JP2009118417A - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑なアンテナ整合回路を簡素化するとともに、アンテナサイズを小型化することができ、高アイソレーション確保して複数の無線部を同時動作させるために必要な相関係数を低くすることができる携帯無線機を提供すること。
【解決手段】携帯無線機１００は、アンテナ装置１１０と、異なる周波数帯域を使用する第１乃至第３の無線部１２１〜１２３と、アンテナ装置１１０と第１乃至第３の無線部１２１〜１２３との接続を切替える切替部１３０とを備え、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３の入出力端部における入力インピーダンスを、使用周波数が低い順に入力インピーダンスも低くなるように互いに所定値（例えば１０Ω）以上異なる構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話機等の携帯無線機に関し、特に、アンテナ装置に接続される複数の無線部を有する携帯無線機に関する。

アンテナ装置は、各種の通信機器に備えられて所定周波数帯域の電波を送受信する。携帯電話機に代表される携帯無線機の普及と共にその応用範囲が拡大してきたため、携帯無線機のアンテナの広帯域性がより一層求められている。また、携帯無線機においては、急速的な普及に伴って１つの無線通信システムにおける回線数だけでは不足する傾向にある。このため、異なる周波数帯域を使用している他の無線通信システムと併用し、必要な回線数を確保することが考えられており、小型軽量化技術の著しい進歩により１つの携帯無線機で２種類の無線通信システムを利用することが可能な端末が開発されている。さらに、例えば、地上波デジタルテレビジョン放送の受信には、ＵＨＦ帯で数百ＭＨｚの帯域幅が必要と考えられている。また、１基のアンテナにより周波数帯を異にする無線ＬＡＮ（以下、ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Networkという）の複数の規格に対応して無線装置の小型化を図るには、例えば２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯をカバーするアンテナが必要である。

特許文献１には、半導体で構成した送信系及び受信系の出力部に整合装置を追加し、アンテナのインピーダンス変化に合わせて出力インピーダンスを制御する送信装置、受信装置、トランシーバ、及び送信装置を作動する方法が記載されている。

特許文献２には、人体等によるアンテナのインピーダンス変化による不整合を調整するため、共役となる整合回路構成を搭載するアンテナ装置が記載されている。

特許文献３には、誘電体多層基板上に分波器を構成し、使用している系／使用していない系をスイッチングする分波器、高周波モジュール及び無線通信装置が記載されている。

図１０は、従来のアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図である。

図１０において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機１は、アンテナ装置１０と、アンテナ装置１０に接続する第１の無線部２１（ＲＦ１）及び第２の無線部２２（ＲＦ２）とを備える。

第１の無線部２１（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信する。第２の無線部２２（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信する。アンテナ装置１０に接続する入力インピーダンスは、第１の無線部２１（ＲＦ１）及び第２の無線部２２（ＲＦ２）共にＺ０で同一である。一般的に用いられている伝送線路では、入力インピーダンスＺ０は、５０Ω規格のインタフェースである。

図１１は、従来のインピーダンス整合回路部の構成を示す図である。図１０と同一構成部分には同一符号を付している。

図１１において、インピーダンス整合回路部３０は、インピーダンス整合回路３１，３２、第１の無線部２１（ＲＦ１）使用時にＯＮするスイッチ３３、及び第２の無線部２２（ＲＦ２）使用時にＯＮするスイッチ３４から構成される。インピーダンス整合回路部３０は、アンテナ装置１０の一端部とグランドとの間に設置され、アンテナ装置１０の入力インピーダンス整合を行う。

インピーダンス整合回路３１，３２は、アンテナ装置１０の高周波信号線路に接続されるとともに他端をグランド導体と接続されたコイル、コンデンサ、バリキャップダイオード、及び入力抵抗（いずれも図示略）などから構成される。

スイッチ３３，３４は、図示しない制御部からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦしてインピーダンス整合回路３１又はインピーダンス整合回路３２を接続／非接続し、アンテナインピーダンスを所定インピーダンスに保持する。

