JP2006121484A - アンテナスイッチおよび携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナからの受信信号と、当該受信信号の信号処理回路との接続を、効率良く切り替えることができるアンテナスイッチおよび携帯端末装置を提供する。
【解決手段】第１アンテナ１１１、第２アンテナ１１２および外部アンテナ１１３の取付検出部１１４と、メイン受信回路１１６、サブ受信回路１１７およびＧＰＳ処理回路１１８との接続を切り替えるためのアンテナスイッチ１１５を有し、当該アンテナスイッチ１１５に対して、外部アンテナ１１３の取付検出部１１４からの１つの制御信号と、ベースバンド部１１９からの２つの制御信号とにより、接続関係を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナと受信回路との接続を切り替えるためのアンテナスイッチ、および複数のアンテナを有する携帯端末装置に関するものである。

たとえば携帯電話機に代表される携帯端末装置の高速無線通信方式として、近年、cdma2000 1x-EV DO方式が開発されている。上記cdma2000 1x-EV DO方式は、電波産業会(ARIB)において、Std. T64 IS-2000 C.S.0024 ”High Rate Packet Data Air Interface Specification)で標準化されているもので、cdma2000 1x方式に対してさらにデータ通信に特化してデータレートを改善することを目的とした方式である。

cdma2000 1x-EV DO方式（以下、ＥＶＤＯ方式と略記する）において、上り（携帯端末装置から基地局への送信）の無線インタフェースの構成は、変調方式としてＱＰＳＫを、多重方式として符号分割多重アクセス(ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）を用い、cdma2000 1x方式（以下、１ｘ方式と略記する）とほぼ同等の構成である。
ＥＶＤＯ方式の下り（基地局から携帯端末装置への送信）の無線インタフェースの構成は、１ｘ方式とは大きく異なる。すなわち、変調方式は携帯端末装置の受信状態に応じてＱＰＳＫ，８ＰＳＫ，１６ＱＡＭを使用し、多重方式は符号分割多重アクセスではなく、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ：Time Division Multiplex Access)が使われる。

このＴＤＭＡでは、時間を1/600秒単位で分割し、その時間内では１つの携帯端末装置（以下、適宜「端末」と略記する）だけとの通信を行い、通信相手の端末を時間により切り替えることにより複数の端末と通信を行うので、個々の端末に対して最大の電力をもってデータ通信を行うことが可能となり、端末間で行うデータ通信を高速に行うことができる。
ＴＤＭＡでは、従来のＰＤＣ(Personal Digital Cellular)等とは大きく異なり、基地局側は、スロット毎に通信を行う端末を決定（スケジューリング）するようになっている。

上述したＥＶＤＯ方式の携帯端末装置については、様々な改良技術の開発が行われているところである。
たとえば、下記特許文献１では、基地局の送信能力を効率良く使用するためのスロットの割り当てに関する技術について開示され、下記特許文献２では、下りのデータ通信における誤り率と通信速度を最適化する技術について開示されている。

また、下記特許文献３では、着脱可能な外部アンテナと、当該外部アンテナを切り替えてダイバシティ受信を行う技術について開示されている。
ダイバシティ受信は、フェージングの影響を回避し、受信状況を改善する技術である。すなわち、ダイバシティ受信（アンテナダイバシティ）によれば、複数のアンテナから受信した信号を選択／合成することで、様々な条件で信号強度が高い受信信号を得ることが可能となる。

なお、上述した着脱可能な外部アンテナは、室内における受信環境を改善するために使用される。すなわち、外部アンテナは、室内において受信環境が良い場所、たとえば窓際等に配置され、必要に応じてユーザにより、当該外部アンテナに接続されたケーブルを携帯端末装置の対応端子（取付部）に取り付けることによって、携帯端末装置の受信環境が改善される。

特開２００２−３６９２４７号公報 特開２００２−３４４５６０号公報 特開２００４−３２４４３号公報

ところで、上述したように、ダイバシティ受信を携帯端末装置で実現するために複数のアンテナが必要となる一方で、拡張機能のためにさらなるアンテナが必要となる場合がある。たとえば、拡張機能のためのアンテナとしては、測位情報を取得するためにＧＰＳ(Global Positioning System)衛星からの電波を受信するアンテナ等がある。

これらの複数のアンテナを具備する携帯端末装置では、これらの複数のアンテナから受信した信号を、受信環境、外部アンテナの取り付け状況等に応じて、受信回路・ＧＰＳ処理回路等の後段の信号処理回路に効率良く接続するためのアンテナスイッチが要望される。

したがって、本発明の目的は、複数のアンテナからの受信信号と、当該受信信号の信号処理回路との接続を、効率良く切り替えることができるアンテナスイッチおよび携帯端末装置を提供することにある。

