JP2007274490A - 放送受信機及びそのアンテナ調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話に内蔵するＦＭラジオのアンテナを小型化すると、アンテナの利用可能周波数帯域が狭くなり、放送周波数全域で実用的に利用できない。
【解決手段】コイルアンテナに直列にバリキャップを接続する。選局の際、マイコンでＲＦ部のＰＬＬを制御すると共に、バリキャップへの印加電圧も制御する。コイルアンテナの共振周波数を受信周波数に合わせ込む制御を行うことにより、放送周波数全域で受信感度を良好に維持できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放送受信機及びそのアンテナ調整方法に関し、特に、ＦＭラジオ放送やテレビジョン放送等の受信機能等を有する携帯電話端末に適用して好適な技術に関する。

携帯電話端末の付加機能(アプリケーション)として、ＦＭラジオ(周波数７６〜９０ＭＨｚ)受信機能が搭載されているものは周知である。

図４に、従来技術による携帯電話端末のブロック図を示す。
携帯電話端末１０１は、主に以下に述べる回路よりなる。
マイコン１０３のバスＢには、液晶表示部(ＬＣＤ)１０２、主ＲＦ部１０５、ベースバンド部１０６、ＡＦ部１０７が接続されている。
また、マイコンにはキーパッド１０４が直接接続されている。
マイコン１０３は図示しない周知のＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ等よりなる、携帯電話端末１０１全体の制御を行うものである。
ＬＣＤ１０２はマイコン１０３の制御によって所定の文字や画像等を表示するものである。
キーパッド１０４は電源オンオフ、電話機能等の指令や文字入力等を行うものである。
主ＲＦ部１０５は、携帯電話端末１０１の主要な機能である電話機能にかかる電波の送受信を行うものである。また、付加的な機能として、周知のインターネット接続を通じて電子メールの送受信やｗｅｂサイト閲覧にも用いられる。
ベースバンド部１０６は周知のＤＳＰよりなり、主ＲＦ部１０５の復調信号からデータを取り出したり、データを主ＲＦ部１０５へ送る信号へ変調する等の役割を担う。
ＡＦ部１０７はオーディオ信号を扱うものであり、図示しないＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、デジタルアンプ等よりなり、スピーカ１１１とマイク１１２が接続される。

副ＲＦ部１０８はＦＭラジオの受信回路フロントエンドであり、携帯電話における副次的な機能を提供するものである。
副ＲＦ部１０８はアンテナ１０９とベースバンド部１０６に接続され、アンテナ１０９から所望の電波を受信し、復調信号を出力する。
また、副ＲＦ部１０８はマイコン１０３に接続され、機能のオンオフ、局やチャンネルの選択等の制御を受ける。

携帯電話における付加機能のうち、特にＦＭラジオの受信は、アンテナをどのように実現するかが課題となる。
極めて波長の短い携帯電話の電波(８０６〜９６０ＭＨｚ、１.４２９〜１.５１６ＧＨｚ、１.９２〜１.９８ＧＨｚ或は２.１１〜２.１７ＧＨｚ)と比較すると波長が長いＦＭラジオではアンテナの長さが長くなるので、極めて限られた部品実装空間である携帯電話においてアンテナを内蔵させることは難しい。
そこで、ＦＭラジオのアンテナを携帯電話等の筐体に内蔵させる一つの工夫として、アンテナをコイル状にする、というアプローチがある。コイルアンテナはＡＭラジオのバーアンテナ等で周知である。

