JP2004297499A - 通信端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の端末内に設けた異なる無線機器間の干渉を低減し、良好な通信性能を確保することのできる通信端末装置を提供する。
【解決手段】複数の通信システムを搭載した通信端末装置において、第１の周波数の信号を受信する第１のアンテナ３と、第１の周波数とは異なる第２の周波数の信号を受信する第２のアンテナ４と、第２のアンテナ４の近傍に配置され、前記第１のアンテナ３と同じ前記第１の周波数の信号を受信し、且つ負荷インピーダンス素子８に終端された、第３のアンテナ５とを備える。第３のアンテナ５は第１のアンテナ３と同じ第１の周波数の信号を受信するため、第２のアンテナ４が放射する不要輻射を、この第３のアンテナ５が受信することになる。そして、この第３のアンテナ５が受信した不要輻射は、当該不要輻射を効率良く熱損に変換する負荷インピーダンス素子８によって熱損に変換されるため、この第３のアンテナ５から再放射されることはない。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線機器間の電波干渉を低減する通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話機などの通信端末装置においては、基地局と通信を行うことによって電話機能やパケット通信機能を行う通信システム（以下、電話通信システムという）の他に、さらに別の通信システムを搭載して付加価値を高めようとする動きがある。例えば、２．５ＧＨｚ帯を使用して近距離無線通信を行うブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）機能を搭載した携帯電話機は、既に実用化されている。
【０００３】
また、現在は、非接触式のＩＣカードを定期券に内蔵させ、この定期券を改札口に設けたリーダ／ライタ装置にかざすことで改札口を通過可能とするＩＣカード通信システムを、携帯電話機に搭載することが検討されている（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３２５１２２号公報（第３頁及び第４頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＣカード通信システムを携帯電話機に搭載した場合には、電話通信システムとＩＣカード通信システムとの間で電波干渉を起こし、電話通信システムの通信性能が低下する。
【０００６】
ＩＣカードで使用されるアンテナの共振周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚであり、共振波長は約２０ｍであるが、ＩＣカード用アンテナは４０×７０ｍｍ程度のループを数回巻いたコイルで形成されているため、共振波長に対するアンテナのサイズは数％程度である。一方、電話通信システムは、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯域を使用するため、電話通信システム用アンテナの共振波長は、ＩＣカード用アンテナよりも大幅に短い。よって、ＩＣカード用アンテナは、電話通信システムに関して、一般にアンテナとして使用されるλ／４を越えるアンテナ長を有する。
【０００７】
すなわち、ＩＣカード用アンテナは、電話通信システム側から見ると充分大きなアンテナであるため、当該電話通信システムにおいて効率の良いアンテナとして動作してしまう。
【０００８】
このため、携帯電話機内には、同じ周波数で共振するアンテナが二つ存在することになる。その結果、電話通信システムでは、アンテナ間の結合により電波干渉が大きくなって通信性能が低下する。
【０００９】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、同一の端末内に設けた異なる無線機器間の干渉を低減し、良好な通信性能を確保することのできる通信端末装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周波数が異なる信号を受信するためのアンテナをそれぞれ備えた少なくとも２つ以上の通信システムを搭載してなる通信端末装置である。この通信端末装置では、第１の周波数の信号を受信する第１のアンテナと、第２の周波数の信号を受信する第２のアンテナを有し、さらに、第２のアンテナの近傍に配置され、第１の周波数の信号を受信し、且つ負荷インピーダンス素子に終端された第３のアンテナとを備える。
【００１１】