上記課題を克服するために、本発明の第１の観点は、ダイバシティ通信を行う第１データ伝送方式およびダイバシティ通信を行わない第２データ伝送方式により通信可能な携帯端末装置であって、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナを着脱する第３アンテナ着脱部と、第１または第３アンテナによる通信を行う第１無線回路と、第２アンテナによる通信を行う第２無線回路と、第１または第３アンテナによる通信を行う第３無線回路と、前記第３アンテナが前記第３アンテナ着脱部に取り付けられているか否かに応じてレベルの変化する第１制御信号により、前記第１無線回路を第１アンテナまたは第３アンテナ着脱部のいずれかの一方の側に接続するように切り替え、前記第１および第２のデータ伝送方式のいずれの伝送方式で通信を行うかに応じてレベルの変化する第２制御信号により、前記第２無線回路に第２アンテナを接続する／しないを切り替え、前記第３無線回路による通信を行うか否かに応じてレベルの変化する第３制御信号により、前記第３無線回路に第１アンテナまたは第３アンテナ着脱部へ接続を切り替えるアンテナスイッチと、を有する携帯端末装置である。

好適には、前記アンテナスイッチは、前記第３無線回路による通信を行わない場合、前記第１制御信号により前記第１無線回路を、前記第１アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第１スイッチ手段と、前記第３無線回路による通信を行わない場合、前記第２制御信号により前記第２無線回路を、前記第２アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第２スイッチ手段と、を有する。

好適には、前記アンテナスイッチは、前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとの間に介在し、前記第１制御信号にて、前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとを接続するか否かを切り替える第３スイッチ手段をさらに有する。

上記課題を克服するために、本発明の第２の観点は、ダイバシティ通信を行う第１データ伝送方式およびダイバシティ通信を行わない第２データ伝送方式により通信可能な携帯端末装置であって、第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナが着脱される第３アンテナ着脱部と、第１または第３アンテナによる通信を行う第１無線回路と、第２アンテナによる通信を行う第２無線回路と、第１または第３アンテナによる通信を行う第３無線回路と、前記第３アンテナが前記第３アンテナ着脱部に取り付けられているか否かに応じてレベルの変化する第１制御信号と、前記第１および第２データ伝送方式のいずれの伝送方式で通信を行うかに応じてレベルの変化する第２制御信号と、前記第３無線回路による通信を行うか否かに応じてレベルの変化する第３制御信号と、によりそれぞれの無線回路をいずれのアンテナに接続するかを切り替えるアンテナスイッチと、前記第１制御信号と前記第３制御信号に基づいて第４制御信号を生成する第１生成手段と、前記第２制御信号と前記第３制御信号とに基づいて第５制御信号を生成する第２生成手段と、を備え、前記アンテナスイッチは、前記第４制御信号により、前記第１無線回路を、前記第１アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第１スイッチ手段と、前記第５制御信号により、前記第２無線回路を、前記第２アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第２スイッチ手段と、を有する携帯端末装置である。

好適には、前記アンテナスイッチは、前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとの間に、前記第１制御信号にて前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとを接続するか否かを切り替える第３スイッチ手段をさらに有する。

好適には、前記アンテナスイッチは、前記第２生成手段と並列に配されて、前記第３制御信号が前記第２生成手段をバイパスするか否かを切り替える第４のスイッチ手段、を有する。

上記課題を克服するために、本発明の第３の観点は、第１アンテナと、第２アンテナと、取り外し可能な第３アンテナとを、少なくとも第１無線回路および第２無線回路に選択的に接続するアンテナスイッチであって、前記第１アンテナに接続される第１アンテナ端子と、前記第１無線回路に接続される第１無線回路端子と、第１入／出力端子と、を有する第１スイッチと、前記第２アンテナに接続される第２アンテナ端子と、前記第２無線回路に接続される第２無線回路端子と、前記第３アンテナに接続される第３アンテナ端子と、前記第１入／出力端子に接続される第２入／出力端子と、を有する第２スイッチとを含み、前記第１スイッチは、前記第３アンテナの装着の有無に応じて、前記第１アンテナ端子と第１無線回路端子とを接続する状態と、前記第１入／出力端子と前記第１無線回路端子とを接続する状態と、を切り替え、前記第２のスイッチは、ダイバシティ使用の有無に応じて、前記第２アンテナ端子と前記第２無線回路端子とを接続するとともに前記第３アンテナ端子と前記第２入／出力端子とを接続する状態と、前記第２アンテナ端子を前記第２入／出力端子とを接続するとともに前記第３アンテナ端子と前記第２無線回路端子とを接続する状態と、を切り替えるアンテナスイッチである。

好適には、前記第２アンテナ端子と前記第２アンテナとの間に、ダイバシティ使用の有無に応じて、前記第２スイッチと前記第２アンテナとを切り離す第３スイッチをさらに有する。

好適には、前記第１スイッチは、第３無線回路端子をさらに有し、前記第３アンテナの装着時には、前記第３無線回路の動作の有無により、前記第１入／出力端子に、第１無線回路端子と前記第３無線回路端子とのいずれを接続するかを切り替える。

本発明によれば、複数のアンテナからの受信信号と、当該受信信号の信号処理回路との接続を、効率良く切り替えることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

本実施形態に係る携帯電話機１０は、取り外し可能な外部アンテナを含む複数のアンテナと受信系回路を有し、ダイバシティを行う第１データ伝送方式（ＣＤＭＡ２０００ １ｘＥＶＤＯ方式、以降、単にＥＶＤＯ方式という）と、ダイバシティを行わない第２データ伝送方式（ＣＤＭＡ２０００ １ｘ、以降、単に１ｘ方式という）とで選択的に通信可能である。また、いわゆる待ち受け状態では、１ｘ方式となっている。
ダイバシティ受信を行う際に、複数のアンテナのうち、どのアンテナをメインアンテナとし、どのアンテナをサブアンテナとするかについては、外部アンテナの取り付け有無を考慮して、後述するアンテナスイッチにより適宜選択されるようになっている。

