JP2009141723A

JP2009141723A - 非接触無線通信装置、非接触無線通信アンテナの共振周波数の調整方法及び携帯端末装置

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Publication number: JP2009141723A
Application number: JP2007316548A
Authority: JP
Inventors: Kanjiro Shimizu; 貫二郎清水; Toshiyuki Takahashi; 俊行高橋
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: CN101453234B; EP2068272B1; US20090146892A1; EP2068272A1; US8260200B2; JP4974171B2; CN101453234A; TW200943193A

Abstract

【課題】非接触無線通信アンテナの共振周波数の全体的な帯域幅（管理幅）を広げ、共振周波数の調整を容易化する。
【解決手段】非接触無線通信アンテナ１１に接続された共振コンデンサの共振容量を変化させて共振周波数を調整する調整用回路と、共振周波数を低い方へシフトする共振周波数シフト回路６０と、調整用回路の制御状態に応じて共振周波数シフト回路６０をオンオフ制御する選択回路６３を設ける。選択回路６３は、調整用回路の設定値が低い場合には共振周波数シフト回路６０をオフ制御し、調整用回路の設定値が高い場合には共振周波数シフト回路６０をオン制御する。これにより、調整用回路の設定値が低い場合における共振周波数の下限値をそのままの周波数とした状態で、調整用回路の設定値が高い場合に低くなる共振周波数の上限値を引き上げることができ、共振周波数の管理幅を広げ、共振周波数の調整を容易化することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、例えば携帯電話機、ＰＨＳ電話機（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ装置（Personal Digital Assistant）、携帯ゲーム機、ノート型のパーソナルコンピュータ装置等の携帯機器に適用して好適な非接触無線通信装置、非接触無線通信アンテナの共振周波数の調整方法及び携帯端末装置に関する。

特開２００６−２３７７８２号の公開特許公報（特許文献１）に、少ない占有体積で設けることが可能であり、また、機器の表側に設けた場合及び機器の裏側に設けた場合で、それぞれ同等の通信距離を得ることを可能とした非接触通信部を備えた携帯情報端末が開示されている。

この携帯情報端末の場合、電磁結合により非接触で外部機器から電力供給を受けて該外部機器と信号を授受する非接触通信部のアンテナを、板状もしくは棒状の芯材に線材を巻回して構成し、このアンテナ部を携帯情報端末の端面近傍に厚さ方向に配置している。これにより、少ない占有体積で携帯情報端末の裏表で同等の通信距離を得ることが可能となっている。

特開２００６−２３７７８２号公報（第４頁：図１、図２）

しかし、この特許文献１に開示されている携帯情報端末は元より、携帯機器は、生産時における各機器に対する部品組み込み精度のばらつきや、非接触通信部のアンテナを構成する各電気・電子部品の特性のばらつき等によって、該アンテナの共振周波数にばらつきが発生する問題がある。そして、この共振周波数にばらつきが生ずると、図１４に示すように規格で定められた通信可能距離内であるにもかかわらず、非接触無線通信が不可となる通信不可領域が発生することもあり、好ましいことではない。

図１４に示すように共振周波数を狭い範囲で設定（管理）することで、上記通信不可領域の発生を防止することも理論上可能であるが、実際には、上記部品組み込み精度のばらつきや各電気・電子部品の特性のばらつき等により、このような狭い範囲で共振周波数を管理して携帯機器を製造することは困難である。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、非接触通信部のアンテナの共振周波数を、部品組み込み精度のばらつきや各電気・電子部品の特性のばらつきを吸収して簡単に所定の共振周波数に調整可能とすることで、通信不可領域の発生を防止することができ、また、機器の製造を容易化することができるような非接触無線通信装置、非接触無線通信アンテナの共振周波数の調整方法及び携帯端末装置の提供を目的とする。