アンテナ装置１０は、上記インピーダンス整合回路部３０によって適用周波数帯域において最も効率の良い利得を得るように入力インピーダンスが調整される。

なお、上記インピーダンス整合回路部３０が設置されていない場合、又は有効に動作しない場合には、以下の問題が発生する。

従来のＵＷＢ用のアンテナ装置は、広帯域特性を有する。しかし、入力インピーダンスが２００〜３００Ω程度と高いため、一般的に用いられている５０Ω系の伝送線路を接続させて給電を行った場合、インピーダンス整合が取れず給電される電力のうち大部分が反射されてしまい、電波の送受信を有効に行うことができない。
特開２００５−３４１５９４号公報 特開２００１−２６７９５３号公報 特開２００６−１０８７３４号公報

しかしながら、このような従来の複数の無線部を有する携帯無線機にあっては、アンテナ装置に接続する各無線部の入力インピーダンスＺ０（基本は５０Ω）は同一であったため、各無線部の入力インピーダンスＺ０とアンテナ装置の入力インピーダンスとの整合をとるためには、以下のような課題があった。

（１）使用する無線部によって整合状態を切り替える等の複雑なアンテナ整合回路を採用する必要がある。例えば、図１１に示すように、インピーダンス整合回路３１，３２、第１の無線部２１（ＲＦ１）使用時にＯＮするスイッチ３３、及び第２の無線部２２（ＲＦ２）使用時にＯＮするスイッチ３４からなるインピーダンス整合回路部３０と、このインピーダンス整合回路部３０を制御する制御部とを接続する必要があり、コストアップ及びアンテナ装置全体が大型化してしまう問題がある。

（２）アンテナ入力インピーダンスを高く（５０Ωに近づける）するために、アンテナサイズを大きくする必要があり、アンテナ装置全体が大型化してしまうことになる。アンテナ装置の大型化は、アンテナ装置を搭載する携帯端末の小型・薄型・軽量化にとって妨げとなる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、アンテナ装置に無線周波数帯域が異なる複数の無線部を有する携帯無線機において、複雑なアンテナ整合回路を簡素化するとともに、アンテナサイズを小型化することができ、高アイソレーション確保して複数の無線部を同時動作させるために必要な相関係数を低くすることができる携帯無線機を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、第１の無線部と、前記第１の無線部と通信電力の動作周波数が異なる第２の無線部と、前記第１の無線部と前記第２の無線部に接続されるアンテナとを備え、前記第１の無線部と前記第２の無線部とは、無線電力を出力又は入力する入出力端部における入力インピーダンスが、所定値以上異なる構成を採る。

本発明によれば、アンテナ装置に、異なる入力インピーダンスを持つ複数の無線部を接続させることにより、複数の無線帯域に対応させるために必要な複雑な整合回路を簡素化することができ、複数の無線帯域に対応させるために必要なアンテナサイズを小型化することができる。また、複数の無線システムを同時動作させるために必要な相関係数を低くすることができ、高アイソレーションを確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（原理説明）
まず、本発明の基本的な考え方について説明する。

図１は、アンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図であり、図１（ａ）は従来の携帯無線機の無線部の構成を、図１（ｂ）は本携帯無線機の無線部の構成１を、図１（ｃ）は本携帯無線機の無線部の構成２をそれぞれ示す。

〔従来構成〕
図１（ａ）の従来構成において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機１は、アンテナサイズの異なるアンテナ装置１１〜１３（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３）と、アンテナ装置１１〜１３（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３）にそれぞれ接続する第１の無線部２１（ＲＦ１）、第２の無線部２２（ＲＦ２）及び第３の無線部２３（ＲＦ３）とを備える。

アンテナ装置１１〜１３（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３）は、無線周波数帯域が異なる複数の無線部２１〜２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）に接続しかつアンテナ入力インピーダンスを所定インピーダンスに近づけるためアンテナサイズがそれぞれ異なり、ＡＮＴ１＞ＡＮＴ２＞ＡＮＴ３である。

第１の無線部２１（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部２２（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２、第３の無線部２３（ＲＦ３）は、使用周波数ｆ３の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ３である。

従来の構成では、
ｆ１＜ｆ２＜ｆ３及びＺ１＝Ｚ２＝Ｚ３の場合、
アンテナサイズは、ＡＮＴ１＞ＡＮＴ２＞ＡＮＴ３である。

このように、従来は、整合回路を使用せずに無線周波数帯域が異なる複数の無線部をアンテナ装置１１〜１３（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３）に接続しようとすると、アンテナ入力インピーダンスを高く（５０Ωに近づける）するために、アンテナサイズを大きくする必要がある。