受信系回路は、１ｘ方式で通信を行う際は、単一のアンテナのみで通信し、ＥＶＤＯ伝送方式で通信を行う際は、メインアンテナとサブアンテナとによりそれぞれで受信した信号の合成を行い、サブアンテナに対して、ＥＶＤＯ方式で通信を行う際には使用する周波数帯にて整合の取れる所定のインピーダンス（たとえば５０オーム）とする。

すなわち、本実施形態においては、携帯電話機１０は、次の２種類の伝送方式の無線ネットワーク（通信網）に接続可能な無線通信端末として構成されているものとする。
（１）：通常接続する１ｘ方式（ＩＳ９５）のネットワーク、
（２）：通信速度が通常接続する無線ネットワーク（１）より高速であるが、サービスエリアが狭いＥＶＤＯ方式のネットワークである。

ＥＶＤＯ方式では、無線通信端末から受信した受信状態を通知する情報に基づいて、基地局２０がこの無線通信端末へ送信するデータの変調方式を切り替えることにより、この端末の受信状態が良好なときは誤り耐性が低いが高速な通信レート、受信状態が悪いときは低速だが誤り耐性の高い通信レートを使用することが可能となる。

また、ＥＶＤＯ方式の下り方向（基地局から無線通信端末への方向）では、時間を１／６００秒単位で分割し、その時間内では一つの携帯通信端末だけとの通信を行い、通信相手の携帯通信端末を時間により切り替えることにより複数の携帯通信端末と通信を行う、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ
Ａｃｃｅｓｓ）を採用している。これにより、常に、個々の無線通信端末に対して最大の電力を持ってデータ送信を行うことが可能となり、携帯通信端末間で行うデータ通信を最速の通信速度で行うことができる。

また、本実施形態に係る携帯電話機１０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、受信した電波に基づいて測位情報を算出するＧＰＳ機能を有している。
本実施形態に係る携帯電話機１０では、１ｘ方式もしくはＥＶＤＯ方式の通信を行っている際に、ＧＰＳ衛星からの電波の受信は割り込み動作として動作する。たとえば、携帯電話機１０において、ＧＰＳ信号を受信して緯度経度を測位し、この情報を用いて地図を表示するようなアプリケーションがＣＰＵにて動作しているとき、ＧＰＳ衛星からの信号の受信は所定時間ごとに間欠的に行われる。この受信タイミングが到来すると、ＣＰＵはベースバンド部１１９に指示を出し、１ｘ方式もしくはＥＶＤＯ方式の受信からＧＰＳ信号の受信へと切替させる。

図１は、本発明に係る携帯端末装置としての携帯電話機１０の一実施形態を示すブロック構成図である。

本実施形態に係る携帯電話機１０は、図１に示すように、無線通信部１１、メモリ１２、表示部１３、操作部１４、スピーカ１５ａおよびマイクロフォン１５ｂを含む音声処理部１５、およびＣＰＵ１６を有している。

無線通信部１１は、電波を利用した無線通信を行うために、ＣＰＵ１６で処理された画像データ、音声情報、電子メール等の各種情報を変調し、送受信アンテナを通して、図示しない基地局２０に送信する。
また、無線通信部１１は、基地局から送信されてくる画像データ、音声情報、電子メール等を、送受信アンテナを通して受信し、受信した各種情報を復調してＣＰＵ１６に出力する。

無線通信部１１は、たとえば図１に示すように、第１アンテナ１１１、第２アンテナ１１２、外部アンテナ１１３、取付検出部１１４、アンテナスイッチ１１５、メイン受信回路１１６、サブ受信回路１１７、ＧＰＳ処理回路１１８、およびベースバンド部１１９を有している。
外部アンテナ１１３は、本発明の第３アンテナの一実施形態である。
取付検出部１１４は、本発明の第３アンテナ着脱部の一実施形態である。
メイン受信回路１１６は、本発明の第１無線回路の一実施形態である。
サブ受信回路１１７は、本発明の第２無線回路の一実施形態である。
ＧＰＳ処理回路１１８は、本発明の第３無線回路の一実施形態である。

また、後述する制御信号EXT_ANTSWは、本発明の第１制御信号の一実施形態である。
制御信号SUB_ANTSWは、本発明の第２制御信号の一実施形態である。
制御信号GPS_SELは、本発明の第３制御信号の一実施形態である。
信号EXOR_OUTは、本発明の第４制御信号の一実施形態である。
信号AND_OUTは、本発明の第５制御信号の一実施形態である。

なお、データ送信時には、図示しない送信回路からの信号が、アンテナスイッチ１１５を介して、第１アンテナ１１１より出力される。

第１アンテナ１１１および第２アンテナ１１２は、携帯電話機１０に内蔵された送受信アンテナである。
なお、第２アンテナ１１２は、ダイバシティ受信を行う際のサブアンテナとなる送受信アンテナである。