本発明に係る非接触無線通信装置は、電磁結合により非接触で外部機器から電力供給を受けて該外部機器との間で信号の送受信を行う非接触無線通信装置であって、上述の課題を解決するための手段として、
非接触無線通信アンテナと、
上記非接触無線通信アンテナに対して並列に接続され、該非接触無線通信アンテナで所定の共振周波数を得るための共振コンデンサと、
上記共振コンデンサの共振容量を変化させて上記共振周波数を調整する共振周波数調整手段と、
上記共振周波数調整手段における、上記共振コンデンサの共振容量の変化量を制御する容量変化量制御手段と、
上記非接触無線通信アンテナの共振周波数をシフトする共振周波数シフト手段と、
上記容量変化量制御手段による上記共振コンデンサの共振容量の変化量に応じて、上記共振周波数シフト手段をオンオフ制御するオンオフ制御手段と
を有する。

また、本発明に係る非接触無線通信アンテナの共振周波数の調整方法は、電磁結合により非接触で外部機器から電力供給を受けて該外部機器との間で信号の送受信を行う非接触無線通信装置における、非接触無線通信アンテナの共振周波数の調整方法であって、上述の課題を解決するための手段として、
共振周波数調整手段が、上記非接触無線通信アンテナに対して並列に接続され、該非接触無線通信アンテナで所定の共振周波数を得るための共振コンデンサの共振容量を変化させて上記共振周波数を調整するステップと、
オンオフ制御手段が、上記非接触無線通信アンテナの共振周波数をシフトする共振周波数シフト手段を、上記共振コンデンサの共振容量の変化量に応じてオンオフ制御するステップと
を有する。

また、本発明に係る携帯端末装置は、電磁結合により非接触で外部機器から電力供給を受けて該外部機器との間で信号の送受信を行う非接触無線通信手段を備えた携帯端末装置であって、上述の課題を解決するための手段として、
上記非接触無線通信手段が、
非接触無線通信アンテナと、
上記非接触無線通信アンテナに対して並列に接続され、該非接触無線通信アンテナで所定の共振周波数を得るための共振コンデンサと、
上記共振コンデンサの共振容量を変化させて上記共振周波数を調整する共振周波数調整手段と、
上記共振周波数調整手段における、上記共振コンデンサの共振容量の変化量を制御する容量変化量制御手段と、
上記非接触無線通信アンテナの共振周波数をシフトする共振周波数シフト手段と、
上記容量変化量制御手段による上記共振コンデンサの共振容量の変化量に応じて、上記共振周波数シフト手段をオンオフ制御するオンオフ制御手段と
を有する。

このような本発明は、共振周波数調整手段が、非接触無線通信アンテナに接続された共振コンデンサの共振容量を変化させて、該非接触無線通信アンテナの共振周波数を所望の共振周波数に調整すると共に、オンオフ制御手段が、上記非接触無線通信アンテナの共振周波数をシフトする共振周波数シフト手段を、上記共振コンデンサの共振容量の変化量に応じてオンオフ制御する。これにより、共振周波数の管理幅を広げ、共振周波数の調整を容易化したうえで、良好な通信特性を得ることができる。

本発明は、部品組み込み精度のばらつきや各電気・電子部品の特性のばらつき等が発生している場合でも、これらのばらつきを吸収して非接触無線通信アンテナの共振周波数を所定の共振周波数に簡単に調整することができる。このため、共振周波数のばらつきを防止することができ、通信不可領域の発生を防止することができる。また、共振周波数を簡単に調整することができることから、機器の製造を容易化することができる。

本発明は、非接触無線通信部を備えた携帯電話機に適用することができる。

［第１の実施の形態］
〔携帯電話機の構成〕
この本発明の第１の実施の形態となる携帯電話機は、図１に示すように基地局との間で無線通信を行うアンテナ１及び通信回路２と、着信音や受話音声等の音響出力を得るためのスピーカ部３と、送話音声を集音するマイクロホン部４と、画像（動画像、静止画像等）や文字等を表示するための表示部５と、文字等の入力操作や所望のメニューの選択操作等を行うための操作部６と、発着信等を光で知らせるための発光部７（LED：Light Emitting Diode）と、所望の被写体の静止画像或いは動画像を撮像するためのカメラ部８と、当該携帯電話機の筐体を振動させて発着信等をユーザに知らせるためのバイブレーションユニット９と、現在時刻をカウントするタイマ１０とを有している。

