JP2007013965A - データ信号ラインを通した可変型アンテナ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は移動通信端末機に設置され受信信号の周波数選択に従って多重帯域を処理可能な可変型アンテナ（variable antenna）及びその制御装置に関するものである。
【解決手段】本発明による可変型アンテナ制御装置は、少なくとも相互異なる２つ以上の高周波信号を処理可能なアンテナ部と、データ信号ラインを通して上記アンテナ部に受信される高周波信号の入力を受けベースバンド信号に変換するＲＦ処理部と、上記アンテナ部の処理帯域を変更するための直流制御信号を上記データ信号ラインを通して提供するアンテナ制御部と、上記直流制御信号を受信して上記アンテナ部の処理帯域を変更するアンテナ可変部とを含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は移動通信端末機のアンテナに関するものであって、特に移動通信端末機に設置されて受信信号の周波数選択に従って多重帯域を処理可能な可変型アンテナ（variable antenna）及びその制御装置に関するものである。

近年、移動通信端末機に搭載される無線技術の増加に伴って移動通信端末機のアンテナの使用周波数帯域が多様となりつつある。具体的に、現在移動通信端末機に使用されている周波数帯域としては、携帯電話（８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ）、無線ＬＡＮ（２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ）、非接触式ＲＦＩＤ（１１３．５６ＭＨｚ）、ブルートゥース（Bluetooth）（２．４ＧＨｚ）、ＧＰＳ（１．５７５ＧＨｚ）、ＦＭラジオ（７６〜９０ＭＨｚ）、ＴＶ放送（４７０〜７７０ＭＨｚ）、ＵＷＢ、Ｚｉｇｂｅｅ及びＤＭＢ（Digital Multimedia Broadcasting）放送及びＤＶＢ−Ｈ（Digital Video Broadcasting）放送などがある。ここでＤＭＢは極超短波（ＵＨＦ、２５３５〜２６５５ＭＨｚ）を使用する衛星ＤＭＢと、超短波（ＶＨＦ、１７４〜２１６ＭＨｚ）を使用する地上波ＤＭＢに分けられる。またＤＶＢ−Ｈは地上波（ＵＨＦ）周波数を使用する地上波用ＤＶＢ−Ｈと衛星（Ｌ−Ｂａｎｄ）周波数を使用する衛星ＤＶＢ−Ｈに分けられる。

また移動通信端末機は小型化及び軽量化されながらも、多様なサービス提供の機能が求められている。このような要求を満足させるために移動通信端末機に採用されるアンテナ及び部品等は多機能化されているとともに益々小型化されている。さらに、近年移動通信端末機に使用されているアンテナは漸次端末機内に内蔵されつつある。したがって、移動通信端末機内部に装着されるアンテナは、端末機内部で極めて小さなアンテナ容積を占めながらも必要な性能を満足させることが求められている。
上記のように現在移動通信端末機を用いて諸帯域の通信または放送信号が受信できるよう様々な形態の可変型アンテナが使用されており、このような可変型アンテナに一定の制御信号を供給して受信周波数帯域を変更することにより移動通信端末機に様々なサービスを提供することができる。

図１は、従来の可変型アンテナの帯域変更のための制御装置の構成ブロック図である。図１を参照すれば、従来の可変型アンテナ制御装置は諸帯域の信号が受信できる可変型アンテナ１０と、上記可変型アンテナ１０を通して受信された高周波信号を復旧する受信器１３で構成される。

上記可変型アンテナ１０はアンテナ部１１及びアンテナ可変回路１２とを含む。上記アンテナ部１１は諸帯域の信号を受信するようインピーダンスの調節が可能なものである。上記アンテナ可変回路１２は上記アンテナ部１１が処理する周波数帯域を選択するためのアンテナ制御信号を提供する。

そして上記受信器１３はＲＦ処理部１４及びアンテナ制御部１５とを含む。上記ＲＦ処理部１４は上記アンテナ部１１に受信された高周波のデータ信号をデータ信号ライン１６を通して入力を受けた後、べースバンド（baseband） 信号に変換する機能をする。上記アンテナ制御部１５は上記アンテナ部１１が処理する帯域を選択するための制御信号を制御信号ライン１７を通して上記アンテナ可変回路１２に供給する。これにより、上記アンテナ部１１に受信される信号の帯域が変更することが可能であり、多様な帯域の通信サービスを提供することができる。