外部アンテナ１１３は、着脱可能な送受信アンテナであって、室内等における受信環境を改善するために使用される。すなわち、外部アンテナは、室内において受信環境が良い場所、たとえば窓際等に配置され、必要に応じてユーザにより、当該外部アンテナに接続されたケーブルを携帯端末装置１０の対応端子（取付部）に取り付けることによって、携帯端末装置１０の受信環境が改善される。
本実施形態に係る携帯電話機１０では、外部アンテナ１１３が取り付けられた状態では、外部アンテナ１１３をメインアンテナとして動作させる。

取付検出部１１４は、外部アンテナ１１３のためのケーブルに接続するための取付部を含むとともに、外部アンテナ１１３が取り付けられると、外部アンテナ１１３から受信した信号をアンテナスイッチ１１５に供給する。
また、取付検出部１１４は、外部アンテナ１１３が取り付けられたことを示す検出信号EXT_ANTSWを生成する。すなわち、検出信号EXT_ANTSWは、外部アンテナ１１３が取り付けられていない状態ではＨレベルとなり、外部アンテナ１１３が取り付けられている状態ではＬレベルとなる。検出信号EXT_ANTSWは、後述するように、アンテナスイッチ１１５に対する制御信号となる。

アンテナスイッチ１１５は、第１アンテナ１１１、第２アンテナ１１２および外部アンテナ１１３の取付検出部１１４と、メイン受信回路１１６、サブ受信回路１１７およびＧＰＳ処理回路１１８との接続を切り替えるためのスイッチである。
アンテナスイッチ１１５は、上述した取付検出部１１４からの制御信号EXT_ANTSW、およびベースバンド部１１９からの制御信号GPS_SEL，SUB_ANTSWにより、上記接続関係が制御される。
アンテナスイッチ１１５の構成および動作については、後に詳述する。

メイン受信回路１１６およびサブ受信回路１１７は、受信信号を図示しない基地局から受信した受信信号の変調方式に対応する復調方式、たとえばＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying ）、８ＰＳＫ（８-position quadrature phase shift keying）、１６ＱＡＭ（16-position phase amplitude modulation ）の３種のいずれかの復調方式によって、ベースバンド帯域の受信信号から多重化信号に復調する。

ＧＰＳ処理回路１１８は、たとえば３つ等の複数のＧＰＳ衛星から受信した電波から、電波の電播時間と衛星の軌道情報を取得し、これらの情報に基づいて、ＧＰＳ衛星からの距離とＧＰＳ衛星の位置を把握し、自機の位置を算出する。

ベースバンド部１１９は、受信データを処理するためのデジタル回路であり、１つのチップセットとしてＤＳＰ(Digital Signal Processor)により構成される。

ベースバンド部１１９は、メイン受信回路１１６およびサブ受信回路１１７において復調された受信データを入力し、図示しない復号器によって復号処理、具体的には、スペクトル拡散されている受信多重化信号をスペクトル逆拡散する。
ベースバンド部１１９は、ＣＰＵ１６によりダイバシティ受信を行うか否かを制御される。ダイバシティ受信を行う場合には、第１および第２の受信回路１１４，１１５から得られた信号を最大比合成法や最小平均自乗誤差法により合成し、フェージング環境での受信性能の劣化を補う。
ここで、自局に割り当てられた受信データ（たとえば、通話相手からの通話信号やダウンロードを希望したデータ等）があった場合には、当該受信データを復号器からＣＰＵ１６に出力する。

ベースバンド部１１９では、アンテナスイッチ１１５を制御するための２つの制御信号を生成する。

１つの制御信号は、ＧＰＳモードであるか、ＣＤＭＡモードであるかに応じて信号レベルが変化する制御信号GPS_SELである。
ＧＰＳモードは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するためのモードであり、ＣＤＭＡモードは、通話および基地局とのデータ通信を行うためのモードである。ＣＤＭＡモードには、１ｘ方式（ダイバシティなし）およびＥＶＤＯ方式（ダイバシティあり）の両方が含まれる。
制御信号GPS_SELは、ＧＰＳモードのときにＨレベルとなり、ＣＤＭＡモードのときにＬレベルとなる。

もう１つの制御信号は、ダイバシティ受信時のサブアンテナの接続状態を制御するための制御信号SUB_ANTSWである。すなわち、ダイバシティ受信を行わない場合には、第２アンテナ１１２の終端を所定のインピーダンス処理（ターム処理）するようにアンテナスイッチ１１５を制御するための制御信号である。換言すると、制御信号SUB_ANTSWは、ダイバシティ受信を行うか否かに応じてレベルが変化する制御信号である。
制御信号SUB_ANTSWは、ダイバシティ受信を行うとき（ＥＶＤＯ方式が選択されるとき）にＨレベルとなり、ダイバシティ受信を行わないとき（１ｘ方式が選択されるとき）にＬレベルとなる。

メモリ１２は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを含み、ＣＰＵ１６の処理に必要な様々なデータをあらかじめ記憶する。

表示部１３は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）等の表示デバイスを有し、ＣＰＵ１６の制御の下、通話機能のために入力した電話番号や各種メッセージ、テキストデータ等を表示する。
また、表示部１３は、ＣＰＵ１６の制御に従って、表示部にＷｅｂ表示などを行っているときに、画面の更新（次の頁の要求や、検索開始ボタンなど）を指示するカーソル（枠や矢印）を複数の表示形式で表示する。