本発明の通信端末装置によれば、第３のアンテナは第１のアンテナと同じ第１の周波数の信号を受信して共振するため、第２のアンテナが放射する不要輻射は、この第３のアンテナで受信される。そして、この第３のアンテナが受信した不要輻射は、当該不要輻射を効率良く熱損に変換する負荷インピーダンス素子に当該第３のアンテナが接続されていることから、この第３のアンテナから再放射されることはない。このため、第１のアンテナは、第２のアンテナからの不要輻射の影響を受けることなく動作する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した通信端末装置の具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係る通信端末装置を携帯電話機に適用すると共に、この携帯電話機にＩＣカード通信システムと電話通信システムという異なった２つの通信システムを搭載した携帯電話機の例である。
【００１３】
「第１の実施の形態」
図１は、本実施の形態の携帯電話機１を簡略化して示す概略的な図である。なお、図１は、携帯電話機１として備わる液晶表示装置、スピーカ、マイクなどの電子部品及び回路部品並びに外筐体などは図示を省略しており、回路基板上に形成された電話通信システムとＩＣカード通信システムで使用するアンテナのみを図示してある。
【００１４】
回路基板２には、基地局と通信を行うことによって電話機能やパケット通信機能を行う電話通信システムで使用される第１のアンテナ３と、ＩＣカード通信システムで使用される第２のアンテナ４と、第１のアンテナ３と同じ周波数の信号を受信して共振（動作）するダミーアンテナとしての第３のアンテナ５とが設けられている。
【００１５】
第１のアンテナ３は、例えば数百ＭＨｚ（８００ＭＨｚ）から数ＧＨｚ（１９２０〜２１７０ＭＨｚ）の周波数（以下、第１の周波数という）の信号を受信して共振する携帯電話用のアンテナである。この第１のアンテナ３は、例えばモノポールアンテナであり、回路基板２から突出する先端部とは反対側の基端部に給電点６を有している。
【００１６】
第２のアンテナ４は、例えば十数ＭＨｚ（１３．５６ＭＨｚ）の周波数（以下、第２の周波数という）の信号を受信して共振するＩＣカード通信システムで使用されるループアンテナである。この第２のアンテナ４は、回路基板２上に細長い導体線を矩形状となるように複数回巻いて形成され、そのスパイラル形状とされたアンテナ部から導出された端部に給電点７を有している。かかる第２のアンテナ４は、例えば駅などの改札口に設けられたリーダ／ライタ装置と間で信号の送受信を行うアンテナであり、数ｃｍ程度の近距離にて非接触で通信を行うことができる。
【００１７】
第３のアンテナ５は、第２のアンテナ４の近傍部に配置され、第１のアンテナ３と同じ第１の周波数の信号を受信して共振する。この第３のアンテナ５は、抵抗成分を含む負荷インピーダンス素子８に終端されている。具体的には、第３のアンテナ５は、モノポールアンテナとされ、第２のアンテナ４の長手方向に延びる両アンテナ部分４ａ，４ｂの外側に近接して設けられている。また、この第３のアンテナ５は、第１のアンテナ３よりも第２のアンテナ４に近接して設けられている。そして、この第３のアンテナ５の基端部には、回路基板２上に設けられた負荷インピーダンス素子８が接続されている。負荷インピーダンス素子８としては、例えばコイルなどが使用される。
【００１８】
前記したように、従来、ＩＣカード用アンテナは、電話通信システムにおいて効率の良いアンテナとして動作してしまうため、第２のアンテナ４が放射する不要輻射が電話通信システム用アンテナで受信され、その結果、電話通信システムにおける無線性能が劣化する。しかしながら、本実施の形態では、第２のアンテナ４の近傍に、第１のアンテナ３と同じ第１の周波数の信号を受信して共振する第３のアンテナ５を配置しているので、第２のアンテナ４が放射する不要輻射による電磁波は、当該第３のアンテナ５で吸収される。そして、この第３のアンテナ５には、抵抗成分を含む負荷インピーダンス素子８が接続されているため、この負荷インピーダンス素子８は、受信した不要輻射を効率良く熱損に変換し、当該第３のアンテナ５から不要輻射を再放射させない。
【００１９】
また、ＩＣカード用の第２のアンテナ４は、携帯電話機で使用する第１の周波数においては数波長の定在波が存在するため、第３のアンテナ５をλ／４ごとに配置することにより、より高い不要輻射低減効果が得られる。例えば、図２に電磁界シミュレーションを利用した７０ｍｍ×４０ｍｍのＩＣカード用アンテナ上における２ＧＨｚ帯の磁界分布の計算結果を示す。この図２から判るように、磁界のピークが２点あることが確認でき（磁界分布線が密集した部分）、１波長程度の定在波が存在していることが判る。このため、矩形状とされた第２のアンテナ４の各辺に対応するアンテナ部分４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの近傍に第３のアンテナ５をそれぞれ配置することで、定在波の大きさを効果的に小さくすることができる。