また、この携帯電話機は、リーダライタ等の外部機器との間で、電磁結合により非接触的に信号の送受信を行う非接触通信アンテナ１１及び非接触無線通信部１２と、基地局を介した無線通信処理を行うための通信処理プログラム（コミュニケーションプログラム）や非接触無線通信部１２における非接触無線通信制御を行うための非接触無線通信プログラムの他、各種アプリケーションプログラムや、これら各アプリケーションプログラムで取り扱われる各種データ（コンテンツ）等が記憶されたメモリ１３と、当該携帯電話機全体を制御する制御部１４とを有している。

上記非接触通信アンテナ１１としては、送受信兼用の一つ、若しくは周波数調整用の副同調アンテナを兼ね備えた２アンテナ構造でもよい。また、例えばループ型、２アンテナループ型、フェライト型等のアンテナを用いることができる。

メモリ１３には、カメラ部８の撮像制御や、カメラ部８で撮像され、或いはネットワークや入力端子を介して取り込まれた動画像、静止画像のビューワ機能を有するカメラ制御プログラムと、電子メールの作成や送受信を制御するための電子メール管理プログラムと、ユーザのスケジュールが登録されたスケジュール帳の管理を行うためのスケジュール帳管理プログラムと、インターネット等の所定のネットワーク上のＷｅｂサイトの閲覧等を行うためのＷｅｂブラウジングプログラムと、電話帳の管理を行うための電話帳管理プログラムと、音楽コンテンツの再生を行うための音楽プレーヤプログラムとが記憶されている。

また、メモリ１１には、ユーザの所望のスケジュールが登録されるスケジュール帳と、ユーザの知人や友人等の静止画像、電話番号、電子メールアドレス、誕生年月日等が登録された電話帳と、音楽プレーヤプログラムに基づいて再生される音楽コンテンツと、カメラ制御プログラムのビューワ機能に基づいて再生される静止画像コンテンツ及び動画像コンテンツと、送受信された電子メールコンテンツと、電話及び電子メールの発着信履歴等が記憶されている。

〔非接触無線通信部の構成〕
図２に、非接触無線通信部１２のブロック図を示す。非接触無線通信部１２は、非接触無線通信に対応するリーダライタ及びＲＦＩＤカード（RFID：Radio Frequency Identification）として機能するようになっている。具体的には、リーダライタの送信ブロックとして機能する場合、非接触無線通信部１２は、非接触無線通信アンテナ１１、同調部４１、フィルタ４２、ＲＦＩＤＬＳＩ４３で構成される。そして、この場合、ＲＦＩＤＬＳＩ４３は、ドライブ回路４４及び変調回路４５の他、無線通信プロトコルの上位レイヤを実現するＭＰＵシステム、不揮発メモリ等で構成される。なお、各回路はＬＳＩ化することなく、ディスクリート回路で構成してもよい。

また、非接触無線通信部１２は、リーダライタ及びＲＦＩＤカードの受信ブロックとして機能する場合、非接触無線通信アンテナ１１、同調部４１、フィルタ４６及びＲＦＩＤＬＳＩ４３で構成される。この場合、ＲＦＩＤＬＳＩ４３は、ＡＳＫ変調（ASK：Amplitude Shift Keying）された応答データを増幅するためのアンプ、波形整形用のフィルタと、データを取り出すための復調部４７、及びリーダライタから受けた搬送波のクロックを抽出する回路等で構成される。

また、非接触無線通信部１２は、ＲＦＩＤカードとして機能した際に、リーダライタ側に応答を返すときは、負荷ＳＷ部４８で負荷のオン／オフを繰り返すことで変調をかける。これにより、上記変調波形がリーダライタ側のアンテナでインピーダンス変化として見え、電圧の振幅差として伝達されるようになっている。

