JP2006093990A

JP2006093990A - 平面アンテナ装置

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Publication number: JP2006093990A
Application number: JP2004275466A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Takahashi; 司高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06
Also published as: WO2006033199A1

Abstract

【課題】通話状態など人体近接時のインピーダンス不整合損失を短時間に軽減し、携帯電話等に応用できる平面アンテナ装置を提供する。
【解決手段】平面アンテナ素子１０１は、アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第１可変容量素子手段１０２を介して地板１０４に接続されている。平面アンテナ素子１０１は、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第２可変容量素子手段１０３を介して地板１０４に接続されている。平面アンテナ素子１０１は、給電部１０５において、給電線１０６に接続されている。第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段１０３の容量値を制御することによって、通話状態などの人体近接時にずれた共振周波数を使用周波数に調整し、不整合損失を軽減し、良好な通信品質を確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面アンテナ装置に係り、例えば、携帯電話機等の無線通信装置に適用して好適な平面アンテナ装置に関する。

図１１は、従来例として、携帯電話機等に用いられる板状逆Ｆアンテナを示している。この板状逆Ｆアンテナは、平面状のアンテナ素子１１０１と、給電線１１０２が給電部１１０５において接続されている。

また、この板状逆Ｆアンテナは、アンテナ素子１１０１を地板１１０４に接地するショートスタブ１１０３を備えている。この板状逆Ｆアンテナは、アンテナ素子１１０１の周囲長により共振周波数が定まり、アンテナ素子１１０１の縦の長さ（Ｗ）と横の長さ（Ｌ）との和が、波長の１／４となる周波数で共振する。

即ち、アンテナ素子１１０１の周囲長が波長の１／２となる周波数で共振する。通常、使用周波数において、自由空間で共振するようにアンテナ寸法が決定される。
一例として、自由空間におけるアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を、図１２に示している。

なお、ＶＳＷＲとは電圧定在波比の略で、この値が小さいほど次段の回路へ効率よく電力を伝送することができる。また、ＶＳＷＲの最小値は１である。ここでは、使用周波数を６００ＭＨｚとし、使用周波数においてＶＳＷＲが約１．１となっている。

通話状態の場合、アンテナ素子と人体との距離が近く、使用周波数においてインピーダンスが整合状態からずれ、不整合状態となり不整合損失が増大し、通話品質が大幅に劣化する、という不具合が起きる。

図１３、図１４はそれぞれ携帯電話機における通話状態を人体の正面から示した図と、横から示した図である。
通話状態とは、携帯電話機の筐体１３０４（または１４０２）を手で保持し、レシーからの音が聞こえるように筐体に開けられたレシーバ音孔部１３０６を耳に当て、マイクへ音が到達しやすいように筺体に開けられたマイク音孔部１３０７が口元に来るように、筺体１３０４（または１４０２）を地面に垂直方向から６０°傾けた状態のことである。

また、アンテナと人体との距離とは、通話状態において、アンテナの給電部と耳を含む人体頭部の最も近い距離のことで、図１３において、人体との距離はＳｐと示している部分である。

図１５は、従来のアンテナの通話状態におけるＶＳＷＲの周波数特性を示している。アンテナの共振周波数が使用周波数からずれ、使用周波数におけるＶＳＷＲが約２１となっている。特許文献１は、ずれた共振周波数を使用周波数に一致させる方法を開示している。
特開平９−３０７３４４号公報

しかしながら、特許文献１では、共振周波数におけるＶＳＷＲが大きくずれた場合、ＶＳＷＲを自由空間と同等に小さく戻すことができず、不整合損失が解消されずに通話品質が劣化する、という不具合が生じる。

一例として、図１６は、特許文献1で開示された方法を適用した場合のアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示している。使用周波数におけるＶＳＷＲは約３．２であり、比較的高くなっている。

本発明の目的は、以上の課題を解決し、携帯電話機等の無線通信機においても、人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンス不整合による電力損失を軽減できるアンテナ装置を提供することにある。