これに対して、本アンテナ装置は、以下の構成１，２を採る。

〔本構成１〕
図１（ｂ）において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機１００は、同一アンテナサイズのアンテナ装置１１１〜１１３（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３）と、同一アンテナサイズのアンテナ装置１１１〜１１３（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３）にそれぞれ接続する第１の無線部１２１（ＲＦ１）、第２の無線部１２２（ＲＦ２）及び第３の無線部１２３（ＲＦ３）とを備える。

アンテナ装置１１１〜１１３（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＡＮＴ３）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）に、そのままのアンテナ入力インピーダンス状態で接続する構成を採るためアンテナサイズは同一又は略同一ＡＮＴ１≒ＡＮＴ２≒ＡＮＴ３である。

第１の無線部１２１（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部１２２（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２、第３の無線部１２３３（ＲＦ３）は、使用周波数ｆ３の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ３である。

第１の無線部１２１（ＲＦ１）、第２の無線部１２２（ＲＦ２）及び第３の無線部１２３（ＲＦ３）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ複数の無線回路である。

本構成１では、
ｆ１＜ｆ２＜ｆ３及びＺ１≠Ｚ２≠Ｚ３の場合、
アンテナサイズは、ＡＮＴ１≒ＡＮＴ２≒ＡＮＴ３にできる可能性がある。

また、アンテナ間のアイソレーションも確保しやすい。

具体的な例として、
ｆ１＜ｆ２＜ｆ３の場合、Ｚ１＜Ｚ２＜Ｚ３とする。

〔本構成２〕
図１（ｃ）において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機１００Ａは、単一のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と、単一のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）にそれぞれ接続する第１の無線部１２１（ＲＦ１）、第２の無線部１２２（ＲＦ２）及び第３の無線部１２３（ＲＦ３）とを備える。

アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）が、Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３を満たすことを条件として、そのままのアンテナ入力インピーダンス状態で接続する。

第１の無線部１２１（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部１２２（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２、第３の無線部１２３（ＲＦ３）は、使用周波数ｆ３の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ３である。

第１の無線部１２１（ＲＦ１）、第２の無線部１２２（ＲＦ２）及び第３の無線部１２３（ＲＦ３）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ複数の無線回路である。

本構成２では、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）が、Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３を満たすとき、各ＲＦ間の結合量を低減することができる。このため、Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３を満たすことを条件として、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は１つで構成することができ、回路構成をより簡素化することができる。

（実施の形態１）
図２は、上記基本的な考えに基づく本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図である。図１と同一構成部分には同一符号を付している。

図２において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機１００は、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と、第１の無線部１２１（ＲＦ１）、第２の無線部１２２（ＲＦ２）及び第３の無線部１２３（ＲＦ３）と、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）との接続を切替える切替部１３０とを備えて構成される。

アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）が、Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３を満たすことを条件として、そのままのアンテナ入力インピーダンス状態で接続する。

第１の無線部１２１（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部１２２（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２、第３の無線部１２３（ＲＦ３）は、使用周波数ｆ３の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ３である。

第１の無線部１２１（ＲＦ１）、第２の無線部１２２（ＲＦ２）及び第３の無線部１２３（ＲＦ３）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ複数の無線回路である。

第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）が、Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３を満たすとき、各ＲＦ間の結合量を低減することができる。このため、Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３を満たすことを条件として、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は１つで構成することができ、回路構成をより簡素化することができる。

第１の無線部１２１（ＲＦ１）は、入力インピーダンスＺ１（２５Ω系）を入力インピーダンスＺ０（基本５０Ω系）にインピーダンス変換する変換部１２１Ａと、入力インピーダンスＺ０（５０Ω系）で使用周波数ｆ１（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波を受信する無線部１２１Ｂとからなる。無線部１２１Ｂは、例えばＴＶチューナである。