同調部４１は、非接触無線通信アンテナ１１のインダクタンス成分と合わせて、非接触無線通信用の例えば１３．５６ＭＨｚの共振周波数を得るための所定容量のコンデンサとなっている。この同調部４１には、上記コンデンサの容量を変化させることで共振周波数を調整する調整用回路５０が設けられている。

（同調部及び調整回路の構成）
図３に、同調部４１及び調整用回路５０の回路図を示す。この図３からわかるように、同調部４１は、非接触無線通信アンテナ１１に対して並列に接続されたコンデンサとなっている。また、調整用回路５０は、第１及び第２のコンデンサ５１、５２と、第１及び第２のＦＥＴ５３、５４（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）とで構成されている。

具体的には、非接触無線通信アンテナ１１の陽極側は、ＲＦＩＤＬＳＩ４３の陽極側の受信端子４３ａに接続されると共に、直流成分除去用のコンデンサであるフィルタ４６を介してＲＦＩＤＬＳＩ４３の陽極側の送信端子４３ｂに接続されている。また、非接触無線通信アンテナ１１の陰極側は、ＲＦＩＤＬＳＩ４３の陰極側の受信端子４３ｃに接続されると共に、直流成分除去用のコンデンサであるフィルタ４２を介してＲＦＩＤＬＳＩ４３の陰極側の送信端子４３ｄに接続されている。

同調部４１であるコンデンサ（以下、共振コンデンサ４１という。）は、非接触無線通信アンテナ１１に対して並列に接続されており、このコンデンサに対して、調整用回路５０の第１及び第２のコンデンサ５１、５２の一端がそれぞれ直列に接続されている。第１のコンデンサ５１の他端は、第１のＦＥＴ５３のソースに接続されており、この第１のＦＥＴ５３のドレインは接地されている。また、第２のコンデンサ５２の他端は、第２のＦＥＴ５４のソースに接続されており、この第２のＦＥＴ５４のドレインは接地されている。

第１及び第２のＦＥＴ５３、５４のゲートには、当該携帯電話機の出荷時（製造時或いは修理時でもよい。）に、図１に示す制御部１４から端子５５、５６を介して制御信号が供給されるようになっており、この制御信号により、該各ＦＥＴ５３、５４をオン／オフ制御することで、共振コンデンサ４１の共振容量を変化させて非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を調整するようになっている。

なお、一例ではあるが、この共振周波数の調整時に、共振コンデンサ４１の共振容量をリニアに変化させることが可能となるように、第１及び第２のコンデンサ５１、５２の容量比は「１：２」の容量比となっている。

［共振周波数の調整動作］
次に、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数の調整動作を説明する。この共振周波数の調整は、当該実施の形態の携帯電話機の出荷時、製造時、修理時等の、当該携帯電話機が組み上がった状態で行われる。当該調整を行う技術者は、図１に示す制御部１４から「００」、「１０」、「０１」、「１１」の制御信号（＝「０」〜「３」の４パターンの制御信号）を、図３に示す端子５５、５６を介して各ＦＥＴ５３、５４に順次供給する。これにより、各ＦＥＴ５３、５４が、上記制御信号に応じてオン／オフ制御され、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数が変化する。

すなわち、「００」の制御信号を各ＦＥＴ５３、５４のゲートに供給することで、該各ＦＥＴ５３、５４を共にオフ制御すると、各コンデンサ５１、５２が、各ＦＥＴ５３、５４の寄生容量を介してグランドに接続されることになる。この場合、容量が比較的小さい寄生容量分が非接触無線通信アンテナ１１のインダクタンス（Ｌ）に対して並列に入ったように見える。

これに対して、「１１」の制御信号を各ＦＥＴ５３、５４にゲートに供給することで、該各ＦＥＴ５３、５４を共にオン制御すると、各コンデンサ５１、５２は、各ＦＥＴ５３、５４を介してグランドに接続される。この場合、各コンデンサ５１、５２の容量の和がそのまま非接触無線通信アンテナ１１のインダクタンス（Ｌ）に対して並列に入るため、上述の各ＦＥＴ５３、５４を共にオフ制御したときに対して、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数が低い方に大きくシフトする。