一般に、アンテナをコイル状にして小型化すると、コイルのインダクタンスが増加することから、アンテナの入力インピーダンスの実数部である入力抵抗が小さくなる。すると、コイル自体のＱが大きくなり、結果として実用可能な帯域幅が狭くなることが知られている。
例えば、およそ２ｃｍ程度の長さになる、ＦＭラジオ向けの超小型コイルアンテナを試作してみたところ、有効な周波数帯域幅はおよそ５ＭＨｚ程度となった。
前述の通り、我が国におけるＦＭラジオの周波数帯域は７６〜９０ＭＨｚであるから、このコイルアンテナはＦＭラジオの受信に利用するには利用可能周波数帯域が圧倒的に狭い。したがって、このままではＦＭラジオのアンテナとしてコイルアンテナを採用することはできない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、筐体の大きさが制約される小型携帯通信端末等に搭載する放送受信機に小型コイルアンテナを使用するに際し、コイルアンテナの狭い利用可能周波数帯域という制約を克服し、最良の状態で放送局電波を受信することを目的とする。また、最良の受信状態を実現するための調整方法を提供することをも目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、放送電波を受信する受信部と、前記受信部に接続されるアンテナと、前記アンテナに直列接続される可変容量ダイオードと、前記可変容量ダイオードに与える制御電圧を印加する制御電圧印加部と、前記制御電圧のデータを保持する記憶部と、前記記憶部から前記受信部の受信周波数に対応する前記制御電圧のデータを読み出して前記制御電圧印加部に与える制御部とを備えることを特徴とする放送受信機としたものである。

また、上記課題を解決するための本発明は、放送電波を受信する受信部と、前記受信部に接続されるアンテナと、前記アンテナに直列接続される可変容量ダイオードとを備えた放送受信機のアンテナ調整方法において、前記受信部の受信周波数に対応した前記可変容量ダイオードの制御電圧を記憶し、前記受信部で放送電波を受信する際に、前記記憶した制御電圧のデータを読み出して前記可変容量ダイオードに印加することを特徴とする放送受信機のアンテナ調整方法としたものでもある。

本発明の放送受信機によれば、アンテナに可変容量ダイオードを直列接続し、可変容量ダイオードに印加する電圧を制御することにより、アンテナの共振周波数を調整することができる。このため、筐体の大きさが制約される小型携帯通信端末等に搭載する放送受信機に小型コイルアンテナを使用するに際し、コイルアンテナの狭い利用可能周波数帯域という制約を克服し、広い周波数帯域にわたって最良の状態で放送局電波を受信することができる。

また、本発明の放送受信機の調整方法によれば、可変容量ダイオードを直列接続したアンテナにおける、可変容量ダイオードに印加する電圧の調整工程により、素子のばらつきや環境状態に左右され易いアンテナの共振周波数を最良に調整することができる。このため、筐体の大きさが制約される小型携帯通信端末等に搭載する放送受信機に小型コイルアンテナを使用するに際し、コイルアンテナの狭い利用可能周波数帯域という制約を克服し、広い周波数帯域にわたって最良の状態で放送局電波を受信することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放送受信機のブロック図である。
携帯型通信端末１は周知の携帯電話である。
但し、本発明は携帯電話の主たる機能である通話機能に関する発明ではないので、本発明とは直接関係しない、携帯電話の通話機能にのみ関する部分の記載は省略している。

高周波部２(以下「ＲＦ部２」と略)はＦＭラジオのフロントエンドであり、図示しないＰＬＬ(Phase Locked Loop: 周波数シンセサイザ)、周波数変換回路、中間周波増幅回路、ＦＭ検波回路からなる周知のものである。
また、ＲＦ部２にはコイルアンテナＬの一方の端子が接続されている。
コイルアンテナＬのもう片方の端子には可変容量ダイオード(以下「バリキャップ」と略)Ｃｔのアノードが接続されている。
バリキャップＣｔのカソードにはコンデンサＣ０と抵抗Ｒ１が接続されている。
コンデンサＣ０のもう片方の端子は接地されている。
抵抗R１のもう片方の端子は制御電圧を与えるＤ／Ａ変換器(Digital to Analog: デジタル信号をアナログ信号に変換する回路)３が接続されている。
図１ではＤ／Ａ変換器３の等価回路として可変抵抗Ｒｔが電源線＋Ｖｃｃに接続されている様子を示している。
マイクロコンピュータ４はＲＦ部２とＤ／Ａ変換器３に接続され、ＲＦ部２に対してＰＬＬ制御データを出力すると共に、フラッシュメモリ５から読み出した電圧制御データをＤ／Ａ変換器３へ出力する。
フラッシュメモリ５は周知の電気的書き換え可能な不揮発性メモリであり、ＦＭラジオの受信周波数に対応するバリキャップＣｔの制御電圧データとの対応データをテーブルとして記憶している。