上記に説明した従来の可変型アンテナ制御装置は、アンテナ部１１を含む可変型アンテナ１０と受信器１３との間に、データ信号受信のためのデータ信号ライン１６及び上記アンテナ部１１が受信する周波数帯域を変更するための制御信号を供給するための別途の制御信号ライン１７が設けられていることが判る。しかしこのように小型の移動通信端末機の内部にデータ信号ライン１６と制御信号ライン１７を別途構成することにより回路の構成が複雑になり、このような制御信号ライン１７は端末機内部で独自的な領域を占めるため移動通信端末機の小型化に困難がある。また上記アンテナ部１１に隣接して上記制御信号ライン１７を別途構成することによって、上記制御信号ライン１７及び上記制御信号ライン１７を通して流れる制御信号が上記アンテナ部１１の性能に影響を及ぼして受信信号に歪曲を発生させるとの問題がある。

本発明は先述した従来の問題点を解決するために提案されものであって、その目的は移動通信端末機に小型で搭載され多様な周波数帯域の信号を受信及び処理することのできる可変型アンテナを提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は可変型アンテナに対して外部回路または電流の影響を取り除いてデータ信号の歪曲が防止できるよう別途の制御信号ラインを利用せず、データ信号ラインを通して上記可変型アンテナが制御できる可変型アンテナ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による可変型アンテナ制御装置は、少なくとも相互異なる２つ以上の高周波信号を処理可能なアンテナ部と、データ信号ラインを通して上記アンテナ部に受信される高周波信号の入力を受けベースバンド信号に変換するＲＦ処理部と、上記アンテナ部の処理帯域を変更するための直流制御信号を上記データ信号ラインを通して提供するアンテナ制御部と、上記直流制御信号を受信し上記アンテナ部の処理帯域を変更するアンテナ可変部とを含むことを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明による可変型アンテナは、少なくとも相互異なる他の２つ以上の高周波信号を処理するための複数の放射部を有し、上記複数の放射部を通して受信される高周波信号をデータ信号ラインを通して ＲＦ処理部に提供するアンテナ部と、上記アンテナ部の処理帯域を変更するための直流制御信号を上記データ信号ラインを通して受信し、上記アンテナ部の処理帯域を変更するアンテナ可変部とを含むことを特徴とする。

本発明による可変型アンテナは簡単な構造であり小型で製作可能で、かつ多様な周波数帯域の信号を受信及び処理することができる利点がある。

さらに、本発明による可変型アンテナ制御装置は可変型アンテナの処理帯域を変更するために、別途の制御信号ラインを設けず既存データ信号ラインを利用して上記可変型アンテナを制御することによって、上記可変型アンテナに対して外部回路、または電流の影響によるデータ信号の歪曲を防止することができる利点がある。

以下、本発明の好ましき実施例の詳しい説明を添付された図面を参照して説明する。図面の参照番号及び同一な構成要素について、たとえ他図面上に表示されても、できるだけ同一な参照番号及び符号で表していることに留意しなければならない。下記で本発明を説明するにあたって、係わる公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曇らせかねないと判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

図２は本発明の実施例による可変型アンテナ制御装置の構成ブロック図である。図２を参照すれば、本発明の実施例による可変型アンテナ制御装置は移動通信端末機に搭載され複数帯域の信号を受信可能な可変型アンテナ２０と、上記可変型アンテナ２０を通して受信された無線信号を復旧する受信器２３で構成される。

上記可変型アンテナ２０はアンテナ部２１及びアンテナ可変部２２とを含む。上記アンテナ部２１は諸帯域の信号を受信するようインピーダンスの調節が可能なものである。上記アンテナ可変部２２は上記アンテナ部２１が処理する周波数帯域を選択するためのアンテナ制御信号を提供する。
上記受信器２３はＲＦ処理部２４、アンテナ制御部２５、低域通過フィルター（Low Pass Filter：ＬＰＦ）２７及び高域通過フィルター（High Pass Filter：ＨＰＦ）２８とを含む。

上記ＲＦ処理部２４は上記アンテナ部２１とデータ信号ライン２６に連結され、上記データ信号ライン２６を通して上記アンテナ部２１から高周波データ信号の入力を受ける。このようにＲＦ処理部２４に入力された高周波信号はベースバンド（baseband）信号に変換されベースバンド処理部（図示せず）に提供されることによりデータの解釈が行われる。 上記アンテナ制御部２５は上記アンテナ部２１の処理帯域を変更するための直流制御信号を上記データ信号ライン２６を通して提供する。

