + 1 ) = V 1 ( n ) + ΔVd Δ V 1 ( n ) δ
[式10]
V 2 ( n + 1 ) = V 2 ( n ) + ΔVd Δ V 2 ( n ) δ
这里，Vi(n)、Vi(n+1)(i＝1，2)表示第n、n+1个样本控制电压，δ为更新样本的步长，是根据收敛速度和收敛后的残差预先确定的值。上述式9及式10的公式表示从控制电压Vi的第n个电压值求第n+1个电压值、照这样一步一步求下去并在此过程中检测电压Vd达到最小。
在以上的实施方式中，把检测电压Vd最小化的问题等价为求2个变量V1、V2使函数f(V1，V2)最小，由此进行自适应控制处理，但最好取而代之用最速下降法使下式的评价函数y最小化并进行自适应控制处理。
[式11]
y＝Vdq
这里，q为用于决定评价函数的指数，根据后述的仿真结果从经验上决定该指数q，使得评价函数y有一个极小值且快速地收敛于该极小值。
下面对由自适应控制型控制器10所执行的图8的自适应控制处理进行说明。首先，在步骤S1中把步参数初始化为1，在步骤S2中照下面那样执行初值设定处理。
(1)把规定的评价函数的初值y0代入评价函数值y(0)。
(2)把规定的第1控制电压的初值V10代入检测电压V1(0)。
(3)把规定的第2控制电压的初值V20代入检测电压V2(0)。
(4)把在第1步中的规定的第1控制电压V11代入检测电压V1(1)并施加在变容二极管D11、D12上。
(5)把在第1步中的规定的第2控制电压V21代入检测电压V2(1)并施加在变容二极管D21、D22上。
在此状态下，在步骤S3中测定检测电压Vd并把测得的检测电压Vd代入Vd(n)。然后，在步骤S4中用下式计算评价函数y(n)。
[式12]
y(n)＝{Vd(n)}q
接着，在步骤S5中用下式计算差分值Δy及ΔVi(n)(i＝1，2)。
[式13]
Δy←y(n-1)-y(n)
[式14]
ΔVi(n)←Vi(n-1)-Vi(n)；i＝1，2
还有，在步骤S6中用如下公式计算下一步中的控制电压V1(n+1)、V2(n+1)，并把控制电压V1(n+1)施加在变容二极管D11、D12上，同时把控制电压V2(n+1)施加在变容二极管D21、D22上。然后，用上式12计算此时的评价函数值y(n+1)。
[式15]
ΔVi(n+1)←Vi(n)+{Δy/ΔVi(n)}δ；i＝1，2
如上所述，这里，δ为更新样本的步长，是根据收敛速度和收敛后的残差预先确定的值。还有，在步骤S7中判断是否满足作为非收敛条件的评价函数值y(n+1)＜y(n)，在满足时说明还未收敛，因此，在步骤S8中使步参数n增加了1之后跳转到步骤S3。另一方面，如果在步骤S7中的条件不满足则判断为收敛了并结束该自适应控制处理。
此时，在收敛后的步骤S6中，把可进行自适应控制的控制电压V1(n+1)及V2(n+1)施加在变容二极管D11至D22上，在该螺旋天线装置中，可以使输入阻抗Zin实质上与螺旋天线元件1、2的输入阻抗Za一致，从而达到阻抗匹配。
在如以上那样构成的实施方式中，构成的目的是控制因人体和天线的相互影响所导致的阻抗变化。但是，伺服系统的功能是要使得作为评价函数的检波电压Vd最小，因此，即便在无线发射机的使用频率有变化、阻抗匹配状态改变了的情况下，伺服系统也会工作，使得在该使用频率下达到最佳的匹配状态。也就是说，不管何种原因都可以实现最佳的阻抗匹配状态。
在以上的实施方式中，进行自适应控制使得反射功率达到最小，但本发明也可以测定VSWR或反射系数并进行自适应控制使得所测定的VSWR或反射系数达到最小。
在以上的实施方式中，通过把控制电压V1、V2施加在变容二极管上进行控制，但本发明并不限于此，自适应控制型控制器10也可以被构成为控制图6的实施方式2中的开关SW11至SW32的切换，使得检测电压Vd最小、即达到阻抗匹配状态。
还有，以下参照图9至图12对在改变了上述式12的评价函数的指数q后的仿真结果进行说明。在此仿真中忽略了图7中的电容C11、C12、C21、C22及电感L10、L11、L12、L21、L22、L31、L32的效果。图9表示q＝0.5时的评价函数y和控制电压V1、V2的关系的曲面，图10表示q＝1时的同样的图，图11表示q＝2时的同样的图，图12表示q＝4时的同样的图。
从图9至图12可知，特别是在图11所示的q＝2时在控制电压V1、V2的范围内所计算的曲面上包含局部极小点、并在这个区域范围内连续可微。因此，在本实施方式中使用最速下降法作为最优化的自适应控制方法。还有，根据本发明者的仿真，从收敛曲面的连续性和倾斜角的观点来看，作为评价函数，最好在上述式12中q＝2。
接着，下面对图7的电路的实验结果进行说明。
图13(a)是表示在图7的电路中在人体还未接近螺旋天线装置时的自由空间中的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图，图13(b)是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图。由图13(a)及(b)可知，阻抗匹配状态随着人体接近螺旋天线装置而变化，并使该天线装置的谐振频率发生变化。
图14(a)是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时由自适应控制型控制器10进行自适应控制前的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图，(b)是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时由自适应控制型控制器10进行自适应控制后的电压驻波比(VSWR)的频率特性的曲线图。由图14(a)及(b)可知，在人体接近螺旋天线装置时，在自适应控制前后阻抗匹配状态发生变化，并使该天线装置的谐振频率发生变化。