操作部１４は、終了（終話）／電源キー、開始（発呼）キー、数字等に対応した複数のテンキー等を有し、これらのキーが操作されることにより、ユーザからの入力情報をＣＰＵ１６に供給する。

音声処理部１５は、音声処理回路を有し、通話機能のために音声出力を行うスピーカ１５ａと、音声入力を行うマイクロフォン１５ｂとが接続されている。
音声処理部１５は、無線通信モードにおいて、マイクロフォン１５ｂにより収音した音声に対して所定の処理を行ってＣＰＵ１６に出力する。
音声処理部１５は、ＣＰＵ１６により供給された音声情報に対して所定の処理を行ってスピーカ１５ａから放音させる。

ＣＰＵ１６は、ダイバシティ受信を行うか否かの決定のほか、携帯電話機１０の全体の制御を行う。
たとえば、ＣＰＵ１６は、無線通信部１１における各種情報の無線による送受信の制御、音声処理部１５に対する音声情報の処理、表示部１３への情報の表示、カーソルの表示形式の変更制御、および点灯制御、操作部１４の入力情報に応じた処理、メモリ１２に対するアクセス制御等を行う。

次に、アンテナスイッチ１１５の構成について、図２に関連付けて述べる。

図１に示したように、アンテナスイッチ１１５としては、各アンテナからの３入力線を、各処理回路（受信処理，ＧＰＳ処理）に対する３出力線に接続するためのスイッチであるため、ベースバンド部１１９から３ビットの制御信号（３本の制御信号線）が供給されれば、スイッチ制御を行うことが可能である。
しかしながら、デジタル回路であるベースバンド部１１９にノイズが飛び込むことを避けるために、回路基板上において、アンテナスイッチ１１５をベースバンド部１１９と離れた位置に配置させる場合が多い。かかる場合に多くの制御線を回路基板上に引き回すことは、回路規模およびノイズ対策の必要性の観点から望ましくない。

したがって、本実施形態に係るアンテナスイッチ１１５は、ベースバンド部１１９からの制御信号を２つとするとともに、１つの制御信号をアンテナスイッチ１１５に対して基板上近い位置にある取付検出部１１４から受けることを特徴としている。
そして、その際に、ベースバンド部１１９からの制御信号（GPS_SEL，SUB_ANTSW）を特定の機能に関連付けることで、携帯電話機１０の様々な受信動作に対応できるようにアンテナスイッチ１１５を構成している。

図２は、アンテナスイッチ１１５の構成の一例を示す回路ブロック図である。
図２に示すように、アンテナスイッチ１１５は、２入力２出力のＤＰＤＴ(double pole / double throw)スイッチ５１，５２、１入力２出力のＳＰＤＴスイッチ５３、ターム回路５４、ＡＮＤ論理のゲート回路５５、スイッチ５６、ＥＸＯＲ論理のゲート回路５７を含んで構成される。図には、取付検出部１１４からの制御信号EXT_ANTSW、およびベースバンド部１１９からの制御信号GPS_SEL，SUB_ANTSWとの接続関係、および、第１アンテナ１１１、第２アンテナ１１２、取付検出部１１４、メイン受信回路１１６、サブ受信回路１１７、ＧＰＳ処理回路１１８との接続関係が示されている。

なお、ＤＰＤＴスイッチ５２は、本発明の第１スイッチ手段の一実施形態である。
ＤＰＤＴスイッチ５１は、本発明の第２スイッチ手段の一実施形態である。
ＳＰＤＴスイッチ５３は、本発明の第３スイッチ手段の一実施形態である。
スイッチ５６は、本発明の第４スイッチ手段の一実施形態である。
ゲート回路５７は、本発明の第１生成手段の一実施形態である。
ゲート回路５５は、本発明の第２生成手段の一実施形態である。

図２に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５１はゲート回路５５の出力信号により制御され、ＤＰＤＴスイッチ５２はゲート回路５７の出力信号により制御され、ＳＰＤＴスイッチ５３は制御信号SUB_ANTSWにより制御される。

図３は、ＤＰＤＴスイッチ５１，５２のスイッチ動作を示す図であり、（ａ）はＬレベル入力時を、（ｂ）はＨレベル入力時を、それぞれ示す。
図に示すように、ＤＰＤＴスイッチが有する４つの端子ａ〜ｄにおいて、Ｌレベル入力時は、端子ａと端子ｂが接続されるとともに端子ｃと端子ｄが接続され、Ｈレベル入力時は、端子ａと端子ｄが接続されるとともに端子ｂと端子ｃが接続される。

ＳＰＤＴスイッチ５３は、Ｈレベル入力時は図２に示す接点Ｐ１と導通し、Ｌレベル入力時は図２に示す接点Ｐ２と導通する。

ターム回路５４は、たとえば、インダクタとキャパシタの直列回路（ＬＣ直列回路）などからなる。
ダイバシティ受信を行う場合、すなわちＥＶＤＯ方式の受信時には、第２アンテナ１１２をサブ受信回路１１７に接続し、ダイバシティ受信を行わない場合、すなわち１ｘ方式の受信時には、第２アンテナ１１２をターム回路５４に接続する。つまり、アンテナのインピーダンスを第２アンテナ１１２使用時の受信回路からのインピーダンスに対して変更することにより、第２アンテナ１１２の共振周波数を変えることができるので、第２アンテナ１１２非使用時における第１アンテナ１１１使用時にも第２アンテナ１１２による電波の食われが低減でき、高いＲＦ性能を有する端末を実現することが可能である。
ターム回路５４により、携帯電話機１０を、小さな筐体の中でＥＶＤＯ方式と１ｘ方式という異なるシステムに対応させることが可能となり、デュアル端末に起因するＲＦ性能の劣化が極めて少ないという利点がある。