【００２０】
また、本実施の形態の携帯電話機１による効果について、電磁界シミュレータを使用して確認した結果を図３に示す。図３中、縦軸はアンテナ間アイソレーション（単位：ｄＢ）を表し、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を表す。また、図３中Ａ線はダミーアンテナ無しの場合、Ｂ線はダミーアンテナ有りの場合を表す。計算では、図１に示した構成をモデルとし、携帯電話機用のアンテナ（第１のアンテナ３）及びダミーアンテナ（第３のアンテナ５）の共振周波数を２ＧＨｚとした。また、ダミーアンテナに接続する負荷抵抗（負荷インピーダンス素子８）は５０Ωとした。そして、携帯電話機用のアンテナとＩＣカード用アンテナ（第２のアンテナ４）の結合の大きさを５０Ω系の給電線路で接続した場合のアイソレーションを評価した。
【００２１】
この図３から判るように、ダミーアンテナを設けた場合には、ダミーアンテナを設けない場合に比べてアイソレーションの値が小さいことが判る。このように、アイソレーションの値が小さい程、本発明の効果があるものと判断できる。２ＧＨｚ帯において、ダミーアンテナの無い場合に比較してダミーアンテナを装着したモデルでは、周波数にもよるが最大１０ｄＢ程度の低減効果があることが判る。また、ダミーアンテナの物理的長さ、形状、配置又は負荷インピーダンス素子８の最適化を行うことにより、任意の周波数で結合を小さくすることが可能である。
【００２２】
「第２の実施の形態」
第２の実施の形態は、図４に示すように、ＩＣカード用アンテナである第２のアンテナ４と、ダミーアンテナである第３のアンテナ５を、同一のフレキシブルプリントケーブル９に形成したものである。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態の携帯電話機１と同一の構成部分については、同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００２３】
この第２の実施の形態では、中央に開口１０を有した矩形状をなす枠体として形成されるフレキシブルプリントケーブル９に、スパイラル形状の第２のアンテナ４と、第３のアンテナ５とを形成している。第３のアンテナ５は、第１の実施の形態と同様、第２のアンテナ４の長手方向に延びる両アンテナ部分４ａ，４ｂの外側に近接して設けられる。そして、この第３のアンテナ５は、フレキシブルプリントケーブル９に形成された負荷インピーダンス素子８に終端されている。なお、このフレキシブルプリントケーブル９は、携帯電話機１の筐体内に配置される。
【００２４】
このように、第２のアンテナ４と第３のアンテナ５を同一のフレキシブルプリントケーブル９に形成すれば、部品点数の削減により、回路基板２上に電子部品や回路などを形成する実装効率を高めることができると共に、コストの削減も図ることができる。
【００２５】
「第３の実施の形態」
第３の実施の形態は、負荷インピーダンス素子８に終端されたダミーアンテナの具体的な構成として、λ／４の電気長で共振するモノポールアンテナをダミーアンテナとしたものである。
【００２６】
この第３の実施の形態における第３のアンテナ５は、図５に示すように、第１のアンテナ３の第１の周波数のλ／４の電気長とされており、給電部において負荷インピーダンス素子８に終端されている。このλ／４のアンテナは、回路基板２に形成される影像５ａを使用して共振をするため、λ／２のアンテナに比べて小型化することができる。
【００２７】
なお、この第３のアンテナ５は、モノポールアンテナの他に、板状アンテナ、ノッチアンテナであってもよい。
【００２８】
「第４の実施の形態」
第４の実施の形態は、負荷インピーダンス素子８に終端されたダミーアンテナの具体的な構成として、λ／２又はλの電気長で共振するダイポールアンテナをダミーアンテナとしたものである。
【００２９】
この第４の実施の形態における第３のアンテナ５は、図６に示すように、第１のアンテナ３の第１の周波数のλ／２又はλの電気長とされており、給電部において負荷インピーダンス素子８に終端されている。このλ／２又はλのアンテナは、回路基板２にできる影像に頼らずにアンテナが動作するため、基板形状や実装構成によらずに特性が安定する。
【００３０】
なお、この第３のアンテナ５は、ダイポールアンテナの他に、ループアンテナ、スロットアンテナであってもよい。