第２の無線部１２２（ＲＦ２）は、入力インピーダンスＺ０（５０Ω系）で使用周波数ｆ２（８３０〜２１７０ＭＨｚ）の電波を送受信するＦＯＭＡ（登録商標）無線部である。

第３の無線部１２３（ＲＦ３）は、入力インピーダンスＺ３（７５Ω系）を入力インピーダンスＺ０（基本５０Ω系）にインピーダンス変換する変換部１２３Ａと、入力インピーダンスＺ０（５０Ω系）で使用周波数ｆ３（２４００〜２４８５ＭＨｚ）の電波を送受信する無線部１２３Ｂとからなる。無線部１２３Ｂは、例えば使用周波数ｆ３（２４００〜２４８５ＭＨｚ）の電波を送受信するBluetooth（登録商標）無線部である。

変換部１２１Ａ及び変換部１２３Ａは、コイル、コンデンサ及び／又は抵抗を用いた整合回路から構成され、入力インピーダンスＺ１（２５Ω系）又は入力インピーダンスＺ３（７５Ω系）を、入力インピーダンスＺ０（基本５０Ω系）にインピーダンス変換する。

切替部１３０は、１本のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）の給電を、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）で分けて使うように、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）を第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）のいずれかに接続する切り替えを行う。

以下、上述のように構成されたアンテナ装置に接続する携帯無線機１００の動作について説明する。

図３は、アンテナ装置１１０に接続する携帯無線機１００の第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。入力インピーダンス特性は、原点を中心とした単位円に収まり、横軸が伝送線路の抵抗成分、単位円の上部が正のリアクタンス成分、単位円の下部が負のリアクタンス成分である。

第２の無線部１２２（５０Ω系）の入力インピーダンスを図３の中心にとるとき（図３のＦＯＭＡ（登録商標）参照）、第１の無線部１２１（２５Ω系）は伝送線路の左に（図３のＴＶ参照）、第３の無線部１２３（７５Ω系）は伝送線路の右に表され（図３のＢＴ参照）、給電回路側から見たアンテナ装置１１０側のインピーダンス、すなわちアンテナの入力インピーダンスＺは図中太線で示される。

〔全体動作〕
携帯無線機１００は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３（Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３）を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３を備え、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３は、切替部１３０を介して１つのアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）に接続される。

切替部１３０は、図示しない制御部からの制御信号を受けて内部スイッチを切り替え、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）を第１乃至第３の無線部１２１〜１２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）のいずれかに接続する。このとき、図２ａ．に示すように、入力インピーダンスの規定点から見ると、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は、異なる入力インピーダンスＺ１（２５Ω系），Ｚ２（５０Ω系），Ｚ３（７５Ω系）を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３に、そのままのアンテナ入力インピーダンス状態で接続される。すなわち、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は、従来必要であった複雑なアンテナ整合回路を介在させることなく、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３に直接接続することができる。

また、切替部１３０の切り替えにより、１本のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）の給電を、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３に分配することができる。

ここで、図２ｂ．に示すように、アンテナ装置１１０に接続する携帯無線機１００の第１乃至第３の無線部１２１〜１２３は、使用周波数が低い順に入力インピーダンスも低くする。本実施の形態では、使用周波数ｆ１（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波を受信する第１の無線部１２１は、入力インピーダンスＺ１（２５Ω系）に、使用周波数ｆ２（８３０〜２１７０ＭＨｚ）の電波を受信する第２の無線部１２２は、入力インピーダンスＺ２（５０Ω系）に、使用周波数ｆ３（２４００〜２４８５ＭＨｚ）の電波を受信する第３の無線部１２３は、入力インピーダンスＺ３（７５Ω系）にそれぞれ設定する。使用周波数が低い順に入力インピーダンスも低くする理由は、アンテナサイズが一定であれば、周波数が低いほど放射抵抗は低くなりやすいという現象を利用したことによる。携帯無線機１００は、使用周波数が低い順に入力インピーダンスを低くした第１乃至第３の無線部１２１〜１２３を備えているので、上述した理由によってアンテナサイズを略一定にすることができ、従って第１乃至第３の無線部１２１〜１２３に対して、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は１本で済む。