图15是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时在由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd2进行自适应控制时把各电压值的初值作为自由空间时的阻抗匹配状态的各电压值时的各电压值V1、V2、Vd的收敛状况的曲线图。由图15可知，在人体还未接近螺旋天线装置时的自由空间中，各电压值V1、V2、Vd收敛于规定值。
图16是表示在图7的电路中当人体以D＝2.5cm的距离接近螺旋天线装置时在由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd2进行自适应控制时把各电压值的初值作为接近人体时的阻抗匹配状态的各电压值时的各电压值V1、V2、Vd的收敛状况的曲线图。把图16和图15相比可知，通过把各电压值的初值设定为人体接近时的阻抗匹配状态的各电压值可以用较少的循环次数(时间)使各电压值收敛。
图17是表示在图7的电路中当人体以D＝5.0cm的距离接近螺旋天线装置时在由自适应控制型控制器10用评价函数y＝Vd2进行自适应控制时把各电压值的初值作为自由空间时的阻抗匹配状态的各电压值时的各电压值V1、V2、Vd的收敛状况的曲线图。由图17可知，在加大了天线装置和人体的距离的情况下，到收敛为止的循环次数比图15的情形(D＝2.5cm)少。
如以上所说明，本发明者的实验确认了可以稳定地收敛而不依赖于天线装置和人体的距离。
由图16的实验结果可知，通过把各电压值V1、V2的初值设定为人体接近时的阻抗匹配状态的各电压值可以用较少的循环次数(收敛时间)使各电压值收敛，但通过把图21的初值存储器11连接并装配在自适应控制型控制器10上可以缩短收敛时间并缩短该自适应控制处理。例如，在该装置出厂前，预先通过实验求得当人体接近该螺旋天线装置时(比如D＝2.5cm等)成为阻抗匹配时的控制电压的各电压值V1、V2的实验值，并在图21的初值存储器11中放好。然后，把存放在初值存储器11中的初值用作实际上执行自适应控制处理时的初值。
还有，在另外的例子中，在该装置出厂前，预先分别求得(a)当人体接近该螺旋天线装置时在阻抗匹配状态下的控制电压的各电压值V1、V2的实验值和(b)当人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的控制电压的各电压值V1、V2的实验值，并在图21的初值存储器11中放好。然后，在使用该装置时，用户用图21的输入装置21内的切换开关选择这2组实验值中的1组。自适应控制型控制器10响应此选择并把上述所选择的初值用作实际进行自适应控制时的初值而进行自适应控制。由此，在上述(a)的情况下，把比如在移动电话机通话时对应的实验值选择为初值，或者在上述(b)的情况下，把比如在移动电话机进行电子邮件操作时对应的实验值选择为初值，用户可以根据这些状况选择自适应控制处理的初值，通过基于用户的选择设定适当的初值可以缩短收敛时间并缩短该自适应控制处理。
在以上的例子中用户选择初值，但如以下所说明，在执行上述自适应控制处理时，也可以由自适应控制型控制器10对从上述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时，自适应控制型控制器10根据所计时的收敛时间自动选择上述2组初值中的1组。以下说明其具体例。
设在自由空间(指在人体还未接近该装置时)中阻抗匹配的控制电压V1、V2的实验值为(V1f、V2f)、在人体接近该装置时(以下称为接近人体时)阻抗匹配的控制电压V1、V2的实验值为(V1h、V2h)。把控制电压V1、V2的实验值(V1f、V2f)用作初值在自由空间中发送并进行自适应控制时的所需要的收敛时间设为Tfa。还有，把控制电压V1、V2的实验值(V1f、V2f)用作初值在接近人体时发送并进行自适应控制时的所需要的收敛时间设为Tha。
另一方面，把控制电压V1、V2的实验值(V1h、V2h)用作初值在自由空间中发送并进行自适应控制时的所需要的收敛时间设为Tfb。还有，把控制电压V1、V2的实验值(V1h、V2h)用作初值在接近人体时发送并进行自适应控制时的所需要的收敛时间设为Thb。此时，Tfa＜Tha，Tfb＞Thb。而且，Tfa、Tha、Tfb、Thb是在出厂前被测定的量。
在使用者发送时假使自适应控制型控制器10总是测定收敛时间。该收敛时间可以根据在发送开始时和收敛结束时(自适应控制处理结束时即满足图8的步骤S7的结束条件时)之间发生的自适应控制型控制器10内的动作时钟数进行计时。
假设用于快速执行自适应控制处理的收敛时间的学习功能可以用以下的过程进行。现在假定把第n次(n为任意自然数)的发送时的控制电压V1、V2的实验值(V1f、V2f)用作初值。在使用者第n次发送时当收敛时间为Tfa时，自适应控制型控制器10判断为处于自由空间并在第n+1次发送时选择实验值(V1f、V2f)作为控制电压V1、V2的初值。另一方面，在使用者第n次发送时当收敛时间为Tha时，自适应控制型控制器10判断为处于接近人体的状态并在第n+1次发送时选择实验值(V1h、V2h)作为控制电压V1、V2的初值。此时，每次发送收敛时间都有些不一致，因此，实际上把在时间Tfa和时间Tha的中点的Tsa＝(Tfa+Tha)/2设为阈值，当收敛时间比时间Tsa小时处于自由空间的状态、比时间Tsa大时判断为处于接近人体的状态，这样做最合理。还有，在该具体例中，在图21的初值存储器11中预先存放好上述2组的实验值、同时也预先存放好现在选择并设定的初值，当自适应控制型控制器10判定状态发生变化时，进行控制使得可以改写后者的初值。