上記低域通過フィルター（Low Pass Filter：ＬＰＦ）２７は一端が上記データ信号ライン２６と連結され他端は上記アンテナ制御部２５に連結される。上記低域通過フィルター２７は上記アンテナ制御部２５から提供される直流制御信号を通過させ、一方に上記データ信号ライン２６に流れる高周波信号が上記アンテナ制御部２５に流れ込まれることを遮断する機能を有する。

上記高域通過フィルター２８は上記アンテナ部２１と上記ＲＦ処理部２４との間に連結され、上記アンテナ制御部２５から提供される直流制御信号が上記ＲＦ処理部２４に流れ込まれるのを遮断する機能をする。上記高域通過フィルター２８としては上記図２に示したようにキャパシタを利用することによって直流制御信号の流れ込みが防止できる。

図３は本発明の実施例による可変型アンテナの構成図である。図３を参照すれば、本発明の実施例による可変型アンテナは複数の放射部（Ｌ１、Ｌ２）３１、３２を有するアンテナ部２１、及び上記アンテナ部２１の処理帯域を変更するためのアンテナ可変部２２を含む。

上記アンテナ部２１は第１帯域の高周波信号を処理する第１放射部（Ｌ１）３１と、上記第１放射部（Ｌ１）３１とともに第２帯域の高周波信号を処理する第２ 放射部（Ｌ２）３２とを含み、上記第１、２放射部（Ｌ１、Ｌ２）３１、３２を通して受信される高周波信号をデータ信号ライン２６を通して受信器２３のＲＦ処理部２４に提供する。

上記第１放射部（Ｌ１）３１は単独に使用される場合、例えば、極超短波（ＵＨＦ、４７０〜７５００ＭＨｚ）帯域の高い周波数である７５００ＭＨｚ帯域の信号を送受信するための電気的共振長さとして形成され得る。そして上記第２放射部（Ｌ２）３２は、上記第１放射部（Ｌ１）３１に連結されて使用される場合、上記第１放射部（Ｌ１）３１と上記第２放射部（Ｌ２）３２とを合わせた長さは、例えば、極超短波（ＵＨＦ、４７０〜７５００ＭＨｚ）帯域の低い周波数である４７０ＭＨｚ帯域の信号を送受信するための電気的共振長さとして形成され得る。そして上記第１、２放射部（Ｌ１、Ｌ２）３１、３２はヘリカルタイプ（hellical type）、メアンダータイプ（meander type）、プレートタイプ（plate type）、ストリップライン（strip line）など様々な形態で形成され得る。

上記アンテナ可変部２２はダイオード（Ｄ）３３とバイアス抵抗（Ｒ）３４とを含み、上記アンテナ部２１が上記第１放射部（Ｌ１）３１だけを単独に使用したり上記第１、２放射部（Ｌ１、Ｌ２）３１、３２が連結された形態で使用できるように上記第１、２放射部（Ｌ１、Ｌ２）３１、３２との間を電気的に開閉することによって上記アンテナ部２１のインピーダンスを調節する機能をする。

上記ダイオード（Ｄ）３３は陽極（anode）が上記第１放射部（Ｌ１）３１の一端に連結され、陰極（cathode）が上記第２放射部（Ｌ２）３２の一端に連結される。上記ダイオード（Ｄ）３３はアンテナ制御部２５から、例えば、０．７ボルト未満の直流制御信号が供給されれば電気的に閉鎖（turn off）される。この場合、上記アンテナ部２１は上記第１放射部（Ｌ１）３１だけを単独に使用することによって第１帯域の高周波信号を処理することが可能となる。一方、上記ダイオード（Ｄ）３３はアンテナ制御部２５から、例えば０．７ボルト以上の直流制御信号が供給されれば電気的に開放（turn on）される。そうすれば、上記アンテナ部２１は、上記第１、２放射部（Ｌ１、Ｌ２）３１、３２が連結された形態で全て使用することによって第２帯域の高周波信号が処理できるようになる。

上記バイアス抵抗（Ｒ）３４は上記ダイオード（Ｄ）３３のバイアス（bias）をかけることができるように一端が上記ダイオード（Ｄ）３３の陰極（cathode）の経路（path）に連結され、他端は接地される。したがって、図３に示しているように、上記バイアス抵抗（Ｒ）３４は一端が上記第２放射部（Ｌ２）３２の他端に連結され他端は接地されるよう連結されることが可能である。また、上記バイアス抵抗（Ｒ）３４は直流（ＤＣ）的に回路連結されれば良いので、その一端が上記第２放射部（Ｌ２）３２の一端及び上記ダイオード（Ｄ）３３の陰極（cathode）との接続点に連結され他端は接地されるように連結されることも可能である。