本実施の形態では、１本のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）の給電を、切替部１３０の切り替えにより、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３に分配している。この態様が好ましいが、使用周波数が低い順に入力インピーダンスも低くした第１乃至第３の無線部１２１〜１２３を用いることで、放射抵抗を低下させつつ整合状態を所定の許容範囲に保つことも可能である。この場合、実装条件又は要求仕様によっては、切替部１３０を省くことができ、切替部１３０を切り替え制御する制御部（図示略）の削減と相まって、より一層の装置の簡素化とコスト低減を図ることができる。なお、後述する実施の形態３では、切替部１３０を省略した例について説明する。特性向上のためには本実施の形態のように切替部１３０を設ければよい。

以上のように、本実施の形態によれば、アンテナ装置１１０と、異なる周波数帯域を使用する第１乃至第３の無線部１２１〜１２３と、アンテナ装置１１０と第１乃至第３の無線部１２１〜１２３との接続を切替える切替部１３０とを備え、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３の入出力端部における入力インピーダンスを、使用周波数が低い順に入力インピーダンスも低くなるように互いに所定値（例えば１０Ω）以上異なる構成としたので、以下の効果を得ることができる。

（１）アンテナ装置１１０に、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３を接続することで、通常すべての使用帯域で一定の入力インピーダンス（５０Ω系）に合わせるために必要な複雑な整合回路を簡素化することができるため、部品点数削減による小型化／コストダウンが可能となる。

（２）アンテナ装置１１０に、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３を接続することで、通常すべての使用帯域で一定の入力インピーダンス（５０Ω系）に合わせるために必要なアンテナサイズ（放射抵抗ＵＰ）を小型化することができるため、アンテナサイズ小型化によるセット全体の小型化が可能となる。

（３）使用周波数が低い順に入力インピーダンスも低くなるように構成したので、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３に対して、アンテナサイズを略同等にすることができることから、アンテナ装置１１０は１本で済む効果がある。

（４）アンテナ装置１１０に、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１乃至第３の無線部１２１〜１２３を接続することで、第１乃至第３の無線部１２１〜１２３を同時動作時に必要な低相関（高アイソレーション）を実現できるため、同時動作時の無線特性（アンテナ含む）の向上を図ることが可能になる。

（実施の形態２）
実施の形態１は、第１及び第３の無線部１２１，１２３が、入力インピーダンスＺ１，Ｚ３を入力インピーダンスＺ０にインピーダンス変換する変換部１２１Ａ及び変換部１２３Ａを内部に組み込んだ構成となっている。

実施の形態２は、変換部を内部に組み込むことなく、各無線部が異なる入力インピーダンス持つ構成例について説明する。

図４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図４において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機２００は、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１の無線部２２１（ＲＦ１）、第２の無線部２２２（ＲＦ２）及び第３の無線部２２３（ＲＦ３）と、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）との接続を切替える切替部１３０とを備えて構成される。

アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）が、Ｚ１≠Ｚ２≠Ｚ３を満たすことを条件として、そのままのアンテナ入力インピーダンス状態で接続する。

第１の無線部２２１（ＲＦ１）は、例えば入力インピーダンスＺ１（２５Ω系）で使用周波数ｆ１（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波を受信するＴＶチューナである。

第２の無線部２２２（ＲＦ２）は、例えば入力インピーダンスＺ２（５０Ω系）で使用周波数ｆ２（８３０〜２１７０ＭＨｚ）の電波を送受信するＦＯＭＡ（登録商標）無線部である。

第３の無線部２２３（ＲＦ３）は、例えば入力インピーダンスＺ３（７５Ω系）で使用周波数ｆ３（２４００〜２４８５ＭＨｚ）の電波を送受信するBluetooth（登録商標）無線部である。

第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）は、内部の線路のインピーダンスを変えることにより、それぞれ異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を持つ。

以下、線路の特性インピーダンス（入力インピーダンス）について説明する。

まず、第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）内の線路の特性インピーダンスを変える方法について述べる。

第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）は、主に線路（パターン）、集中定数要素（コイル、コンデンサ、抵抗等）及び半導体素子（トランジスタ、ＩＣ等）から構成される。

図５は、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを説明する図である。

図５において、回路基板の基材２５０上にマイクロストリップ線路２６０が形成されている。基材２５０の比誘電率εr、基材２５０厚ｈ、マイクロストリップ線路２６０の伝送線路幅ｗ、伝送線路厚ｔとすると、特性インピーダンスＺ_０は、次式（１）で示される。