マイクロコンピュータ４には更に赤外線発光ダイオードＤｉが接続されている。
赤外線発光ダイオードＤｉは周知のＩｒＤＡ（アイアールディーエー: Infrared Data Association）仕様に従う赤外線シリアル通信インターフェースを構成する。

ＲＦ部２には中間周波レベル検出回路６が接続されており、中間周波信号を図示しないダイオードにて包絡線検波した後、図示しない積分回路にて積分し、図示しないＡ／Ｄ変換器(Analog to Digital: アナログ信号をデジタル信号に変換する回路)にてデジタル変換して得た信号レベルをマイクロコンピュータ４に送出する。

コイルアンテナＬはバリキャップＣｔとコンデンサＣ０との合成容量と共に直列共振回路を構成する。
この共振回路の共振周波数ｆは以下の式で与えられる。

バリキャップＣｔの静電容量をＤ／Ａ変換器３から発する制御電圧にて調整することにより、共振周波数ｆが変化する。
但し、アンテナが現在どのような共振周波数になっているのかは、外部から容易には計測し得ない。
そこで、予め目的の受信周波数にアンテナが共振するべく対応する、受信周波数毎のバリキャップＣｔの制御電圧のデータをテーブルで保持しておく必要がある。これがフラッシュメモリ５内に格納されているテーブルデータである。

フラッシュメモリ５内に格納されている、受信周波数に対応するバリキャップＣｔの制御電圧データは離散値であるので、対応するデータが存在しない場合は、マイクロコンピュータ４は平均値や近似関数等を用いた周知の補間演算により最適値を導き出す。
また、コイルアンテナＬの利用可能周波数帯域が比較的広い場合は、制御電圧をいわゆる階段状に制御する、より簡素な制御方法を採ることも可能である。

調整用発信機１０は製造工程にのみ使用するものであり、ＰＬＬ発振器１１とマイコン１２とＩｒＤＡ用のフォトトランジスタＰｔよりなる。
ＰＬＬ発振器１１はマイクロコンピュータ４の制御に従い、ＦＭラジオの放送周波数範囲内の、極めて微弱な電波を発する。
マイクロコンピュータ４はＰＬＬ発振器１１の制御データを送出する。
フォトトランジスタＰｔは前述の赤外線発光ダイオードＤｉから発される赤外線信号を受信する。

以下に、本実施形態に係る放送受信機を含む携帯型通信端末の、製造工程における調整工程を説明する。
(１) 携帯型通信端末１の、マイクロコンピュータ４に接続されている図示しないキーパッドを操作するか、マイクロコンピュータ４に接続されている図示しないＩｒＤＡ用フォトトランジスタＰｔに対して所定のコマンドを送信し、マイクロコンピュータ４の図示しないＲＯＭに格納されている調整プログラムを起動する。
(２) マイクロコンピュータ４はＲＦ部２の内部のＰＬＬに対し、ＦＭラジオの調整初期周波数として、例えば７６ＭＨｚを受信させるべく指令する。
(３) これと共にマイクロコンピュータ４は調整用発信機１０に対して初期周波数７６ＭＨｚの送信を実行させるべく、赤外線発光ダイオードＤｉから調整用発信機１０のフォトトランジスタＰｔに対してコマンドを発する。
(４) 調整用発信機１０はフォトトランジスタＰｔからコマンドを受け、ＰＬＬ発振器１１に対して７６ＭＨｚを発するべく制御データを送出する。
(５) マイクロコンピュータ４はバリキャップＣｔの制御電圧を所定電圧範囲内にてスイープさせる。これにより、コイルアンテナＬの共振周波数が変化する。
(６) (５)におけるバリキャップＣｔのスイープ制御を行いながら、ＲＦ部２内の中間周波数信号出力レベルを中間周波レベル検出回路６を通じてマイクロコンピュータ４が読み取る。
(７) (６)における中間周波数信号出力レベルのピーク値を得て、その値に対応するバリキャップＣｔの制御電圧データを、フラッシュメモリ５内のテーブルに書き込む。
こうして、７６ＭＨｚにおけるバリキャップＣｔの最適な制御電圧データが得られる。
(８) ７６ＭＨｚにおける調整が完了したら、次に８０ＭＨｚの送信を実行させるべく、赤外線発光ダイオードＤｉから調整用発信機１０のフォトトランジスタＰｔに対してコマンドを発する。
(９) 以上、(３)から(８)までの調整工程を、周波数を所定の周波数間隔にてずらしながら実行し、ＦＭラジオの周波数帯の上限まで至ったら、調整用発信機１０に対して発振の停止を命じ、調整工程を終了する。