図４は本発明の他の実施例による可変型アンテナの構成図である。図４を参照すれば、本発明の他の実施例による可変型アンテナもまた複数の放射部（Ｌ１、Ｌ２、、、、、ＬＮ）４１、４２、、、、４３を有するアンテナ部２１及び上記アンテナ部２１の処理帯域を変更するためのアンテナ可変部２２とを含む。

上記アンテナ部２１は、図３に比べ、アンテナ部２１に複数の放射部（Ｌ１、Ｌ２、、、、ＬＮ）４１、４２、、、、４３が多段形態で拡張されたものであることがわかる。上記複数の放射部（Ｌ１、Ｌ２、、、、ＬＮ）４１、４２、、、、４３は、相互直列に連続的に連結され、それぞれの組み合わせを通じてデータ信号ライン２６を通して上記アンテナ部２１の一端に形成された給電端子４０に入力される直流制御信号を利用して相互異なる帯域の信号を処理する。

上記アンテナ可変部２２は複数のダイオード（Ｄ１、、、、ＤＮ−１）４４、、、、４５）と複数のバイアス抵抗（Ｒ１、、、、ＲＮ−１）４６、、、、４７とを含む。上記複数のダイオード（Ｄ１、、、、ＤＮ−１）４４、、、、４５は複数の放射部（Ｌ１、Ｌ２、、、、ＬＮ）４１、４２、、、、４３との間に連結される。すなわち、第１ダイオード（Ｄ１）４４は陽極が第１放射部（Ｌ１）４１に連結され、陰極が第２放射部（Ｌ２）４２に連結される。そして第Ｎ−１ダイオード（ＤＮ−１）４５は陽極が第Ｎ−１放射部（ＬＮ−１）（図示せず）に連結され、陰極が第Ｎ放射部（ＬＮ）４３に連結される。上記複数のダイオード（Ｄ１、、、、ＤＮ−１）４４、、、、４５は、上記データ信号ライン２６を通して提供される直流制御信号を利用して電気的に開放、または閉鎖されることによって上記アンテナ部２１の電気的共振長さが調節できる。例えば、上記直流制御信号によって第１ダイオード（Ｄ１）が電気的に閉鎖（turn off）されることによって、上記アンテナ部２０が上記第１放射部（Ｌ１）４１のみを単独に使用するようになり第１帯域の高周波信号を処理することが可能となる。一方、上記直流制御信号によって上記複数のダイオード（Ｄ１、、、ＤＮ−１）４４、、、４５が全て電気的に開放（turn on）されると、上記アンテナ部２１が上記複数の放射部（Ｌ１、Ｌ２、、、ＬＮ）４１、４２、、、４３が全て連結された形態で全て使用することによってさらに他の第Ｎ帯域の高周波信号を処理することが可能となる。すなわち、上記複数のダイオード（Ｄ１、、、ＤＮ−１）４４、、、４５は上記データ信号ライン２６を通して提供される直流制御信号によって選別的に開放または閉鎖されることで多様な帯域が処理できる。

上記複数のバイアス抵抗（Ｒ１、、、ＲＮ−１）４６、、、４７はそれぞれの一端が上記複数のダイオード（Ｄ１、、、ＤＮ−１）４４、、、４５の中から対応する特定ダイオード（Ｄ１、、、ＤＮ−１）４４、、、４５の陰極（cathode）経路（path）に連結され他端は接地されて連結されることによって上記複数のダイオード（Ｄ１、、、ＤＮ−１）４４、、、４５にバイアス（bias）がかかることが可能となる。

一方、本発明の詳細な説明においては具体的な実施例に関して説明したが、本発明の範囲から外れない範囲内で様々な変形が可能なことはいうまでもない。したがって本発明の範囲は説明された実施例に限られるものではなく、添付の特許請求範囲ばかりでなく特許請求範囲と均等なものにより定められるべきである。

従来の可変型アンテナ制御装置の構成ブロック図である。 本発明の実施例による可変型アンテナ制御装置の構成ブロック図である。 本発明の実施例による可変型アンテナの構成図である。 本発明の他の実施例による可変型アンテナの構成図である。