上記式（１）のパラメータ（ｗ，ｔ，ｈ，εr）を調整することで、マイクロストリップ線路２６０の特性インピーダンスＺ０を変更することができる。本実施の形態では、第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）内の基材２５０及びマイクロストリップ線路２６０のパラメータ（ｗ，ｔ，ｈ，εr）を調整することで、それぞれ異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を有する無線部を構成する。一般に、無線部内の半導体素子の入力インピーダンスは、プロセス上の問題や特性改善のために、元々基本５０Ωとは異なるインピーダンスを持っている。従来では、アンテナ装置及び他の回路との整合をとるため、集中定数を用いて基本５０Ωに整合を取っていた。本実施の形態では、半導体素子の入力インピーダンスを、集中定数を用いて基本５０Ωに整合させるのではなく、上記パラメータ（ｗ，ｔ，ｈ，εr）及び集中定数を用いて、第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）が、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３を有するように構成する。

次に、第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）にリアクタンス成分を持たせる方法について述べる。

無線部にリアクタンス成分を持たせることで、図３に示すようにスミスチャート上で入力インピーダンスＺの調整が可能になる。

第１乃至第３の無線部２２１〜２２３（ＲＦ１〜ＲＦ３）にリアクタンス成分を持たせるためには、図５において、マイクロストリップ線路２６０の伝送線路幅ｗを調整する。例えば、５０Ω線路に対して、マイクロストリップ線路２６０の伝送線路幅ｗを広げることで容量性の線路に変更することができる。また、半導体素子の構成上、既に適当なリアクタンス成分を有する場合もある。

このように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、第１乃至第３の無線部２２１〜２２３は、アンテナ装置１１０に対して異なる入力インピーダンスを持つため、アンテナ装置１１０は１本で済むとともに、複数の無線帯域に対応させるために必要な複雑な整合回路を簡素化することができ、複数の無線帯域に対応させるために必要なアンテナサイズを小型化することができる。

また、変換部を携帯無線機内部に組み込むことなく入力インピーダンスを変えているため、無線部は変換部が不要になる効果がある。

（実施の形態３）
実施の形態３は、入力インピーダンスＺ１，Ｚ２の組み合わせの変形例について説明する。

簡略化のため、入力インピーダンスＺ１，Ｚ２を持つ第１の無線部（ＲＦ１）及び第２の無線部（ＲＦ２）について説明する。実施の形態１，２と同様に、入力インピーダンスＺ３を持つ第３の無線部（ＲＦ３）、またそれ以外の無線部が接続される構成でもよい。また、実施の形態３の変形例１〜３では、切替部を省略した例について説明するが、特性向上のためには実施の形態１，２のように切替部１３０を設ければよい。変形例４は、切替部１３０を設けた例である。

〔変形例１〕
図６は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図である。図１（ｃ）と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図６において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機３００は、単一のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と、単一のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）にそれぞれ接続する第１の無線部３２１（ＲＦ１）及び第２の無線部３２２（ＲＦ２）とを備える。

アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２を持つ第１及び第２の無線部３２１，３２２（ＲＦ１，ＲＦ２）が、Ｚ１≠Ｚ２を満たすことを条件として、そのままのアンテナ入力インピーダンス状態で接続する。

第１の無線部３２１（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部３２２（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２である。

第１の無線部３２１（ＲＦ１）の使用周波数ｆ１及び入力インピーダンスＺ１と第２の無線部３２２（ＲＦ２）の使用周波数ｆ２及び入力インピーダンスＺ２には、以下の条件を設定する。

条件：ｆ１≠ｆ２ Ｚ１≠Ｚ２
上記入力インピーダンスＺ１とＺ２は、Ｚ１≠Ｚ２であることに加えて所定値以上異なることが好ましい。この所定値は、例えば１０Ωである。

第１及び第２の無線部３２１，３２２（ＲＦ１，ＲＦ２）が、Ｚ１≠Ｚ２を満たすとき、各ＲＦ間の結合量を低減することができる。さらに、Ｚ１とＺ２とが所定値（例えば１０Ω）以上異なることが好ましく、この場合、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）は１つで構成することができ、回路構成をより簡素化することができる。