また、「１０」の制御信号を各ＦＥＴ５３、５４にゲートに供給することで、第１のＦＥＴ５３をオン制御し、第２のＦＥＴ５４をオフ制御すると、第２のコンデンサ５２の容量が非接触無線通信アンテナ１１のインダクタンス（Ｌ）に対して並列に入り、「０１」の制御信号を各ＦＥＴ５３、５４にゲートに供給することで、第１のＦＥＴ５３をオフ制御し、第２のＦＥＴ５４をオン制御すると、第１のコンデンサ５２の容量が非接触無線通信アンテナ１１のインダクタンス（Ｌ）に対して並列に入ることとなる。そして、上述のように第１のコンデンサ５１及び第２のコンデンサ５２の容量比は「１：２」に設定されているため、各ＦＥＴ５３、５４のゲートに供給する制御信号を「００」〜「１１」の間で変化させることで、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数が、図４に示すようにリニアに変化することとなる。

技術者は、所望の共振周波数が得られた際に供給した上記「００」、「０１」、「１０」、「１１」のいずれかの制御信号を、図１に示すメモリ１３にＦＥＴオン／オフ制御データとして記憶させる。以後、制御部１４は、このＦＥＴオン／オフ制御データに基づいて、固定的に各ＦＥＴ５３、５４をオン／オフ制御する。これにより、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数が、上述の調整された共振周波数に常に制御されることとなる。

［第１の実施の形態の効果］
以上の説明から明らかなように、この第１の実施の形態の携帯電話機は、非接触無線通信アンテナ１１に対して並列に接続された共振コンデンサ４１の共振容量を、調整用回路５０で変化させることで、非接触無線通信アンテナ１１の容量を電気的に調整する。

具体的には、調整用回路５０は、共振コンデンサ４１と接地との間に直列に接続された第１のコンデンサ５１及び第１のＦＥＴ５３と、同様に共振コンデンサ４１と接地との間に直列に接続された第２のコンデンサ５２及び第２のＦＥＴ５４を有している。そして、各ＦＥＴ５３、５４のゲートに供給する制御信号を「００」〜「１１」の間で変化させることで各ＦＥＴ５３、５４をオン／オフ制御し、共振コンデンサ４１の容量に対して第１のコンデンサ５１の容量及び（又は）第２のコンデンサ５２の容量を付加して、該共振コンデンサ４１の共振容量を変化させる。そして、この共振容量の変化に基づいて、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を変化させて、該非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を所望の共振周波数に調整する。

これにより、部品組み込み精度のばらつきや各電気・電子部品の特性のばらつき等が発生している場合でも、これらのばらつきを吸収して非接触無線通信アンテナの共振周波数を所定の共振周波数範囲内に簡単に調整することができる。このため、各携帯電話機毎の共振周波数を一律に調整して、該各携帯電話機毎の共振周波数のばらつきを防止することができるため、図５に示すように通信不可領域の発生を防止することができる。

また、部品組み込み精度のばらつきや各電気・電子部品の特性のばらつき等が発生している場合でも、これらのばらつきを吸収して非接触無線通信アンテナの共振周波数を所定の共振周波数に簡単に調整することができることから、部品組み込み精度のばらつきや各電気・電子部品の特性のばらつき等も黙認することができ、図５に示すように部品組み込み精度のばらつきや各電気・電子部品の特性のばらつき等の管理幅を広げることができ、また、各携帯電話機の製造の容易化を図ることができる。

また、第１のコンデンサ５１及び第２のコンデンサ５２の容量比を「１：２」に設定することで、各ＦＥＴ５３、５４に対して「００」〜「１１」の制御信号を供給した際に、非接触無線通信アンテナ１１の容量をリニアに変化させることができる。これにより、制御信号により調整する非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数もリニアに変化させることができ、当該非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数の調整を、より分かり易く簡単なものとすることができる（図４参照）。