本発明の平面アンテナ装置は、平面状のアンテナ素子を具備し、前記アンテナ素子の周囲長に基づいて共振周波数が定まる平面アンテナにおいて、前記アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数を制御する第１可変容量素子手段と、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第２可変容量素子手段と、を備えている。

ここで、前記アンテナ素子からの受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された値が最大となるように前記第１可変容量素子手段と前記第２可変容量素子手段を制御する制御手段と、を備えるのが好ましい。

また、前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された値が最小となるように前記第１可変容量素子手段と前記第２可変容量素子手段を制御する制御手段と、を備えるのが好ましい。

また、前記アンテナ素子からの受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する第１検出手段と、前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する第２検出手段と、前記第１検出手段により検出された値が最大となるように、また、前記第２検出手段により検出された値が最小となるように、第１可変容量素子手段と第２可変容量素子手段を制御する制御手段と、を備えるのが好ましい。

本発明によれば、検出手段では、インピーダンスが整合か不整合かを検出しており、インピーダンスが不整合となっているときには、可変容量素子手段を制御する。第１可変容量手段により主に共振周波数を制御でき、第２可変容量手段により主に共振周波数における電圧定在波比を制御できる。これらを組み合わせて制御することにより、インピーダンス整合状態とすることができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

また、前記アンテナ素子が整合状態となる第１可変容量素子と第２可変容量素子の容量値またはその容量値を与える電圧を記憶した記憶手段を備え、前記制御手段により、第１可変容量素子手段と第２可変容量素子手段を制御する際に、前記記憶手段から読み出した制御情報を用いて制御を行なうことが好ましい。

本発明によれば、インピーダンスが不整合となっているときには、前記記憶手段から読み出した制御情報を用いて可変容量素子手段を制御することにより、短時間にインピーダンス整合状態とすることができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

また、前記制御手段が、前記第１検出手段または第２検出手段により検出されたいずれかの値の制御処理を完了し、そのときの制御情報に対応する他の制御情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した制御情報を用いて、他方の検出手段により検出された値の制御を行なうことが好ましい。

また、前記記憶手段が、人体との距離に対して前記アンテナ素子がインピーダンス整合となる制御情報とを予め記憶し、前記制御手段が、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始するのが好ましい。

この場合は、インピーダンスのずれが小さい状態で制御処理を開始することになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮できる。

また、前記アンテナ素子がどのような状態にあるか、または、前記アンテナ素子と人体との距離の情報がユーザーにより前記制御手段に入力される入力手段を具備するのが好ましい。

この構成によれば、ユーザーにより入力された情報に対応する、記憶手段に予め記憶された初期値を読み出すことにより、インピーダンスのずれが小さい状態で制御処理を開始することになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮できる。

また、本発明の平面アンテナ装置は、前記構成において、前記可変整合手段を可変容量コンデンサとし、制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とするのが好ましい。
また、前記可変整合手段を可変容量ダイオードとし、制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧とするのが好ましい。

この構成によれば、可変整合手段を可変容量コンデンサや可変容量ダイオードとし、容量値や制御電圧でそれぞれ制御することにより、簡易にインピーダンス整合状態とすることができる。

また、前記可変整合手段が、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段と、を具備するのが好ましい。

この構成によれば、容量の異なる複数のキャパシタを選択的に切り替えることにより、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索するので、短時間でインピーダンス整合状態とすることができる。

以上のように、本発明の平面アンテナ装置によれば、平面アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第１可変容量素子手段を平面アンテナ素子と地板間に装荷し、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第２可変容量素子手段を平面アンテナ素子と地板間に装荷し、インピーダンス整合状態となるように第１可変容量素子、第２可変容量素子の容量値をそれぞれ制御することによって、通話状態で生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

以下、本発明に係る平面アンテナ装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１から図５、及び図１５を参照して説明する。図１は、本発明に係る第１の実施形態に用いられる平面アンテナの構成を示す図である。

