JP2005260762A - 通信機器のアンテナ切替システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 給電アンテナ、無給電アンテナを有する通信機器について使用する周波数の帯域を拡大する。
【解決手段】整合回路１０３−１、１０３−２を介して無線回線１０５から給電を行う通信機器のアンテナ切替システムに、２つのアンテナ１０１Ａ、１０２Ａと、２つのアンテナの一方を給電アンテナとすべく無線回路に、他方を無給電アンテナとすべく接地電位に接続し又はこの逆に２つのアンテナの一方を無給電アンテナとすべく接地電位に、他方を給電アンテナとすべく無線回路に接続する２つのスイッチ１０６−１、１０６−２と、２つのスイッチの切替を制御し、２つのアンテナの一方を給電アンテナ、他方を無給電アンテナにした第１の使用帯域と、逆に、２つのアンテナの一方を無給電アンテナ、他方を給電アンテナにした第２の使用帯域とを確保するための制御回路１０７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話装置を含む通信機器のアンテナに関する。特に、本発明は、給電アンテナ、無給電アンテナを有し、使用帯域を確保するための携帯電話装置を含む通信機器のアンテナ切替システム及び方法に関する。

図９は本発明の前提となる携帯電話装置のアンテナを説明する図である。なお、全図を通して同一の構成要素には同一の番号、符号を付して説明を行う。本図に示すように、通信機器の代表例として、携帯電話装置には給電アンテナ１０１と無給電アンテナ１０２が設けられ、給電アンテナ１０１、無給電アンテナ１０２は、使用する周波数の帯域を広く確保し、確保した周波数の帯域を複数に分割した任意の１つの帯域を用いて通信を行う。

給電アンテナ１０１には整合回路１０３を介して無線回路１０５が接続され、無線回路１０５は給電アンテナ１０１に給電を行い、給電アンテナ１０１に対する送受信信号の変復調を行う。
さらに、整合回路１０３には整合切替回路１０４が接続され、整合切替回路１０４は確保した周波数の帯域を複数に分割した帯域の使用に応じて、整合回路１０３の整合を切り替え、使用する周波数の整合を合わせる。

図１０は図９における給電アンテナ１０１、無給電アンテナ１０２のアンテナ特性を示す図である。本図（ａ）に示すように、一例として、周波数で給電アンテナ１０１が使用する周波数帯域に対するアンテナ特性を有する場合、使用帯域内の低い周波数でのアンテナ特性が劣化し、給電アンテナ１０１のみでは使用する周波数帯域を満足できない場合がある。

そこで、本図（ｂ）に示すように、給電アンテナ１０１に対して無給電アンテナ１０２を追加することで、本図（ｃ）に示すように、給電アンテナ１０１と無給電アンテナ１０２とのアンテナ特性を足し合せる。これにより、アンテナ総合の帯域が広がり使用帯域内の特性が確保される。
さらに、本図（ｃ）に示すように、確保した使用する周波数の帯域を、一例として、帯域ａ、帯域ｂ、帯域ｃに分割した任意の１つの帯域を用いて通信を行う。

このようにして、無給電アンテナ１０２は給電アンテナ１０１の使用する周波数の帯域を拡大する効果がある。
ところで、給電アンテナ１０１、無給電アンテナ１０２には、その使用する周波数の帯域を、さらに、拡大し、さらに、性能向上を図りたいという課題がある。
従来、無給電アンテナを有する携帯電話装置のアンテナとして、無線装置を携帯した場合、人体方向にも強く放射するため人体へ影響を及ぼすとともに、感度が低下してしまい、また待ち受け時など無線装置が人体と離れて置かれた場合であっても、電波の到来方向がアンテナシステムの指向性がある向きとは異なる場合には、感度が劣化してしまうという課題を解決するため、少なくとも２つのアンテナと、アンテナのうち少なくとも１つが給電されるように切り替えるスイッチ回路とを備え、アンテナのうち給電されない方のアンテナは、給電された方のアンテナに対する無給電素子として機能することでアンテナの指向性を切り替えるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１では、無給電素子を指向性の切り替えに用いているが、本発明の課題とする、使用する周波数の帯域の拡大し、使用帯域を確保する課題を解決するものではない。
従来、複数の周波数帯域に対応した携帯電話装置のアンテナとして、移動通信端末機における内蔵型二重帯域アンテナ装置及び動作方法を提供するため、内蔵型二重帯域アンテナは、第１アンテナパターンと、第２アンテナパターンとを有し、ホイップアンテナは、内蔵型二重帯域アンテナに連結されて、引込まれる時は移動端末機の内部に完全に収納され、ホイップアンテナ駆動部は、ホイップアンテナを収納／突出させ、デュプレクサは、内蔵型二重帯域アンテナから受信されるＲＦ信号と内蔵型二重帯域アンテナに送信されるＲＦ信号とを分離し、制御部は、デュプレクサから送信されるＲＦ信号を処理し、通話時または使用者が通話を試みる時は、ホイップアンテナを伸長させるようにホイップアンテナ駆動部を制御するものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献２では、周波数帯域の切り替えを行っているが、本発明の課題とする、使用する周波数の帯域の拡大し使用帯域を確保する課題を解決するものではない。