还有，在第n次的发送时的控制电压V1、V2的初值为(V1h、V2h)时也同样。也就是说，在使用者第n次发送时当收敛时间为Tfb时，自适应控制型控制器10判断为处于自由空间并在第n+1次发送时选择实验值(V1f、V2f)作为控制电压V1、V2的初值。另一方面，在使用者第n次发送时当收敛时间为Thb时，自适应控制型控制器10判断为处于接近人体的状态并在第n+1次发送时选择实验值(V1h、V2h)作为控制电压V1、V2的初值。此时，每次发送试行收敛时间都有些不一致，因此，实际上把在Tfb和Thb的中点的Tsb＝(Tfb+Thb)/2设为阈值，当收敛时间比时间Tsb大时判断为处于自由空间的状态、比时间Tsb小时判断为处于接近人体的状态，这样做最合理。
通过上述动作，即便无线通信装置从自由空间的状态变到接近人体的状态、或相反从接近人体的状态变到自由空间的状态，由发生变化后的最初的发送也可以判断自适应控制型控制器10处于何种状态，在接着的发送中可以用最佳的控制电压V1、V2的初值执行自适应控制处理，因此，借助于基于这些判断处理的学习可以实现收敛时间的快速化。
在以上的实施方式中，把各控制电压V1、V2的初值存放在初值存储器11中，但本发明并不限于此，也可以存放对应的各电容值的初值取代各控制电压V1、V2的初值，在进行自适应控制时，借助于规定的转换表把这些电容初值转换为控制电压V1、V2。
实施方式3的变形例
图18是表示作为实施方式3的变形例的螺旋天线装置的部分构成的方框图。在图18中，4端子的方向性耦合器21被插在无线发射机30和输入端子8之间，借助于该方向性耦合器21，行波功率的一部分信号和反射波功率的一部分信号被检测出，前者的行波功率的信号被输入到网络分析装置40的A端子，后者的反射波功率的信号除了被用作阻抗测定的基准信号外还被输入到网络分析装置40的B端子，并被用作阻抗测定的测定信号。网络分析装置40相对于被输入的基准信号测定被输入的测定信号的复阻抗值、并输出到自适应控制型控制器10a。自适应控制型控制器10a响应此输出并根据所测定的复阻抗值计算控制电压V1、V2，使得该复阻抗值成为比如纯电阻的50Ω，然后把该控制电压V1、V2施加在变容二极管D11至D22上。由此被自适应控制，使得在输入端子8看螺旋天线元件1、2时的输入阻抗Zin与螺旋天线元件1、2的输入阻抗Za的复共轭实质上一致。
还有，以上的实施方式3的变形例也可以适用于其他的实施方式。
实施方式4
图19是表示与本发明相关的实施方式4的螺旋天线装置的构成的电路图及立体图。与此实施方式4相关的螺旋天线装置展示了只具备1个螺旋天线元件1的情形的构成。
在图19中，螺旋天线元件1的一端通过电容值Cp的可变电容元件3被连接到由金属等导体组成的无线通信机框体50，同时，通过电容值Cs的可变电容元件4被连接到作为不平衡型馈电线路的同轴电缆7的内导体。还有，同轴电缆7的接地导体被连接在无线通信机框体50上。
在如以上那样构成的实施方式中，螺旋天线元件1作为被设置在无线通信机框体50上的单极型螺旋天线元件工作。也就是说，如果考虑也包含无线通信机框体50中的电路，则图19的螺旋天线装置和图1的在电性上等价。由此，图19的螺旋天线装置的动作和在此之前所说明的实施方式1至3一样。这里，图19的可变电容元件3、4也可以是比如图6或图7的可变电容元件，其电容值Cp、Cs由自适应控制型控制器10或10a控制，使得可以形成上述阻抗匹配状态。
其他变形例
在以上的实施方式中，可变电容元件3、4、5是由多个电容的切换或变容二极管构成的，但本发明并不限于此，也可以使用由压电元件的电极夹着电介质而形成的压电电容。由此可以增大耐电压。

Claims (35)

1.一种螺旋天线装置，是具备有第1和第2螺旋天线元件，在被连接于平衡型馈电线路或作为馈电电路的平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口上的螺旋天线装置，其特征在于：
螺旋天线装置具备：被连接在所述第1螺旋天线元件和所述第2螺旋天线元件之间的第1电容元件单元、
被连接在所述平衡型馈电线路或所述平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口的第1接线端和所述第1螺旋天线元件之间的第2可变电容元件单元、
被连接在所述平衡型馈电线路或所述平衡—不平衡转换器的平衡侧的端口的第2接线端和所述第2螺旋天线元件之间的第3可变电容元件单元。
2.根据权利要求1所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有：被连接在所述平衡型馈电线路或所述平衡—不平衡转换器的馈电侧的端口和无线发射机之间并在把来自所述无线发射机的发射信号馈送给所述第1和第2螺旋天线元件时检测出被反射的反射信号、反射系数和电压驻波比之中的至少一个检测值的检测单元、
自适应控制所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值使得所述被检测出的检测值和包含所述反射信号的规定的评价函数之中的任一个达到实质性最小的控制单元。
3.根据权利要求2所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述评价函数是用所述反射信号的规定数的乘方所表达的。
4.根据权利要求2所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述评价函数是用所述反射信号的平方所表达的。
5.根据权利要求2至4中的任一权利要求所述的螺旋天线装置，其特征在于：