図１において、平面アンテナ素子１０１は、アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第１可変容量素子手段１０２を介して地板１０４に接続されている。

また、平面アンテナ素子１０１は、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第２可変容量素子手段１０３を介して地板１０４に接続されている。更に、平面アンテナ素子１０１は、給電部１０５において、給電線１０６に接続されている。

ここで、上記の可変容量素子によるインピーダンスの動作を説明する。ここでは、使用周波数を６００ＭＨｚとしている。自由空間においては、図１２のように、使用周波数におけるＶＳＷＲが約１．１とインピーダンス整合している。

この状態から、通話状態にすると、人体近接によって、図１５のように、共振周波数が約５２４ＭＨｚとなり、使用周波数におけるアンテナのＶＳＷＲが約２１と大きくなる。このとき、第１可変容量素子手段１０２を調整することによって、図２のように、共振周波数を調整できる。

また、共振周波数は、約５２４ＭＨｚから６００ＭＨｚとなっている。さらに、第２可変容量素子手段１０３を調整することによって、図３のように、共振周波数も少し変化するが、主に共振周波数における電圧定在波比を小さくすることができる。

図３において、共振周波数におけるＶＳＷＲは約３．３から約１．０となっている。これらの可変容量素子を組み合わせて調整することにより、使用周波数におけるアンテナのＶＳＷＲを小さくし、アンテナの不整合損失を軽減することができる。

図４は、本発明に係る第１の実施形態である平面アンテナ装置の回路ブロック構成を示す図である。図１で示した平面アンテナ素子１０１は、受信電力検出部４０２を介して無線受信部４０３に接続されている。また、制御部４０４は、受信電力検出部４０２に接続されている。

無線受信部４０３は、平面アンテナ４０１で受信された受信用周波数ｆｒの信号にＡ／Ｄ変換、復調、復号等の受信処理を行なう。受信電力検出部４０２は、平面アンテナ４０１で受信した受信用周波数ｆｒの信号の電力を検出し、受信電力を検波した電圧値を制御部４０４に出力する。

制御部４０４は、受信電力検出部４０２から出力された受信信号の電力を検波した電圧値を測定し、電圧値が最大になるように、図１における第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｒ１、Ｃｒ２を制御する。これにより、平面アンテナ素子１０１について、インピーダンス整合をとることができる。

次に、制御部４０４における処理手順について説明する。
（１）受信電力検出部４０２で検出された受信電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部４０４に送る。
（２）制御部４０４において、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｒ１、Ｃｒ２を変化させて、第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｒ１、Ｃｒ２を設定する。
（３）上記の（１）〜（２）を繰り返して、受信電力検出部４０２で検出された電圧値が最大となるように、制御部４０４において制御処理を行なう。
（４）受信時の受信周波数ｆｒにおける制御処理が完了する。このとき、受信周波数ｆｒにおいて、インピーダンス整合状態になる。

このように、本実施の形態によれば、制御部４０４における処理を行なうことにより、図５のように、受信時において、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態の受信時において、インピーダンスのずれを補正し、不整合損による電力損失を低減することができると共に、良好な通信品質を確保することができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１、図６を用いて説明する。図６は、本発明に係る第２の実施形態である平面アンテナ装置の回路ブロック構成を示す図である。なお、以下の説明においては、第１の実施形態と同一の部分には、同一の符号を付けて詳細な説明を省略する。

図１で示した平面アンテナ素子１０１は、反射電力検出部６０２を介して無線送信部６０３に接続されている。また、制御部６０４は、反射電力検出部６０２に接続されている。

無線送信部６０３は、通信相手に送信する信号に符号化、変調、Ｄ／Ａ変換等の送信処理を行ない、送信処理後の信号を反射電力検出部６０２を介して平面アンテナ素子１０１から送信周波数ｆｔの電波として送信する。