特開２００２−２３２２２４号公報 特開２００２−１５８５３０号公報

したがって、本発明は上記問題点に鑑みて、給電アンテナ、無給電アンテナを有する携帯電話装置について使用する周波数の帯域を拡大する携帯電話装置のアンテナ切替システムを提供することを目的とする。

本発明は前記問題点を解決するために、整合回路を介して無線回線から給電を行う通信機器のアンテナ切替システムにおいて、２つのアンテナと、前記２つのアンテナの一方を給電アンテナとすべく無線回路に、他方を無給電アンテナとすべく接地電位に接続し又はこの逆に前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナとすべく接地電位に、他方を給電アンテナとすべく無線回路に接続する２つのスイッチと、前記２つのスイッチの切替を制御し、２つのアンテナの一方を給電アンテナ、他方を無給電アンテナにした第１の使用帯域と、逆に、前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナ、他方を給電アンテナにした第２の使用帯域とを確保するための制御回路とを備えることを特徴とする通信機器のアンテナ切替システムを提供する。

さらに、前記第１の使用帯域と前記第２の使用帯域とは重複部分の帯域を有する。
さらに、前記第１の使用帯域と前記第２の使用帯域とは重複部分をもたず、相互に分離した帯域である。
さらに、前記第１の使用帯域と前記第２の使用帯域とは重複部分をもたず、相互に隣接した帯域である。

さらに、電界強度レベル検出部を設け、前記電界強度レベル検出部は前記２つのアンテナから受信した受信信号の電界強度レベルを検出し、前記制御回路は、前記２つスイッチの切替を一定時間間隔で行い、前記電界強度レベル検出部により検出された電界強度レベルが大きい方のアンテナを給電アンテナとし、小さい方を無給電アンテナとなるように、前記２つスイッチの切替を制御する。

さらに、前記２つのアンテナに接続される整合回路に整合切替回路を接続し、前記整合切替回路は、確保された前記第１の使用帯域又は前記第２の使用帯域を複数に分割した任意の１つの帯域を選択して通信を行う際に、選択した帯域に対して整合を行う。
さらに、前記２つスイッチは、前記２つのアンテナの一方を給電アンテナとすべく無線回路に、他方を無給電アンテナとすべくオープンとした端子に接続し、又はこの逆に前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナとすべくオープンとした端子に、他方を給電アンテナとすべく無線回路に接続する。

さらに、前記通信機器に携帯電話装置が含む。
さらに、本発明は、２つのアンテナを有する通信機器のアンテナ切替方法において、前記２つのアンテナの一方を給電アンテナに、他方を無給電アンテナに、又はこの逆に前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナに、他方を給電アンテナに切り替えを行う工程と、前記切り替え工程を制御し、前記２つのアンテナの一方を給電アンテナ、他方を無給電アンテナにした第１の使用帯域と、逆に、前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナ、他方を給電アンテナにした第２の使用帯域とを確保する工程とを備えることを特徴とする通信機器のアンテナ切替方法を提供する。