図１に示す構成によれば、コイルアンテナＬにバリキャップＣｔを直列接続することにより、バリキャップＣｔの調整によって、所望の局の周波数に対してアンテナが最適な状態で電波を受信することができる。
バリキャップＣｔの制御電圧は製造段階の調整工程にて容易に調整され、その調整値はフラッシュメモリ５に格納される。これにより、素子のばらつきに対しても強いアンテナを備える放送受信機が実現される。

図３は、図１に示した本発明の第１の実施の形態に係る放送受信機の変形例のブロック図である。
携帯型通信端末１’の、携帯型通信端末１との相違点は、ＩｒＤＡ用フォトトランジスタＰｔ１と赤外線発光ダイオードＤｉ１がマイコン４に接続されている点である。すなわち、ＩｒＤＡ用フォトトランジスタＰｔ１と赤外線発光ダイオードＤｉ１はＩｒＤＡインターフェースを構成する。
調整用発信機１０’の、調整用発信機１０との相違点は、マイコン１２の代わりにパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」）１２’が存在し、ＩｒＤＡ用フォトトランジスタＰｔ２と赤外線発光ダイオードＤｉ２がパソコン１２’に接続されている点である。すなわち、ＩｒＤＡ用フォトトランジスタＰｔ２と赤外線発光ダイオードＤｉ２はＩｒＤＡインターフェースを構成する。

携帯型通信端末１’のマイコン４は、フォトトランジスタＰｔ１を通じて外部から所定のコマンドを受信すると、ＲＦ部２に対して指定された周波数におけるバリキャップＣｔの調整作業を行い、終了するとその旨を赤外線発光ダイオードＤｉ１にて送信する。調整作業はフラッシュメモリ５に可変抵抗Ｒｔの制御電圧値を記録するところまで行う。
一方、調整用発信機１０’のパソコン１２’は、赤外線発光ダイオードＤｉ２にて所定の周波数における調整作業を命ずる旨のコマンドを発信すると共にＰＬＬ発信機１１を制御して所定の周波数の電波を発信させ、フォトトランジスタＰｔ２を通じて調整作業終了のステータスメッセージを待つ。次にパソコン１２’は、調整作業終了のステータスメッセージを受けると、所定の周波数の電波の発信を停止すべくＰＬＬ発信機１１を制御し、次の周波数における調整作業を開始するか、或は調整作業を停止するかを選択する。
すなわち、携帯型通信端末１’と調整用発信機１０’は、相互にＩｒＤＡインターフェースを通じてバリキャップＣｔの調整作業のメッセージを送受信することにより、パソコン１２’が指定する周波数毎に調整作業を行う。

図１の実施形態では、調整工程の制御は携帯型通信端末１のマイコン４が行う。
これに比して図３の実施形態では、調整工程の制御は調整用発信機１０’のパソコン１２’が行う。
したがって、図３の実施形態では、マイコン４内部のファームウェアに調整工程の制御ソフトウェアを含ませる必要がなく、設計面で効率的である。
また、携帯型通信端末１’の調整作業は一つの周波数毎に完結した動作となるので、フラッシュメモリ５の記憶容量が許す限り、自由な周波数間隔にて調整作業を行うことができる。これにより、例えばＦＭ放送局の周波数毎に調整値を記憶しておくことも容易にできる。

次に、本発明の第２の実施の形態を、図２を参照して説明する。なお、図１と共通の部分に関しては説明を省略する。

携帯型通信端末２０は周知の携帯電話である。
但し、本発明は携帯電話の主たる機能である通話機能に関する発明ではないので、本発明とは直接関係しない、携帯電話の通話機能にのみ関する部分の記載は省略している。