反射電力検出部６０２は、内部に方向性結合器を含んでおり、送信時に平面アンテナ素子１０１について、インピーダンスの不整合を生じていると、不整合を生じている部分で反射が起こり、その反射信号の電力を方向性結合器によって分岐し、反射電力を検波した電圧値を測定する。測定した電圧値は制御部６０４に出力される。

制御部６０４は、反射電力検出部６０２から出力された反射信号の電力を検波した電圧値を測定し、電圧値が最小になるように、図１における第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段の容量値Ｃｔ１、Ｃｔ２を制御する。これにより、平面アンテナ素子１０１について、インピーダンス整合をとることができる。

次に、制御部６０４における処理手順について説明する。
（１）反射電力検出部６０２で検出された反射電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部６０４に送る。
（２）制御部６０４において、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｔ１、Ｃｔ２を変化させて、第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｔ１、Ｃｔ２を設定する。
（３）上記の（１）〜（２）を繰り返して、反射電力検出部６０２で検出された電圧値が最小となるように、制御部６０４において制御処理を行なう。
（４）送信時の送信周波数ｆｔにおける制御処理が完了する。このとき、送信周波数ｆｔにおいて、インピーダンス整合状態になる。

このように、本実施の形態によれば、制御部６０４における処理を行なうことにより、送信時において、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態の送信時において、インピーダンスのずれを補正し、不整合損による電力損失を低減することができると共に、良好な通信品質を確保することができる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図１、図７、図８を用いて説明する。図７は、本発明に係る第３の実施形態である平面アンテナ装置の回路構成を示すブロック図である。

図１で示した平面アンテナ素子１０１は、切り替えスイッチ７０２に接続されている。切り替えスイッチ７０２は、送信時には反射電力検出部７０３を介して無線送信部７０４に、受信時には受信電力検出部７０５を介して無線受信部７０６に接続されるように切り替えられる。制御部７０７は反射電力検出部７０３と受信電力検出部７０５と記憶部７０８に接続されている。

無線送信部７０４は、通信相手に送信する信号に符号化、変調、Ｄ／Ａ変換等の送信処理を行ない、送信処理後の信号を反射電力検出部７０３、切り替えスイッチ７０２を介して平面アンテナ素子１０１から送信周波数ｆｔの電波として送信する。

反射電力検出部７０３は、内部に方向性結合器を含んでおり、送信時に平面アンテナ素子１０１について、インピーダンスの不整合を生じていると、不整合を生じている部分で反射が起こり、その反射信号の電力を方向性結合器によって分岐し、反射電力を検波した電圧値を測定する。測定した電圧値は、制御部７０７に出力される。

受信電力検出部７０５は、平面アンテナ素子１０１で受信した受信用周波数ｆｒの信号の電力を検出し、受信電力を検波した電圧値を制御部７０７に出力する。無線受信部７０６は、平面アンテナ素子１０１で受信された受信用周波数ｆｒの信号にＡ／Ｄ変換、復調、復号等の受信処理を行なう。

記憶部７０８は、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、図１における第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段１０３の容量値（制御情報）が予め記憶されている。

また、第１可変容量素子、第２可変容量素子の容量値の初期値が記憶されている。初期値の一例として、自由空間においてインピーダンス整合する、図１における第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段１０３の容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。

制御部７０７は、反射電力検出部７０３から出力された反射電力を検波した電圧値を測定、測定結果に基づいて、記憶部７０８からの容量値を初期値として反射電力を検波した電圧値が最小となるように、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の値Ｃｔ１、Ｃｔ２を制御する。

また、受信電力検出部７０５から出力された受信信号の電力を検波した電圧値を測定し、測定結果に基づいて、記憶部７０８からの容量値を初期値として受信電力を検波した電圧値が最大となるように、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の値Ｃｒ１、Ｃｒ２を制御する。これにより、平面アンテナ素子１０１について、インピーダンス整合をとることができる。

ここで、記憶部７０８についてさらに具体的に説明する。図８は、記憶部７０８に記憶された人体との距離に対してインピーダンス整合する可変容量素子の容量値のテーブルを示す図である。