スイッチ５６は、携帯電話機１０のようにＧＰＳ機能を有している場合には、常にオープン状態となっている。
なお、アンテナスイッチ１１５を、ＧＰＳ機能を有していない携帯電話機に対しても使用する場合には、ベースバンド部１１９からの制御信号により、スイッチ５６をクローズ状態とすることで、ＤＰＤＴスイッチ５１を制御信号GPS_SELにより直接制御することができる。
したがって、アンテナスイッチ１１５は、ＧＰＳ機能を有する携帯電話機と、その廉価版としてのＧＰＳ機能を有していない携帯電話機とに対して、共用することができるので、アンテナスイッチ１１５を低コストとすることが可能となる。

図４は、携帯電話機１０の受信動作と、アンテナスイッチ１１５上の各信号レベルとの関係を示す図である。なお、図２に示すように、ゲート回路５５の出力が信号AND_OUTであり、ゲート回路５７の出力が信号EXOR_OUTである。

なお、前述したように、制御信号EXT_ANTSWは、外部アンテナ１１３が取り付けられていない状態ではＨレベルとなり、外部アンテナ１１３が取り付けられている状態ではＬレベルとなる。制御信号GPS_SELは、ＧＰＳモードのときにＨレベルとなり、ＣＤＭＡモードのときにＬレベルとなる。制御信号SUB_ANTSWは、ダイバシティ受信を行うとき（ＥＶＤＯ方式が選択されるとき）にＨレベルとなり、ダイバシティ受信を行わないとき（１ｘ方式が選択されるとき）にＬレベルとなる。

図５〜１１は、それぞれ、図４に示した携帯電話機１０の受信動作１〜７におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。
各図には、携帯電話機１０の各動作１〜７に対して、図４に示した制御信号に応じた、アンテナスイッチ１１５の各スイッチの導通状態を考慮した等価回路図が示されている。

以下、各受信動作におけるアンテナスイッチ１１５の接続状態について説明する。

受信動作１
図４（ａ）に示すように、受信動作１は、ダイバシティ受信をせずに、外部アンテナ１１３を使用した１ｘ方式の受信を行う場合の受信動作である。
受信動作１では、図５に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５１のｃ端子とｄ端子が接続され、かつ、ＤＰＤＴスイッチ５２のｃ端子とｄ端子が接続されることで、取付検出部１１４とメイン受信回路１１６が電気的に接続される。これにより、無線通信部１１では、外部アンテナ１１３によって１ｘ方式の受信が行われる。

受信動作２
図４（ｂ）に示すように、受信動作２は、外部アンテナ１１３をメインアンテナとしたダイバシティ受信を行う場合の受信動作である。
受信動作２では、図６に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５１のｃ端子とｄ端子が接続され、かつ、ＤＰＤＴスイッチ５２のｃ端子とｄ端子が接続されることで、取付検出部１１４とメイン受信回路１１６が電気的に接続される。また、ＤＰＤＴスイッチ５１のａ端子とｂ端子が接続され、ＳＰＤＴスイッチ５３がＰ１接点に接続されることで、第２アンテナ１１２とサブ受信回路１１７が電気的に接続される。
これにより、外部アンテナ１１３をメインアンテナ、第２アンテナ１１２をサブアンテナとしたダイバシティ受信が行われる。

受信動作３
図４（ｃ）に示すように、受信動作３は、ダイバシティ受信をせずに、第１アンテナ１１１を使用した１ｘ方式の受信を行う場合の受信動作である。
受信動作３では、図７に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５２のｂ端子とｃ端子が接続されることで、第１アンテナ１１１とメイン受信回路１１６が電気的に接続される。これにより、無線通信部１１では、第１アンテナ１１１によって１ｘ方式の受信が行われる。

受信動作４
図４（ｄ）に示すように、受信動作４は、第１アンテナ１１１をメインアンテナとしたダイバシティ受信を行う場合の受信動作である。
受信動作３では、図８に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５１のａ端子とｂ端子が接続されることで、第２アンテナ１１２とサブ受信回路１１７が電気的に接続される。また、ＤＰＤＴスイッチ５２のｂ端子とｃ端子が接続されることで、第１アンテナ１１１とメイン受信回路１１６が電気的に接続される。これにより、無線通信部１１では、第１アンテナ１１１をメインアンテナ、第２アンテナ１１２をサブアンテナとしたダイバシティ受信が行われる。