なお、上述の実施の形態の説明では、２つのコンデンサ５１，５２及び２つのＦＥＴ５３、５４で共振コンデンサ４１の共振容量を４段階に変化させて非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を調整することとしたが、これは、一つのコンデンサ及び一つのＦＥＴで共振コンデンサ４１の共振容量を２段階に変化させて非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を調整するようにしてもよい。また、３つのコンデンサ及び３つのＦＥＴで共振コンデンサ４１の共振容量を８段階に変化させて非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を調整するようにしてもよい。すなわち、共振コンデンサ４１の共振容量を変化させるためのコンデンサ及びＦＥＴは、設計に応じた数に変更可能である。コンデンサ及びＦＥＴの数を増やすほど、共振周波数の細かな調整が可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態となる携帯電話機の説明をする。ＲＦＩＤＬＳＩ４３として平衡型受信方式のＲＦＩＤＬＳＩを用いた場合、非接触無線通信データを差動で受信することとなるため、非接触無線通信特性（Ｓ／Ｎ）を向上させるためには、なるべく非接触無線通信アンテナ１１の両端に励起される電圧を同レベルにすることが好ましい。

このため、図６に示すように共振コンデンサ４１の陰極側及び陽極側の両方に調整用回路５０を接続する。これにより、非接触無線通信アンテナ１１の励起電圧のバランスをとることができ、非接触無線通信特性の向上を図ることができる他、上述の第１の実施の形態の携帯電話機と同じ効果を得ることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態となる携帯電話機の説明をする。上述の第１及び第２の実施の形態の携帯電話機においては、共振コンデンサ４１の容量値を調整用回路５０で変化させて共振周波数を調整するものであったが、これらの場合、調整用回路５０の設定状態（ステート）によって特性が変化するおそれがある。例えば、上述の調整用回路５０を３つ設け、この３つの調整用回路５０を「０００」〜「１１１」の３ビットの制御信号により、計８つのステートに制御する場合において、各ステートにおける共振周波数を全て同じとなるように調整したとする。この場合、同一周波数であっても、各ステート毎に非接触無線通信アンテナ１１に接続される上記共振コンデンサ４１の容量値が異なるため、回路インピーダンスに差分が発生し、この結果、通信特性が変化し、使用可能な周波数帯域も各ステート毎に変化する。すなわち、共振周波数を管理するには良いのであるが、通信特性も同時に変化させてしまう問題がある。

このため、当該携帯電話機の設計者は、全てのステートにおける周波数特性を把握しておき、各ステート毎に通信特性を確保する周波数帯域を見つける作業を行うことが必要となり、評価工数が多くなる問題を生ずる。また、図７に示すように、計８つの全てのステートで使える周波数帯域が重なった部分となる周波数帯域幅が、その携帯電話機において最終的に使用可能な周波数帯域幅（＝図７に示す管理幅）となる。従って、上記８ステートを全て周波数帯域幅の調整に使う設計思想であれば、そのステートの中で一番狭い周波数許容範囲をスペックとして規定して、当該携帯電話機の量産を行う必要がある。

しかし、携帯電話機等の移動機は、各機器毎の（＝各セット毎の）初期バラツキ幅が大きく、かつ、性能を確保可能な周波数帯域幅が極端に狭いものもあり、上述の調整用回路５０で調整困難なセットも出てくる可能性がある。このため、共振周波数幅を非常に狭い範囲で管理するのは、設計、製造の観点から容易ではない。

〔第３の実施の形態の構成〕
当該第３の実施の形態の携帯電話機は、図８に示すように上述の調整用回路５０と共に、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を低い方へシフトする共振周波数シフト回路６０を設け、この共振周波数シフト回路６０を、調整用回路５０のステートに応じてオンオフ制御することで、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を所望の共振周波数に調整すると共に、通信特性の向上を図るようにしたものである。なお、この第３の実施の形態の説明においては、上述の第１及び第２の実施の形態の携帯電話機と同じ動作を示す箇所には同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。