以上説明したように、本発明によれば、従来では、第１使用帯域、第２の使用帯域のいずれか一方の使用を確保できるだけであったが、使用に応じて、第１の使用帯域、第２の使用帯域を選択して使用することを確保することが可能になるので、使用する周波数の帯域を拡大することが可能になる。
また、第１の使用帯域で、通信する場合でも、使用状態によっては、第２の使用帯域にすることができ、常にアンテナ特性の良い方に自動的切り替えて通信が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る携帯電話装置のアンテナ切替システムの概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、図６と比較して、通信機器の代表例として、携帯電話装置にはアンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａが設けられ、アンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａの一方が給電アンテナである場合には他方が無給電アンテナとなり、又はこの逆に、一方が無給電アンテナである場合には他方が給電アンテナとなる。

アンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａにはスイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２がそれぞれ接続され、スイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２はアンテナ１０１、１０２の接続先をそれぞれ切り替える。
スイッチ１０６−１の一方にはアンテナ１０１Ａの接続先として整合回路１０３−１が接続され、他方はＧＮＤ（接地電位）に接続される。

スイッチ１０６−２の一方にはアンテナ１０２Ａの接続先として整合回路１０３−２が接続され、他方はＧＮＤに接続される。
整合回路１０３−１、整合回路１０３−２には無線回路１０５が接続される。
さらに、スイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２には制御回路１０７が接続され、制御回路１０７はアンテナ１０１Ａを整合回路１０３−１に接続しアンテナ１０２ＡをＧＮＤに接続し、又は、アンテナ１０１ＡをＧＮＤに接続し整合回路１０３−２を接続する切り替えを制御する。

図２は図１におけるアンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａのアンテナ特性例を示す図である。一例として、本図（ａ）に示すように、アンテナ１０１Ａに給電が行われ、アンテナ１０２Ａには給電が無い場合の給電アンテナ１０１Ａ、無給電アンテナ１０２Ａの総合的なアンテナ特性が確保され、本図（ｂ）に示すように、アンテナ１０１Ａに給電が無く、アンテナ１０２Ａには給電が行われる場合の無給電アンテナ１０１Ａ、給電アンテナ１０２Ａの総合的なアンテナ特性が確保される。

ここで、給電アンテナ１０１Ａ、無給電アンテナ１０２Ａの周波数の使用帯域Ａ、無給電アンテナ１０１Ａ、給電アンテナ１０２Ａの周波数の使用帯域Ｂとする。この例では、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂの幅はほぼ等しく、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂは相互に重複部分を有し、使用帯域Ａは使用帯域Ｂよりも周波数が高い方にシフトしている。
図３は図１における制御回路１０７の動作例を説明するフローチャートである。本図に示すように、ステップＳ２０１において、使用帯域Ａで通信を行うべきか否かの判断を行い、使用帯域Ｂで通信を行う場合にはステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０２において、使用帯域Ａで通信を行う場合には、スイッチ１０６−１を整合回路１０３−１に接続する。
ステップＳ２０３において、スイッチ１０６−２をＧＮＤに接続し、処理を終了する。
ステップＳ２０４において、スイッチ１０６−１をＧＮＤに接続する。
ステップＳ２０５において、スイッチ１０６−２を整合回路１０３−２に接続し、処理を終了する。

このように、スイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２の切り替えで、給電アンテナ１０１Ａ、無給電アンテナ１０２Ａから無給電アンテナ１０１Ａ、給電アンテナ１０２Ａへの切り替わりに伴って使用帯域Ａから使用帯域Ｂに切り替わり、さらに、無給電アンテナ１０１Ａ、給電アンテナ１０２Ａから給電アンテナ１０１Ａ、無給電アンテナ１０２Ａへの切り替わりに伴って使用帯域Ｂから使用帯域Ａに切り替わる。

したがって、本発明によれば、従来では、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂのいずれか一方の使用の確保だけであったが、使用に応じて、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂを選択して使用を確保することが可能になるので、使用する周波数の帯域を拡大することが可能になる。
以上の説明では、スイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２の一方をＧＮＤに接続したが、ＧＮＤに接続せずに、必要に応じて、オープン状態にした端子に接続するようにしてもよい。これはアンテナ特性により柔軟に対応可能にするためである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図４は図１におけるアンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａのアンテナ特性について別の例を示す図である。本図に示すように、図２と比較して、アンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａが確保する使用帯域Ａ、使用帯域Ｂは、相互に重複部分を持たず、分離した形態であってもよく、スイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２の切り替えで相互に切り替わる。