〔変形例２〕
図７は、実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図である。

図７において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機３００Ａは、単一のアンテナ装置１１０Ａ（ＡＮＴ）と、単一のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）にそれぞれ接続する第１の無線部３２１Ａ（ＲＦ１）及び第２の無線部３２２Ａ（ＲＦ２）とを備える。

第１の無線部３２１Ａ（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部３２２Ａ（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２である。

アンテナ装置１１０Ａ（ＡＮＴ）の入力インピーダンスと第１及び第２の無線部３２１Ａ，３２２Ａ（ＲＦ１，ＲＦ２）の入力インピーダンスＺ１，Ｚ２とは、それぞれの動作周波数において略複素共役となる条件を設定する。

すなわち、アンテナ装置１１０Ａ（ＡＮＴ）の入力インピーダンスＺａｎｔを次式（２）で示し、第１及び第２の無線部３２１Ａ，３２２Ａ（ＲＦ１，ＲＦ２）の入力インピーダンスＺ１，Ｚ２を次式（３）で示すとき、以下の条件で複素共役をとる。

Ｚａｎｔ（ｆ）＝Ｒａｎｔ１＋ｊＸａｎｔ１ ＊ｆ＝ｆ１
Ｒａｎｔ２＋ｊＸａｎｔ２ ＊ｆ＝ｆ２ …（２）
Ｚ１（ｆ１）＝Ｒ１＋ｊＸ１ ＊ｆ＝ｆ１
Ｚ２（ｆ２）＝Ｒ２＋ｊＸ２ ＊ｆ＝ｆ２ …（３）
条件：
・Ｒａｎｔ１≒Ｒ１，Ｘａｎｔ１≒−Ｘ１ ＊ｆ＝ｆ１
・Ｒａｎｔ２≒Ｒ２，Ｘａｎｔ２≒−Ｘ２ ＊ｆ＝ｆ２
このように、本実施の形態によれば、アンテナ装置１１０Ａの入力インピーダンスに対応する第１及び第２の無線部３２１Ａ，３２２Ａの入力インピーダンスＺ１，Ｚ２を適切に設定することができる。

〔変形例３〕
図８は、実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図である。図１（ｃ）と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図８において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機３００Ｂは、単一のアンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と、単一のアンテナ装置１１０Ｂ（ＡＮＴ）にそれぞれ接続する第１の無線部３２１Ｂ（ＲＦ１）及び第２の無線部３２２Ｂ（ＲＦ２）とを備える。

第１の無線部３２１Ｂ（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部３２２Ｂ（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２である。

アンテナ装置１１０Ｂ（ＡＮＴ）は、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２を持つ第１及び第２の無線部３２１Ｂ，３２２Ｂ（ＲＦ１，ＲＦ２）が、Ｚ１≠Ｚ２を満たすことを条件として、そのままのアンテナ入力インピーダンス状態で接続する。

第１の無線部３２１Ｂ（ＲＦ１）は、使用周波数ｆ１の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ１、第２の無線部３２２Ｂ（ＲＦ２）は、使用周波数ｆ２の電波を送受信し、入力インピーダンスはＺ２である。

第１の無線部３２１Ｂ（ＲＦ１）の使用周波数ｆ１及び入力インピーダンスＺ１と第２の無線部３２２Ｂ（ＲＦ２）の使用周波数ｆ２及び入力インピーダンスＺ２には、以下の条件を設定する。

条件：ｆ１≠ｆ２ Ｚ１≠Ｚ２
・ｆ１＜ｆ２場合、Ｚ１＜Ｚ２
・ｆ１＞ｆ２場合、Ｚ１＞Ｚ２
アンテナサイズが一定であれば、周波数が低いほど放射抵抗は低くなりやすいため、それに伴って入力インピーダンスも低くすることでアンテナと回路側との不整合損失を減少させることができる。