所述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在所述检测出的检测值或所述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
6.根据权利要求2至4中的任一权利要求所述的螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在所述检测出的检测值或所述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值、和
(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在所述阻抗匹配状态下的所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的一个的选择单元；
所述控制单元把由所述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
7.根据权利要求6所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述选择单元是由用户操作的输入装置单元。
8.根据权利要求6所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有对用所述控制单元把由所述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元，
所述选择单元根据由所述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
9.根据权利要求1所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有：被连接在所述平衡型馈电线路或所述平衡—不平衡转换器的馈电侧的端口和无线发射机之间并在把来自所述无线发射机的发射信号馈送给所述第1和第2螺旋天线元件时检测出行波信号和反射信号的检测单元、
根据所述检测出的行波信号和反射信号测定复阻抗值的测定单元、
根据所述测定的复阻抗值自适应控制所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值使得上述所测定的复阻抗值和所述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的控制单元。
10.根据权利要求9所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在上述测定的复阻抗值和所述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
11.根据权利要求9所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在上述测定的复阻抗值和所述第1和第2螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值、和
(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的所述第1、第2和第3可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的任一个的选择单元；
所述控制单元把由所述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
12.根据权利要求11所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述选择单元是由用户操作的输入装置单元。
13.根据权利要求11所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有对用所述控制单元把由所述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元，
所述选择单元根据由所述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
14.根据权利要求1所述的螺旋天线装置，其特征在于：
所述第1、第2和第3可变电容元件单元都是由变容二极管构成的。
15.根据权利要求1所述的螺旋天线装置，其特征在于：
所述第1、第2和第3可变电容元件单元各自被构成为具备有多个电容和用于有选择地切换所述多个电容的开关单元。
16.根据权利要求15所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述开关单元是电子开关。
17.根据权利要求1所述的螺旋天线装置，其特征在于：
所述第1和第2螺旋天线元件具有相同的形状参数、所述第2和第3可变电容元件单元具有相同的电容值。
18.一种螺旋天线装置，是具备有螺旋天线元件，在连接于不平衡型馈电线路并被设在无线通信机框体上的螺旋天线装置，其特征在于：
具备有被连接在所述螺旋天线元件和所述无线通信机框体之间的第1可变电容元件单元、
被连接在所述不平衡型馈电线路和所述螺旋天线元件之间的第2可变电容元件单元。
19.根据权利要求18所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有被连接在所述不平衡型馈电线路和无线发射机之间并在把来自所述无线发射机的发射信号馈送给所述螺旋天线元件时检测出被反射的反射信号、反射系数和电压驻波比之中的至少一个检测值的检测单元、
自适应控制所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值使得上述被检测出的检测值和包含所述反射信号的规定的评价函数之中的任一个达到实质性最小的控制单元。