本図（ａ）に示すように、給電アンテナ１０１Ａ、無給電アンテナ１０２Ａの周波数の使用帯域Ａに対応して、本図（ｂ）に示す使用帯域Ｂに対する帯域Ｂは使用されない帯域であり、本図（ｂ）に示すように、無給電アンテナ１０１Ａ、給電アンテナ１０２Ａの周波数の使用帯域Ｂに対応して、本図（ａ）に示す使用帯域Ａに対する帯域Ａは使用されない帯域である。

すなわち、本図（ａ）に示すように、給電アンテナ１０１Ａ、無給電アンテナ１０２Ａの周波数の使用帯域Ａは帯域Ｂよりも高い周波数にあり、さらに、帯域ＢのＧａｉｎよりも大きく、本図（ｂ）に示すように、無給電アンテナ１０１Ａ、給電アンテナ１０２Ａの周波数の使用帯域Ｂは帯域Ａよりも低い周波数にあり、さらに、帯域ＡのＧａｉｎよりも大きい。

このようにして、従来では、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂのいずれか一方の使用の確保だけであったが、使用に応じて、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂを選択して使用を確保することが可能になるので、使用する周波数の帯域を拡大することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図５は図１におけるアンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａのアンテナ特性についてさらなる別の例を示す図である。本図に示すように、図４と比較して、アンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａが確保する使用帯域Ａ、使用帯域Ｂは、相互に隣接する形態であってもよく、スイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２の切り替えで相互に切り替わる。

このようにして、従来では、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂのいずれか一方の使用の確保だけであったが、使用に応じて、使用帯域Ａ、使用帯域Ｂを選択して使用を確保することが可能になるので、使用する周波数の帯域を拡大することが可能になる。
したがって、本発明によれば、従来、給電アンテナ、無給電アンテナが固定されていたが、スイッチにより、給電アンテナ、無給電アンテナを相互に切り替え可能にしたので、使用する周波数の帯域を拡大でき、常にアンテナ特性の良い状態で通信できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図６は図１の変形例であり、本発明に係る携帯電話装置のアンテナ切替システムの概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、図１と比較して、制御回路１０７が無線回路１０５に設けられ、さらに、無線回路１０５には電界強度レベル検出部１０８が設けられる。

制御回路１０７が一定時間間隔でスイッチ１０６−１、スイッチ１０６−２を切り替え、この切り替えに伴って電界強度レベル検出部１０８は受信信号の電界強度レベルを検出する。
電界強度レベル検出部１０８は、制御回路１０７に対して、アンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａのうち、検出された電界強度レベルが大きい方に給電の切り替え制御を行う。

このようにして、給電アンテナ１０１Ａ、無給電アンテナ１０２Ａの使用帯域Ａで通信する場合でも、使用状態によっては、給電アンテナ１０２Ａ、無給電アンテナ１０１Ａの使用帯域Ｂにすることができ、常にアンテナ特性の良い方に自動的切り替えて通信が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図７は図１の変形例であり、本発明に係る携帯電話装置のアンテナ切替システムの概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、図１と比較して、整合回路１０３−１、整合回路１０３−２には整合切替回路１０４−１、制御切替回路１０４−２がそれぞれ接続され、整合切替回路１０４−１、制御切替回路１０４−２は、確保された使用帯域Ａ、使用帯域Ｂに対して、複数の帯域に分割して任意の１つの帯域を用いて通信を行う際に、通信を行う帯域に対して周波数の整合をそれぞれ行う。

図８は図７の周波数の整合を行って通信を行うための帯域を説明する図である。図４の例を用いて、本図（ａ）に示すように、確保された使用帯域Ａで、一例として、帯域ａ、帯域ｂ、帯域ｃに分割した任意の１つの帯域を選択して通信を行う際に、選択した帯域に対して整合が行われる。
また、本図（ｂ）に示すように、確保された使用帯域Ｂで、一例として、帯域ａ’、帯域ｂ’、帯域ｃ’に分割した任意の１つの帯域を選択して通信を行う際に、選択した帯域に対して整合が行われる。