符号の説明

１０ 従来の可変型アンテナ １１ アンテナ部
１２ アンテナ可変回路 １３ 受信器
１４ ＲＦ処理部 １５ アンテナ制御部
１６ データ信号ライン １７ 制御信号ライン
２０ 本発明による可変型アンテナ ２１ アンテナ部
２２ アンテナ可変回路 ２３ 受信器
２４ ＲＦ処理部 ２５ アンテナ制御部
２６ データ信号ライン ２７ ローパスフィルター（ＬＰＦ）
２８ キャパシタ ３０ 入力端子
３１ 第１放射部（Ｌ１） ３２ 第２放射部（Ｌ２）
３３ ダイオード（Ｄ） ３４ バイアス抵抗（Ｒ）
４１ 第１放射部（Ｌ１） ４２ 第２放射部（Ｌ２）
４３ 第Ｎ放射部（ＬＮ） ４４ 第１ダイオード（Ｄ１）
４５ 第Ｎ−１ダイオード（ＤＮ−１） ４６ 第１バイアス抵抗（Ｒ１）
４７ 第Ｎ−１バイアス抵抗（ＲＮ−１）

Claims (12)

1. 少なくとも相互異なる２つ以上の高周波信号を処理可能なアンテナ部と、
   データ信号ラインを通して上記アンテナ部に受信される高周波信号の入力を受けベースバンド信号に変換するＲＦ処理部と、
   上記アンテナ部の処理帯域を変更するための直流制御信号を上記データ信号ラインを通して提供するアンテナ制御部と、
   上記直流制御信号を受信して上記アンテナ部の処理帯域を変更するアンテナ可変部と、
   を含むことを特徴とする可変型アンテナ制御装置。
2. 上記アンテナ部は第１帯域の高周波信号を処理する第１放射部と、
   上記第１放射部に連結されて、上記第１放射部とともに第２帯域の高周波信号を処理する第２放射部と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の可変型アンテナ制御装置。
3. 上記アンテナ可変部は陽極が上記第１放射部の一端に連結され陰極が上記第２放射部の一端に連結され、上記直流制御信号により電気的に開閉されるダイオードと、
   一端が上記第２放射部に連結されて他端が接地され、上記ダイオードにバイアスを提供するバイアス抵抗と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の可変型アンテナ制御装置。
4. 上記アンテナ部は相互直列に連続的に連結され、それぞれの組み合わせを通じて相互異なるインピーダンスを形成することによって、相互異なる帯域の高周波信号を処理する複数の放射部を含むことを特徴とする請求項１に記載の可変型アンテナ制御装置。
5. 上記アンテナ可変部は上記複数の放射部との間に連結され、上記直流制御信号によって電気的に開閉される複数のダイオードと、
   一端が上記複数のダイオードの中から対応するダイオードの陰極に連結され他端が接地され上記対応するダイオードにバイアスを提供する複数のバイアス抵抗と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の可変型アンテナ制御装置。
6. 一端が上記データ信号ラインと連結され他端が上記アンテナ制御部に連結されて、上記直流制御信号を通過させ上記高周波信号の流れ込みを遮断する低域通過フィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の可変型アンテナ制御装置。
7. 上記アンテナ部と上記ＲＦ処理部との間に連結され、上記直流制御信号が上記ＲＦ処理部に流れ込まれることを防止するキャパシタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の可変型アンテナ制御装置。
8. 少なくとも相互異なる２つ以上の高周波信号を処理するための複数の放射部を有し、上記複数の放射部を通して受信される高周波信号をデータ信号ラインを通してＲＦ処理部に提供するアンテナ部と、
   上記アンテナ部の処理帯域を変更するための直流制御信号を上記データ信号ラインを通して受信し、上記アンテナ部の処理帯域を変更するアンテナ可変部と、
   を含むことを特徴とする可変型アンテナ。
9. 上記アンテナ部は第１帯域の高周波信号を処理する第１放射部と、
   上記第１放射部に連結され、上記第１放射部とともに第２帯域の高周波信号を処理する第２放射部と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の可変型アンテナ。
10. 上記アンテナ可変部は陽極が上記第１放射部の一端に連結されて陰極が上記第２放射部の一端に連結され、上記直流制御信号によって電気的に開閉されるダイオードと、
    一端が上記第２放射部の他端に連結され他端が接地されて上記ダイオードにバイアスを提供するバイアス抵抗と、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の可変型アンテナ。
11. 上記アンテナ部は相互直列に連続的に連結され、それぞれの組み合わせを通じて相互異なるインピーダンスを形成することによって相互異なる帯域の高周波信号を処理する複数の放射部を含むことを特徴とする請求項８に記載の可変型アンテナ。
12. 上記アンテナ可変部は上記複数の放射部との間に連結され、上記直流制御信号によって電気的に開閉される複数のダイオードと、
    一端が上記放射部に連結され他端が接地されて上記複数のダイオードにバイアスを提供するバイアス抵抗と、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載の可変型アンテナ。

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