受信動作５
図４（ｅ）に示すように、受信動作５は、外部アンテナ１１３を使用したＧＰＳ衛星からの受信を行う場合（ＧＰＳモード）の受信動作である。
受信動作５では、図９に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５１のｃ端子とｄ端子が接続され、かつ、ＤＰＤＴスイッチ５２のａ端子とｄ端子が接続されることで、取付検出部１１４とＧＰＳ処理回路１１８が電気的に接続される。これにより、無線通信部１１では、外部アンテナ１１３によってＧＰＳ衛星からの受信が行われる。

受信動作６
図４（ｆ）に示すように、受信動作６では、外部アンテナ１１３とサブ受信回路１１７とを接続するが、これは実際の用途を企図したものではなく、調整用の動作モード（調整モード）である。
受信動作６では、図１０に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５１のａ端子とｄ端子が接続されることで、取付検出部１１４とサブ受信回路１１７が電気的に接続される。

受信動作７
図４（ｇ）に示すように、受信動作７は、第１アンテナ１１１を使用したＧＰＳ衛星からの受信を行う場合（ＧＰＳモード）の受信動作である。
受信動作７では、図１１に示すように、ＤＰＤＴスイッチ５２のａ端子とｂ端子が接続されることで、第１アンテナ１１１とＧＰＳ処理回路１１８が電気的に接続される。これにより、無線通信部１１では、第１アンテナ１１１によってＧＰＳ衛星からの受信が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る携帯電話機１０によれば、第１アンテナ１１１、第２アンテナ１１２および外部アンテナ１１３の取付検出部１１４と、メイン受信回路１１６、サブ受信回路１１７およびＧＰＳ処理回路１１８との接続を切り替えるためのアンテナスイッチ１１５を有し、当該アンテナスイッチ１１５に対して、外部アンテナ１１３の取付検出部１１４からの１つの制御信号と、ベースバンド部１１９からの２つの制御信号とにより、接続関係を制御するように構成した。

したがって、ダイバシティ受信機能／ＧＰＳ機能等の受信動作に対する要求を満足したうえで、ベースバンド部１１９からアンテナスイッチ１１５に対する制御信号線の数を低減させることができる。
すなわち、アンテナスイッチ１１５に対して、ベースバンド部１１９から３本の信号線により３ビットの制御信号を供給することでスイッチ制御を行うことも可能であるが、回路規模およびノイズ対策の必要性の観点から、多くの信号線を配置させることは望ましくない。本実施形態に係る携帯電話機１０では、１つの制御信号線を、基板上でアンテナスイッチ１１５の近くに配置された取付検出部１１４から供給することで、ベースバンド部１１９からの信号線の数を低減することができる。
ＧＰＳとサブアンテナ使用に関しては、前述したように、通信方式の切替時や、使用するアプリケーションが変化することにより頻繁に切り替えられる。これに対し、外部アンテナの制御線のみを独立させることで、ＣＰＵあるいはベースバンド部からの制御線の距離を短くすることができる。

本実施形態に係る携帯電話機１０によれば、ＤＰＤＴスイッチ５１，５２に対して同一構造とするために、各制御信号を処理するためゲート回路５５，５７を含む接続回路を図２に示すように構成した。
これにより、アンテナスイッチ１１５の構成部品の数を増やすことなく、かつ、低コストとすることができる。

本実施形態に係る携帯電話機１０によれば、取付検出部１１４から外部アンテナ１１３が取り付けられているか否かに応じてレベルが変化する１つの制御信号を供給するとともに、ＧＰＳモードであるか否かに応じてレベルが変化する制御信号と、ダイバシティ受信を行うか否かに応じてレベルが変化する制御信号とをベースバンド部１１９から供給するように構成した。
このようにベースバンド部１１９からの制御信号を特徴付けることで、外部アンテナ１１３を考慮した様々な受信動作に対応できるようにアンテナスイッチ１１５を制御することが可能となる。

以上、本発明の携帯端末装置の一例として携帯電話機１０を、通信方式の例として１ｘ方式とＥＶＤＯ方式とＧＰＳを説明したが、これに限られるものではなく、同様な動作をする通信方式の切替を行うスイッチ、もしくはこのようなスイッチを有する携帯通信端末であれば、たとえば通信モジュールを備えたＰＤＡなどにおいても本発明は適用可能である。

実施形態に係る携帯電話機のブロック構成図である。 アンテナスイッチの構成の一例を示す回路ブロック図である。 ＤＰＤＴスイッチのスイッチ動作を示す図である。 受信動作と、アンテナスイッチ１１５上の信号レベルとの関係を示す図である。 受信動作１におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。 受信動作２におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。 受信動作３におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。 受信動作４におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。 受信動作５におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。 受信動作６におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。 受信動作７におけるアンテナスイッチ１１５の等価回路図である。

符号の説明

１０…携帯電話機、１１…無線通信部、１１１…第１アンテナ、１１２…第２アンテナ、１１３…外部アンテナ、１１４…取付検出部、１１５…アンテナスイッチ、１１６…メイン受信回路、１１７…サブ受信回路、１１８…ＧＰＳ処理回路、１１９…ベースバンド部、１２…メモリ、１３…表示部、１４…操作部、１５…音声処理部、１６…ＣＰＵ。

Claims (9)