送信周波数ｆｔにおいて、人体との距離に対してインピーダンス整合する、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値が記憶されている。また、受信周波数ｆｒにおいて、同様にインピーダンス整合する、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値が予め記憶されている。

ここでは、送信周波数ｆｔにおける第１可変容量素子手段１０２の容量をＣｔ１、第２可変容量素子手段１０３の容量をＣｔ２、受信周波数ｆｒにおける第１可変容量素子手段１０２の容量をＣｒ１、第２可変容量素子手段１０３の容量をＣｒ２としている。

次に、制御部７０７における処理手順について説明する。
（１）送信時には記憶部７０８から送信初期値を読み出して、第１可変容量素子値Ｃｔ１及び第２可変容量素子値Ｃｔ２を設定する。
（２）この状態で、反射電力検出部７０３で反射電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部７０７に送る。
（３）制御部７０７において、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値を変化させて、第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｔ１、Ｃｔ２を設定する。
（４）上記（２）〜（３）を繰り返して、反射電力検出部７０３で反射電力を検波した電圧値が最小となるように、制御部７０７において制御処理を行なう。
（５）送信時の送信周波数ｆｔにおける制御処理が完了する。このとき、送信周波数ｆｔにおいて、インピーダンス整合状態になる。図８より、送信周波数ｆｔにおける最適容量値に対応する人体との距離が存在し、受信時にはその人体との距離の受信周波数ｆｒにおける容量値を読み出し、受信初期値として、第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｒ１、Ｃｒ２を設定する。
（６）この状態で、受信電力検出部７０５で受信電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部７０７に送る。
（７）制御部７０７において、図１における第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値を変化させて、第１可変容量素子手段１０２及び第２可変容量素子手段１０３の容量値Ｃｒ１、Ｃｒ２を設定する。
（８）上記の（６）〜（７）を繰り返して、受信電力検出部７０５で受信電力を検波した電圧値が最大となるように、制御部７０７において制御処理を行なう。
（９）受信時の受信周波数ｆｒにおける制御処理が完了する。このとき、受信周波数ｆｒにおいて、インピーダンス整合状態になる。

このように、本実施の形態によれば、制御部７０７における処理を行なうことにより、送信時及び受信時において、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態の送信時及び受信時において、インピーダンスのずれを補正し、不整合損による電力損失を低減することができると共に、良好な通信品質を確保することができる。

さらに、以前の処理方法では最適値との差が大きい初期値から制御処理を始めることになり、インピーダンス整合するまでに多くの処理時間を費やしていたが、送信周波数ｆｔにおいてインピーダンス整合状態としたときの容量値に対応する受信周波数ｆｒにおける容量値を、受信時における制御処理の初期値とすることにより、最適値との差が小さい初期値から制御処理を始めることになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができる。

なお、上述の説明では、送信時の制御処理をした後で、受信時の制御処理を行なっているが、逆に、受信時の制御処理をした後で、送信時の制御処理を行なってもよい。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図１、図９を用いて説明する。図９は、本発明に係る第４の実施形態である平面アンテナ装置の回路構成を示すブロック図である。

平面アンテナ素子１０１は、切り替えスイッチ９０２に接続されている。切り替えスイッチ９０２は、送信時には反射電力検出部９０３を介して無線送信部９０４に、受信時には受信電力検出部９０５を介して無線受信部９０６に接続されるように切り替えられる。

制御部９０７は、反射電力検出部９０３と、受信電力検出部９０５と、記憶部９０８と、ユーザーが現在の状態を入力できる入力部９０９が接続されている。

入力部９０９は、スイッチやボタン等を備え、ユーザーがスイッチを切り替えることにより、平面アンテナが自由空間または通話状態のいずれの状態であるかを制御部９０７に通知する。

記憶部９０８は、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、図１における第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段１０３の容量値（制御情報）が予め記憶されている。