【００３１】
「第５の実施の形態」
第５の実施の形態は、負荷インピーダンス素子８に終端されたダミーアンテナの具体的な構成として、板状アンテナをダミーアンテナとしたものである。
【００３２】
この第５の実施の形態における第３のアンテナ５は、図７に示すように、負荷インピーダンス素子８に終端された板状アンテナである。この他、ダミーアンテナとしては、板状アンテナの他に、ヘリカルアンテナ、メアンダアンテナ、櫛歯形状（ジグザグ）アンテナなどを使用することもできる。このように、第５の実施の形態によれば、アンテナの設計自由度が向上する。
【００３３】
「第６の実施の形態」
第６の実施の形態は、負荷インピーダンス素子８に終端されたダミーアンテナの具体的な構成として、モノポールアンテナにキャパシタを直列に接続させた例である。
【００３４】
この第６の実施の形態における第３のアンテナ５は、図８に示すように、負荷インピーダンス素子８に終端されたモノポールアンテナに、キャパシタ１１を直列に接続させた構成としている。キャパシタ１１は、通常、十数ＭＨｚで使用されるＩＣカード用アンテナの周波数では高リアクタンスに、携帯電話機用のアンテナでは低リアクタンスになる値を選定している。
【００３５】
このように、負荷インピーダンス素子８に終端された第３のアンテナ５にキャパシタ１１を直列に接続すれば、ダミーアンテナとしての効果を損なうことなく、ＩＣカード通信システムで使用される周波数ではダミーアンテナは回路基板２から切り離されるため、ＩＣカード用アンテナとの電磁結合が低減し、当該ＩＣカード用アンテナの調整を行うことが可能となる。
【００３６】
「第７の実施の形態」
第７の実施の形態は、ダミーアンテナに接続された負荷インピーダンス素子８を複数設け、それら負荷インピーダンス素子８を切り換えることのできる切換手段を設けた例である。
【００３７】
この第７の実施の形態における第３のアンテナ５は、図９に示すように、負荷量の異なる負荷インピーダンス素子８ａ，８ｂを２つ設けると共に、この負荷インピーダンス素子８ａ，８ｂを切り換えることのできる切換スイッチ１２を有している。さらに、この第３のアンテナ５には、第６の実施の形態と同様、キャパシタ１１が設けられている。
【００３８】
この第７の実施の形態によれば、通信環境や端末内の実装によりダミーアンテナ（第３のアンテナ５）と携帯電話機用のアンテナ（第１のアンテナ３）の結合が増加した場合、携帯電話機用のアンテナがダミーアンテナによってその性能が低下する場合、切換スイッチ１２に接続された負荷インピーダンス素子８ａ，８ｂの大きさを切り換えることによって、携帯電話機用のアンテナの性能劣化を低減することができる。
【００３９】
「第８の実施の形態」
第８の実施の形態は、負荷インピーダンス素子８に終端されたダミーアンテナに発光ダイオード（ＬＥＤ）を設けた例である。
【００４０】
この第８の実施の形態における第３のアンテナ５は、図１０に示すように、２つのキャパシタ１１ａ，１１ｂ間にＬＥＤ１３を設けると共に、このＬＥＤ１３のカソード側に負荷インピーダンス素子８を設け、さらにその負荷インピーダンス素子８の前にショットキーダイオード１４を設けている。
【００４１】
この第８の実施の形態によれば、ダミーアンテナである第３のアンテナ５に誘起された電流は、ショットキーダイオード１４によって検波され、ＬＥＤ１３を光らす。したがって、このＬＥＤ１３を携帯電話機１の視認性の良い箇所に設けることにより、ユーザは、このＬＥＤ１３の光によってＩＣカード通信システムが通信したことを確認することができる。これまでは、ＩＣカードによる通信がされたか否かは目視により判別することができなかったが、ＬＥＤ１３を設けることによって視覚的に通信状態を確認することができる。
【００４２】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００４３】
上述の実施の形態では、携帯電話機を例に挙げて説明したが、本発明は携帯電話機に限定されることはなく、例えばハンドヘルドＰＣや通信機能を備えたＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯通信端末装置に本発明を適用しても同様の作用効果がある。
【００４４】