1. ダイバシティ通信を行う第１データ伝送方式およびダイバシティ通信を行わない第２データ伝送方式により通信可能な携帯端末装置であって、
   第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナを着脱する第３アンテナ着脱部と、
   第１または第３アンテナによる通信を行う第１無線回路と、
   第２アンテナによる通信を行う第２無線回路と、
   第１または第３アンテナによる通信を行う第３無線回路と、
   前記第３アンテナが前記第３アンテナ着脱部に取り付けられているか否かに応じてレベルの変化する第１制御信号により、前記第１無線回路を第１アンテナまたは第３アンテナ着脱部のいずれかの一方の側に接続するように切り替え、
   前記第１および第２のデータ伝送方式のいずれの伝送方式で通信を行うかに応じてレベルの変化する第２制御信号により、前記第２無線回路に第２アンテナを接続する／しないを切り替え、
   前記第３無線回路による通信を行うか否かに応じてレベルの変化する第３制御信号により、前記第３無線回路に第１アンテナまたは第３アンテナ着脱部へ接続を切り替えるアンテナスイッチと、
   を有することを特徴とする携帯端末装置。
2. 前記アンテナスイッチは、
   前記第３無線回路による通信を行わない場合、前記第１制御信号により前記第１無線回路を、前記第１アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第１スイッチ手段と、
   前記第３無線回路による通信を行わない場合、前記第２制御信号により前記第２無線回路を、前記第２アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第２スイッチ手段と、
   を有することを特徴とする謂求項１に記載の携帯端末装置。
3. 前記アンテナスイッチは、
   前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとの間に介在し、前記第１制御信号にて、前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとを接続するか否かを切り替える第３スイッチ手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末装置。
4. ダイバシティ通信を行う第１データ伝送方式およびダイバシティ通信を行わない第２データ伝送方式により通信可能な携帯端末装置であって、
   第１アンテナと、第２アンテナと、第３アンテナが着脱される第３アンテナ着脱部と、
   第１または第３アンテナによる通信を行う第１無線回路と、
   第２アンテナによる通信を行う第２無線回路と、
   第１または第３アンテナによる通信を行う第３無線回路と、
   前記第３アンテナが前記第３アンテナ着脱部に取り付けられているか否かに応じてレベルの変化する第１制御信号と、前記第１および第２データ伝送方式のいずれの伝送方式で通信を行うかに応じてレベルの変化する第２制御信号と、前記第３無線回路による通信を行うか否かに応じてレベルの変化する第３制御信号と、によりそれぞれの無線回路をいずれのアンテナに接続するかを切り替えるアンテナスイッチと、
   前記第１制御信号と前記第３制御信号に基づいて第４制御信号を生成する第１生成手段と、前記第２制御信号と前記第３制御信号とに基づいて第５制御信号を生成する第２生成手段と、を備え、
   前記アンテナスイッチは、
   前記第４制御信号により、前記第１無線回路を、前記第１アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第１スイッチ手段と、
   前記第５制御信号により、前記第２無線回路を、前記第２アンテナまたは前記第３アンテナ着脱部のいずれか一方と接続するように切り替える第２スイッチ手段と、
   を有することを特徴とする携帯端末装置。
5. 前記アンテナスイッチは、
   前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとの間に、前記第１制御信号にて前記第２スイッチ手段と前記第２アンテナとを接続するか否かを切り替える第３スイッチ手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の携帯端末装置。
6. 前記アンテナスイッチは、
   前記第２生成手段と並列に配されて、前記第３制御信号が前記第２生成手段をバイパスするか否かを切り替える第４のスイッチ手段、を有する
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の携帯端末装置。
7. 第１アンテナと、第２アンテナと、取り外し可能な第３アンテナとを、少なくとも第１無線回路および第２無線回路に選択的に接続するアンテナスイッチであって、
   前記第１アンテナに接続される第１アンテナ端子と、前記第１無線回路に接続される第１無線回路端子と、第１入／出力端子と、を有する第１スイッチと、
   前記第２アンテナに接続される第２アンテナ端子と、前記第２無線回路に接続される第２無線回路端子と、前記第３アンテナに接続される第３アンテナ端子と、前記第１入／出力端子に接続される第２入／出力端子と、を有する第２スイッチとを含み、
   前記第１スイッチは、
   前記第３アンテナの装着の有無に応じて、前記第１アンテナ端子と第１無線回路端子とを接続する状態と、前記第１入／出力端子と前記第１無線回路端子とを接続する状態と、を切り替え、
   前記第２のスイッチは、
   ダイバシティ使用の有無に応じて、前記第２アンテナ端子と前記第２無線回路端子とを接続するとともに前記第３アンテナ端子と前記第２入／出力端子とを接続する状態と、前記第２アンテナ端子を前記第２入／出力端子とを接続するとともに前記第３アンテナ端子と前記第２無線回路端子とを接続する状態と、を切り替える
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
8. 前記第２アンテナ端子と前記第２アンテナとの間に、ダイバシティ使用の有無に応じて、前記第２スイッチと前記第２アンテナとを切り離す第３スイッチをさらに有する
   ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナスイッチ。
9. 前記第１スイッチは、第３無線回路端子をさらに有し、
   前記第３アンテナの装着時には、前記第３無線回路の動作の有無により、前記第１入／出力端子に、第１無線回路端子と前記第３無線回路端子とのいずれを接続するかを切り替える
   ことを特徴とする請求項８記載のアンテナスイッチ。
   

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