また、記憶部９０８には、第１可変容量素子手段１０２、第２可変容量素子手段１０３の容量値の初期値が記憶されている。初期値の一例として、自由空間または通話状態においてインピーダンス整合する、図１における第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段１０３の容量値が記憶される。

通話状態の場合の初期値は、複数の被験者による実験で、平面アンテナと人体との距離の平均を取り、その距離に対してインピーダンス整合する容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。

制御部９０７は、入力部９０９から通知された内容に応じて、記憶部９０８に記憶された容量値を読み出し、読み出した容量値を初期値として制御に用いる。なお、制御部９０７における処理は、実施の形態３と同様なので、その詳しい説明は省略する。

このように本実施の形態によれば、通話状態においてインピーダンス整合となる容量を初期値として予め用意し、状態に応じて初期値を選択し、選択した初期値を用いて制御処理を行なうことにより最適値との差が小さい初期値から制御処理を始めることになり、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができる。

＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０において、平面アンテナ素子１００１は、アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第１可変容量素子手段１００２として、異なる容量値Ｃ１１〜Ｃ１Ｎを持つ複数のキャパシタ１００７と切り替えスイッチ１００８を介して地板１００４に接続されている。

また、平面アンテナ素子１００１は、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第２可変容量素子手段１００３として、異なる容量値Ｃ２１〜Ｃ２Ｎを持つ複数のキャパシタ１００９と切り替えスイッチ１０１０を介して地板１００４に接続されている。

また、平面アンテナ素子１００１は、給電部１００５において、給電線１００６に接続されている。なお、ここでは、オンする切り替えスイッチが制御情報に相当する。

第５実施形態の平面アンテナ素子における回路構成は、可変容量素子として複数のキャパシタと切り替えスイッチを用いた平面アンテナを用いていること以外は、実施の形態３と同様なので、その詳しい説明は省略する。

また、制御部における処理は、記憶部に予め記憶されている制御情報がオンする切り替えスイッチであること以外は、実施の形態３と同様なので、その詳しい説明は省略する。

上記のように、本実施の形態によれば、平面アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合状態となるオンする切り替えスイッチを記憶部において予め記憶し、制御の際には記憶部から読み出し、切り替えスイッチを制御し、接続するキャパシタを切り替えることによって、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索するので、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができる。

また、上述した各実施の形態において、反射電力検出部は反射電力を検波した電圧を検出したが、本発明はこれに限らず、反射電力、反射電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出するようにしてもよい。

さらに、上述した各実施の形態において、受信時は受信信号の電力を検出したが、本発明はこれに限らず、受信信号、受信感度のいずれかを検出するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に示す平面アンテナの構成図本発明の第１実施形態に示す第１可変容量素子による調整後のＶＳＷＲの周波数特性を示す図本発明の第１実施形態に示す第２可変容量素子による調整後のＶＳＷＲの周波数特性を示す図本発明の第１実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図本発明の第１実施形態に示す第１、第２可変容量素子による調整後の通話状態におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図本発明の第２実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図本発明の第３実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図本発明の第３実施形態に示す記憶部に記憶された、アンテナと人体との距離に対して整合する可変容量の容量値のテーブルを示す図本発明の第４実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図本発明の第５実施形態に示す平面アンテナの構成図従来の平面アンテナの構成図従来の平面アンテナの自由空間におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図通話状態を人体の正面から示した図通話状態を人体の横から示した図従来の平面アンテナの通話状態におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図従来の平面アンテナの通話状態において、特許文献１で開示された方法を適用した後のＶＳＷＲの周波数特性を示す図