また、上述の実施の形態では、電話通信システムとＩＣカード通信システムを例にとり説明したが、これらに加えて位置測位システム（ＧＰＳ）、近距離無線通信システム（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）などのシステムを同一の通信端末装置に搭載してもよい。もちろん、これら異なる複数の通信システムが同一の通信端末装置に搭載された場合でも、それら通信システム間の干渉を低減することができ、それぞれの通信システムでの通信性能は充分確保することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の通信端末装置によれば、第１のアンテナと同じ周波数の信号を受信し、且つ負荷インピーダンス素子に終端された第３のアンテナを、第２のアンテナの近傍に配置したので、第２のアンテナが放射する不要輻射をこの第３のアンテナが受信し、その不要輻射を負荷インピーダンス素子が効率良く熱損に変換し再放射を防止する。したがって、本発明の通信端末装置によれば、同一の端末内に設けた異なる無線機器間の干渉を低減することができ、良好な通信性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の携帯電話機を簡略化して示す概略的な図である。
【図２】第１の実施の形態の携帯電話機において、電磁界シミュレーションを利用したＩＣカード用アンテナ上における２ＧＨｚ帯の磁界分布の計算結果を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の携帯電話機において、アンテナ間アイソレーションと周波数との関係を示す特性図である。
【図４】第２の実施の形態の携帯電話機において、第２のアンテナと第３のアンテナを同一のフレキシブルプリントケーブルに形成した例を示す平面図である。
【図５】第３の実施の形態の携帯電話機において、ダミーアンテナをλ／４の電気長で共振するモノポールアンテナとした例を示す図である。
【図６】第４の実施の形態の携帯電話機において、ダミーアンテナをλ／２又はλの電気長で共振するダイポールアンテナとした例を示す図である。
【図７】第５の実施の形態の携帯電話機において、ダミーアンテナを板状アンテナとした例を示す図である。
【図８】第６の実施の形態の携帯電話機において、ダミーアンテナをモノポールアンテナとし、そのモノポールアンテナにキャパシタを直列に接続させた例を示す図である。
【図９】第７の実施の形態の携帯電話機において、ダミーアンテナに負荷量の異なる複数個の負荷インピーダンス素子を設けると共にその負荷インピーダンス素子を切り換える切換スイッチを設けた例を示す図である。
【図１０】第８の実施の形態の携帯電話機において、ダミーアンテナにＬＥＤを設けた例を示す図である。
【符号の説明】
１…携帯電話機
２…回路基板
３…第１のアンテナ（携帯電話機用のアンテナ）
４…第２のアンテナ（ＩＣカード用のアンテナ）
５…第３のアンテナ（ダミーアンテナ）
８…負荷インピーダンス素子
９…フレキシブルプリントケーブル
１１…キャパシタ
１２…切換スイッチ
１３…ＬＥＤ（発光ダイオード）
１４…ショットキーダイオード

Claims (7)

1. 周波数が異なる信号を受信するためのアンテナをそれぞれ備えた少なくとも２つ以上の通信システムを搭載してなる通信端末装置において、
   第１の周波数の信号を受信する第１のアンテナと、
   前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の信号を受信する第２のアンテナと、
   前記第２のアンテナの近傍に配置され、前記第１のアンテナと同じ前記第１の周波数の信号を受信し、且つ負荷インピーダンス素子に終端された、第３のアンテナとを備えた
   ことを特徴とする通信端末装置。
2. 請求項１記載の通信端末装置であって、
   前記第２のアンテナと前記第３のアンテナが同一のフレキシブルプリントケーブルに形成されている
   ことを特徴とする通信端末装置。
3. 請求項１記載の通信端末装置であって、
   前記第３のアンテナは、前記第１の周波数のλ／４の電気長とされている
   ことを特徴とする通信端末装置。
4. 請求項１記載の通信端末装置であって、
   前記第３のアンテナは、前記第１の周波数のλ／２又はλの電気長とされている
   ことを特徴とする通信端末装置。
5. 請求項１記載の通信端末装置であって、
   前記第３のアンテナには、キャパシタが直列に接続されている
   ことを特徴とする通信端末装置。
6. 請求項１記載の通信端末装置であって、
   前記負荷インピーダンス素子はそれぞれ負荷量が異なる複数個を有し、それら負荷量を切り換える切換手段を備えた
   ことを特徴とする通信端末装置。
7. 請求項１記載の通信端末装置であって、
   前記第３のアンテナには、発光ダイオードが接続されている
   ことを特徴とする通信端末装置。

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