図２に示す携帯型通信端末２０の、第１の実施形態の携帯型通信端末１との相違点は、ＦＭトランスミッタ２１がマイクロコンピュータ４に接続されている点である。
ＦＭトランスミッタ２１は、ＦＭラジオの周波数帯においてステレオのオーディオ信号を変調した微弱電波を送信するものである。
これは、図示しない大容量フラッシュメモリ５に格納されている圧縮音楽データファイルの再生信号を、いわゆるカーオーディオ等のＦＭラジオに向けて送信するためのものである。
本実施形態においては、このＦＭトランスミッタ２１を携帯電話内蔵ＦＭラジオのコイルアンテナの調整動作に流用するものである。
したがって、図１の調整用発信機１０の機能をＦＭトランスミッタ２１で代用するものであり、調整動作は図１の調整用発信機１０の調整工程と変わらない。

図２に示す構成によっても、図１とほぼ同様に、コイルアンテナＬにバリキャップＣｔを直列接続することにより、バリキャップＣｔの調整によって、所望の局の周波数に対してアンテナが最適な状態で電波を受信することができる。
バリキャップＣｔの制御電圧は製造段階の調整工程にて容易に調整され、その調整値はフラッシュメモリ５に格納される。これにより、素子のばらつきに対しても強いアンテナを備える放送受信機が実現される。
また、ＦＭトランスミッタ２１を内蔵していることにより、図１の構成とは異なり、工場出荷時の調整工程を省略して、携帯型無線通信端末１０の起動時等において調整工程を行うことも可能になる。

本発明の第１の実施の形態による携帯型無線通信端末の例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による携帯型無線通信端末の例を示すブロック図である。 本発明の第１実施の形態の変形例による携帯型無線通信端末を示すブロック図である。 従来技術による携帯型無線通信端末の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１,１’，２０…携帯型無線通信端末、２…ＲＦ部、３…Ｄ／Ａ変換器、４…マイコン、５…フラッシュメモリ、６…中間周波レベル検出部、１１…ＦＭトランスミッタ、Ｌ…コイルアンテナ、Ｃｔ…バリキャップ、Ｃ０…コンデンサ、Ｒ１…抵抗、＋Ｖｃｃ…電源線

Claims (5)

1. 放送電波を受信する受信部と、
   前記受信部に接続されるアンテナと、
   前記アンテナに直列接続される可変容量ダイオードと、
   前記可変容量ダイオードに与える制御電圧を印加する制御電圧印加部と、
   前記制御電圧のデータを保持する記憶部と、
   前記記憶部から前記受信部の受信周波数に対応する前記制御電圧のデータを読み出して前記制御電圧印加部に与える制御部と
   を備えることを特徴とする放送受信機。
2. 前記制御部は、制御電圧印加部が印加する制御電圧を可変させて、前記受信部での受信レベルが最も高くなる制御電圧を判断し、その判断した制御電圧を前記記憶部に保持させることを特徴とする
   請求項１記載の放送受信機。
3. 前記受信部が受信する放送電波の周波数帯域とほぼ等しい周波数帯域の電波を送信する送信部を備え、
   前記制御部は、前記送信部で送信させた電波を前記受信部で受信させて、前記受信部での受信レベルが最も高くなる制御電圧を判断することを特徴とする
   請求項２記載の放送受信機。
4. 放送電波を受信する受信部と、
   前記受信部に接続されるアンテナと、
   前記アンテナに直列接続される可変容量ダイオードを備えた放送受信機のアンテナ調整方法において、
   前記受信部の受信周波数に対応した前記可変容量ダイオードの制御電圧を記憶し、
   前記受信部で放送電波を受信する際に、前記記憶した制御電圧のデータを読み出して前記可変容量ダイオードに印加することを特徴とする
   放送受信機のアンテナ調整方法。
5. 前記制御電圧の記憶は、可変容量ダイオードに印加する制御電圧を変化させながら、前記受信部で受信を行い、最も受信レベルが高くなる制御電圧を記憶することを特徴とする
   請求項４記載の放送受信機のアンテナ調整方法。

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