符号の説明

１０１平面アンテナ素子
１０２第１可変容量素子手段
１０３第２可変容量素子手段
１０４地板
１０５給電部
１０６給電線
４０１平面アンテナ
４０２受信電力検出部
４０３無線受信部
４０４制御部
６０２反射電力検出部
６０３無線送信部
６０４制御部
７０２スイッチ
７０３反射電力検出部
７０４無線送信部
７０５受信電力検出部
７０６無線受信部
７０７制御部
７０８記憶部
９０２スイッチ
９０３反射電力検出部
９０４無線送信部
９０５受信電力検出部
９０６無線受信部
９０７制御部
９０８記憶部
９０９入力部
１００１平面アンテナ素子
１００２第１可変容量素子手段
１００３第２可変容量素子手段
１００４地板
１００５給電部
１００６給電線
１００７キャパシタ
１００８スイッチ
１００９キャパシタ
１０１０スイッチ
１１０１平面アンテナ素子
１１０２給電線
１１０３ショートスタブ
１１０４地板
１１０５給電部
１３０１平面アンテナ素子
１３０２給電線
１３０３ショートスタブ
１３０４筐体
１３０５給電部
１３０６レシーバ音孔部
１３０７マイク音孔部
１４０１平面アンテナ素子
１４０２筐体
Ｃｔ１送信周波数における第１可変容量素子の容量
Ｃｒ１受信周波数における第１可変容量素子の容量
Ｃｔ２送信周波数における第２可変容量素子の容量
Ｃｒ２受信周波数における第２可変容量素子の容量
Ｃｔ１１〜Ｃｔ１Ｎ送信周波数における第１可変容量素子の容量
Ｃｒ１１〜Ｃｒ１Ｎ受信周波数における第１可変容量素子の容量
Ｃｔ２１〜Ｃｔ２Ｎ送信周波数における第２可変容量素子の容量
Ｃｒ２１〜Ｃｒ２Ｎ受信周波数における第２可変容量素子の容量
Ｃ１１〜Ｃ１Ｎ第１可変容量部における複数キャパシタ
Ｃ２１〜Ｃ２Ｎ第２可変容量部における複数キャパシタ
Ｗ板状逆Ｆアンテナの幅
Ｌ板状逆Ｆアンテナの長さ
Ｓｐアンテナと人体との距離

Claims

平面状のアンテナ素子を具備し、
前記アンテナ素子の周囲長に基づいて共振周波数が定まる平面アンテナにおいて、
前記アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数を制御する第１可変容量素子手段と、
共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第２可変容量素子手段と、
を備えた平面アンテナ装置。
前記アンテナ素子からの受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された値が最大となるように前記第１可変容量素子手段と前記第２可変容量素子手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ装置。
前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された値が最小となるように前記第１可変容量素子手段と前記第２可変容量素子手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ装置。
前記アンテナ素子からの受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する第１検出手段と、
前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段により検出された値が最大となるように、また、前記第２検出手段により検出された値が最小となるように、第１可変容量素子手段と第２可変容量素子手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ装置。
前記アンテナ素子が整合状態となる前記第１可変容量素子手段と前記第２可変容量素子手段の容量値またはその容量値を与える電圧を記憶した記憶手段を備え、
前記制御手段により、前記第１可変容量素子手段と前記第２可変容量素子手段を制御する際に、前記記憶手段から読み出した制御情報を用いて制御を行なうことを特徴とする請求項２から４に記載の平面アンテナ装置。
前記制御手段は、前記第１検出手段または前記第２検出手段の一方により検出されたいずれかの値の制御処理を完了し、そのときの前記制御情報に対応する他の前記制御情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した前記制御情報を用いて、前記第１検出手段又は前記第２検出手段の他方により検出された値の制御をすることを特徴とする請求項５に記載の平面アンテナ装置。
前記記憶手段は、人体との距離に対して前記アンテナ素子が整合状態となる制御情報を予め記憶し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始することを特徴とする請求項５又は６に記載の平面アンテナ装置。
前記アンテナ素子がどのような状態にあるかの情報が、前記制御手段に入力される入力手段を具備することを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の平面アンテナ装置。
前記可変容量素子手段を可変容量コンデンサとし、制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とすることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の平面アンテナ装置。
前記可変容量素子手段を可変容量ダイオードとし、制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧とすることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の平面アンテナ装置。
前記可変容量素子手段は、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段と、を具備することを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の平面アンテナ装置。