このようにして、不整合による減衰を抑えることが可能になる。

以上の説明では、携帯電話装置に用いられることを前提として説明を行ったが、これに限定されず、通信機器一般に応用可能である。

本発明に係る携帯電話装置のアンテナ切替システムの概略構成を示すブロック図である。 図１におけるアンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａのアンテナ特性例を示す図である。 図１における制御回路１０７の動作例を説明するフローチャートである。 図１におけるアンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａのアンテナ特性について別の例を示す図である。 図１におけるアンテナ１０１Ａ、アンテナ１０２Ａのアンテナ特性についてさらなる別の例を示す図である。 図１の変形例であり、本発明に係る携帯電話装置のアンテナ切替システムの概略構成を示すブロック図である。 図１の変形例であり、本発明に係る携帯電話装置のアンテナ切替システムの概略構成を示すブロック図である。 図７の周波数の整合を行って通信を行うための帯域を説明する図である。 本発明の前提となる携帯電話装置のアンテナを説明する図である。 図９における給電アンテナ１０１、無給電アンテナ１０２のアンテナ特性を示す図である。

符号の説明

１０１Ａ、１０２Ａ…アンテナ
１０３−１、１０３−２…整合回路
１０４−１、１０４−２…整合切替回路
１０５…無線回路
１０６−１、スイッチ１０６−２…スイッチ
１０７…制御回路
１０８…電界強度レベル検出部

Claims (9)

1. 整合回路を介して無線回線から給電を行う通信機器のアンテナ切替システムにおいて、
   ２つのアンテナと、
   前記２つのアンテナの一方を給電アンテナとすべく無線回路に、他方を無給電アンテナとすべく接地電位に接続し又はこの逆に前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナとすべく接地電位に、他方を給電アンテナとすべく無線回路に接続する２つのスイッチと、
   前記２つのスイッチの切替を制御し、２つのアンテナの一方を給電アンテナ、他方を無給電アンテナにした第１の使用帯域と、逆に、前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナ、他方を給電アンテナにした第２の使用帯域とを確保するための制御回路とを備えることを特徴とする通信機器のアンテナ切替システム。
2. 前記第１の使用帯域と前記第２の使用帯域とは重複部分の帯域を有することを特徴とする、請求項１に記載の通信機器のアンテナ切替システム。
3. 前記第１の使用帯域と前記第２の使用帯域とは重複部分をもたず、相互に分離した帯域であることを特徴とする、請求項１に記載の通信機器のアンテナ切替システム。
4. 前記第１の使用帯域と前記第２の使用帯域とは重複部分をもたず、相互に隣接した帯域であることを特徴とする、請求項１に記載の通信機器のアンテナ切替システム。
5. さらに、電界強度レベル検出部を設け、前記電界強度レベル検出部は前記２つのアンテナから受信した受信信号の電界強度レベルを検出し、前記制御回路は、前記２つスイッチの切替を一定時間間隔で行い、前記電界強度レベル検出部により検出された電界強度レベルが大きい方のアンテナを給電アンテナとし、小さい方を無給電アンテナとなるように、前記２つスイッチの切替を制御することを特徴とする、請求項１に記載の通信機器のアンテナ切替システム。
6. 前記２つのアンテナに接続される整合回路に整合切替回路を接続し、前記整合切替回路は、確保された前記第１の使用帯域又は前記第２の使用帯域を複数に分割した任意の１つの帯域を選択して通信を行う際に、選択した帯域に対して整合を行うことを特徴とする、請求項１に記載の通信機器のアンテナ切替システム。
7. 前記２つスイッチは、前記２つのアンテナの一方を給電アンテナとすべく無線回路に、他方を無給電アンテナとすべくオープンとした端子に接続し、又はこの逆に前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナとすべくオープンとした端子に、他方を給電アンテナとすべく無線回路に接続することを特徴とする、請求項１に記載の通信機器のアンテナ切替システム。
8. 前記通信機器に携帯電話装置が含むことを特徴とする、請求項１に記載の通信機器のアンテナ切替システム。
9. ２つのアンテナを有する通信機器のアンテナ切替方法において、
   前記２つのアンテナの一方を給電アンテナに、他方を無給電アンテナに、又はこの逆に前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナに、他方を給電アンテナに切り替えを行う工程と、
   前記切り替え工程を制御し、前記２つのアンテナの一方を給電アンテナ、他方を無給電アンテナにした第１の使用帯域と、逆に、前記２つのアンテナの一方を無給電アンテナ、他方を給電アンテナにした第２の使用帯域とを確保する工程とを備えることを特徴とする通信機器のアンテナ切替方法。

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