20.根据权利要求19所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述评价函数是用所述反射信号的规定数的乘方所表达的。
21.根据权利要求19所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述评价函数是用所述反射信号的平方所表达的。
22.根据权利要求19至21中的任一权利要求所述的螺旋天线装置，其特征在于：
所述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在所述检测出的检测值或所述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
23.根据权利要求19至21中的任一权利要求所述的螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在所述检测出的检测值或所述评价函数的值成为实质性最小的阻抗匹配状态下的所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值、和
(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的任一个的选择单元；
所述控制单元把由所述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
24.根据权利要求23所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述选择单元是由用户操作的输入装置单元。
25.根据权利要求23所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有对用所述控制单元把由所述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元，
所述选择单元根据由所述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
26.根据权利要求18所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有被连接在所述不平衡型馈电线路和无线发射机之间并在把来自所述无线发射机的发射信号馈送给所述螺旋天线元件时检测出行波信号和反射信号的检测单元、
根据上述检测出的行波信号和反射信号测定复阻抗值的测定单元、
根据上述测定的复阻抗值自适应控制所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值使得上述所测定的复阻抗值和所述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的控制单元。
27.根据权利要求26所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述控制单元在人体接近该螺旋天线装置时把在所述测定的复阻抗值和所述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的实验值用作初值进行自适应控制。
28.根据权利要求26所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有选择单元，用于选择(a)在人体接近该螺旋天线装置时在上述测定的复阻抗值和所述螺旋天线元件的输入阻抗的复共轭实质上一致的阻抗匹配状态下的所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第1实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第1实验值、和
(b)在人体还未接近该螺旋天线装置时在上述阻抗匹配状态下的所述第1和第2可变电容元件单元的各电容值的第2实验值或相对于用于设定该各电容值的各可变电容元件单元的各控制电压值的第2实验值之中的任一个的选择单元；
所述控制单元把由所述选择单元所选择的第1或第2实验值用作初值进行自适应控制。
29.根据权利要求28所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述选择单元是由用户操作的输入装置单元。
30.根据权利要求28所述螺旋天线装置，其特征在于：
还具备有对用所述控制单元把由所述初值自适应控制到阻抗匹配状态的值为止的收敛时间进行计时的计时单元，
所述选择单元根据由所述计时单元所计时的收敛时间把第1或第2实验值选择为初值。
31.根据权利要求18所述的螺旋天线装置，其特征在于：
所述第1和第2可变电容元件单元分别是由变容二极管构成的。
32.根据权利要求18所述的螺旋天线装置，其特征在于：
所述第1和第2可变电容元件单元各自被构成为具备有多个电容和用于有选择地切换所述多个电容的开关单元。
33.根据权利要求32所述螺旋天线装置，其特征在于：
所述开关单元是电子开关。
34.一种无线通信装置，其特征在于：
具备有根据权利要求18至30中的任一权利要求所述的螺旋天线装置、和
被连接在所述螺旋天线装置上的无线发射机及无线接收机。
35.一种无线通信装置，其特征在于：
具备有根据权利要求2至17及权利要求19至33中的任一权利要求所述的螺旋天线装置、和
被连接在所述螺旋天线装置上的无线发射机及无线接收机、控制所述无线发射机及所述无线接收机的动作的控制装置，
所述控制装置包含所述控制单元。
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