〔変形例４〕
図９は、実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図９において、異なる周波数帯域を使用する携帯無線機３００Ｃは、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と、異なる入力インピーダンスＺ１，Ｚ２を持つ第１の無線部３２１Ｃ（ＲＦ１）及び第２の無線部３２２Ｃ（ＲＦ２）と、アンテナ装置１１０（ＡＮＴ）と第１及び第２の無線部３２１Ｃ，３２２Ｃ（ＲＦ１，ＲＦ２）との接続を切替える切替部１３０Ｃとを備えて構成される。

切替部１３０Ｃは、第１の無線部３２１Ｃとアンテナ装置１１０の接続と、第２の無線部３２２Ｃとアンテナ装置１１０との接続とを切り替える。

このように、切替部１３０により１本のアンテナ装置１１０の給電を分けて使うことにより、不整合損失などを防止することができ、図６乃至図８の携帯無線機３００，３００Ａ，３００Ｂに比べより一層の特性向上が期待できる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

複数の無線部を有する携帯無線機であればどのような装置にも適用できる。例えば、携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）は勿論のこと、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末、ノート型パソコン等の情報処理装置にも適用可能である。

また、上記各実施の形態において、使用周波数帯は、ＤＴＶ帯域に限らずどのような帯域でもよい。複数の周波数帯に対応した携帯無線機として、日本では９００ＭＨｚ帯を使用するＰＤＣ（Personal Digital Cellular）と２ＧＨｚ帯を使用するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）とを併用できる携帯無線機が商品化されている。海外でも９００ＭＨｚ帯を使用するＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）と、１．８ＧＨｚ帯を使用するＤＣＳ（Digital Communication System）と、１．９ＧＨｚ帯を使用するＰＣＳ（Personal Communication Services）、２ＧＨｚ帯を使用するＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）とを併用できる携帯無線機が商品化されている。例えば、第１周波数帯が２ＧＨｚのシングルバンドであり、第２周波数帯が９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯及び１．９ＧＨｚ帯の３バンドである場合でもよい。

また、上記各実施の形態では、携帯無線機という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、携帯電話機、無線通信装置等でもよいことは勿論である。

また、上記携帯無線機を構成する各回路部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。

本発明に係る携帯無線機は、アンテナ装置に接続される複数の無線部を有する小型化に適した携帯無線機を提供できる。また、複数のアンテナを必要とせず、シンプルな回路構成で、筐体の小型化、製造コストの削減を図ることが可能となる。さらに、携帯無線機の無線通信性能の高性能化に有用である。

本発明の基本的な考え方を説明する図 本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図 上記実施の形態１に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の入力インピーダンス特性を示すスミス線図 本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図 マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを説明する図 本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図 上記実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図 上記実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図 上記実施の形態３に係るアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図 従来のアンテナ装置に接続する携帯無線機の無線部の構成を示す図 従来のインピーダンス整合回路部の構成を示す図

符号の説明

１００，１００Ａ，２００，３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ 携帯無線機
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１１〜１１３ アンテナ装置
１２１，２２１，３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｃ 第１の無線部（ＲＦ１）
１２１Ａ 変換部
１２１Ｂ 無線部
１２２，２２２，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２２Ｃ 第２の無線部（ＲＦ２）
１２３，２２３ 第３の無線部（ＲＦ３）
１３０ 切替部
２５０ 基材
２６０ マイクロストリップ線路

Claims (4)

1. 第１の無線部と、
   前記第１の無線部と通信電力の動作周波数が異なる第２の無線部と、
   前記第１の無線部と前記第２の無線部に接続されるアンテナとを備え、
   前記第１の無線部と前記第２の無線部とは、無線電力を出力又は入力する入出力端部における入力インピーダンスが、所定値以上異なる携帯無線機。
2. 前記アンテナの入力インピーダンスと前記第１及び前記第２の無線部の入出力端部における入力インピーダンスとが、前記第１及び第２の無線部のそれぞれの動作周波数において略複素共役となる請求項１記載の携帯無線機。
3. 前記第１の無線部は、前記第２の無線部よりも通信電力の動作周波数が高く、
   前記第１の無線部の入力インピーダンスは、前記第２の無線部の入力インピーダンスよりも高い請求項１記載の携帯無線機。
4. 前記アンテナと前記第１の無線部又は前記第２の無線部との接続を切り替える切替部を備える請求項１記載の携帯無線機。
   

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