図９に、この第３の実施の形態の携帯電話機の要部のブロック図を示す。この図９からわかるように、当該第３の実施の形態の携帯電話機の要部は、非接触無線通信アンテナ１１の励起電圧のバランスをとるべく、共振コンデンサ４１の陰極側及び陽極側の両方に設けられた各調整用回路５０と、非接触無線通信アンテナ１１とグランドとの間に設けられたコンデンサ６１及びＦＥＴ６２を有する共振周波数シフト回路６０と、この共振周波数シフト回路６０を、各調整用回路５０のステートに応じてオンオフ制御する選択回路６３とを有している。

各調整用回路５０は、共振コンデンサ４１の一端とグランドとの間、或いは共振コンデンサ４１の他端とグランドとの間に対してそれぞれ直列に接続された３つのコンデンサ及びＦＥＴを有している。なお、一例ではあるが、共振周波数の調整時に、共振コンデンサ４１の共振容量をリニアに変化させることが可能となるように、各調整回路５０の３つのコンテンツの容量比は「１：２：３」の容量比に設定されている。

各調整用回路５０の各ＦＥＴのゲートは、制御部１４からの３ビットの制御信号が供給されるポートコントローラ６４の第１のポート端子６４ａ〜６４ｂのいずれかに接続されている。すなわち、ポートコントローラ６４には、制御部１４からの「０００」〜「１１１」の３ビットの制御信号が供給されるようになっており、第１のポート端子６４ａは、上記３ビットの制御信号のうち、最下位ビット（LSB：Least Significant Bit）の制御信号を出力するポート、第２のポート端子６４ｂは、上記３ビットの制御信号のうち、第２ビットの制御信号を出力するポート、第３のポート端子６４ｃは、上記３ビットの制御信号のうち、最上位ビット（MSB：Most Significant Bit）の制御信号を出力するポートとなっている。各ポート端子６４ａ〜６４ｃは、それぞれ各調整用回路５０の各ＦＥＴのゲートに接続されている。このため、各調整用回路５０は、この３ビットの制御信号により、計８つのステートに制御されるようになっている。従って、この第３の実施の形態の携帯電話機の場合、この調整用回路５０により、上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態の携帯電話機よりも、非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数の、より細かな調整が可能となっている。

選択回路６３は、図１０に示すようにＡＮＤゲート７０で構成されている。このＡＮＤゲート７０の一方の入力端子は、ＲＦＩＤＬＳＩ４３に接続されており、常にハイレベルの信号が供給されるようになっている。また、ＡＮＤゲート７０の他方の入力端子は、ポートコントローラ６４の、上記最上位ビットの制御信号が出力される第３のポート端子６４ｃに接続されている。また、このＡＮＤゲート７０の出力端子は、共振周波数シフト回路６０のＦＥＴ６２のゲートに接続されている。従って、共振周波数シフト回路６０のＦＥＴ６２は、上記制御信号の最上位ビットがハイレベルである場合にオン制御されるようになっている。

〔第３の実施の形態の動作〕
図７に、共振周波数シフト回路６０及び選択回路６３を設けることなく、上記３ビットの制御信号で図９に示した各調整用回路５０を制御することで得られる、各ステート毎の共振周波数の管理幅を示す。この図７から、各調整用回路５０の設定値（「０００」〜「１１１」の制御信号の値）が高くなるに連れ、共振周波数の上限値が低くなり、また、各調整用回路５０の設定値が低くなるに連れ、共振周波数の下限値が高くなることがわかる。共振周波数の上限値を決定するのは、通信距離ではなく、近傍で発生する通信不可周波数である。また、下限値を決定するのは、通信距離である。このため、各調整用回路５０のみで共振周波数を調整すると、該共振周波数の管理幅が狭くなり、調整も困難となることが予想される。仮に、この例の管理幅をＡＭＨｚ〜ＢのＭＨｚの間とする。

次に、共振周波数の上限値を広げるために、各調整用回路５０と共に上記共振周波数シフト回路６０のみを設ける。この場合、共振周波数シフト回路６０のＦＥＴ６２を、所定のトリガ信号に連動させてオン制御し、アンテナインピーダンスを変化させることで、各調整用回路５０の各ステート毎の共振周波数上限値及び下限値をｘｋＨｚ高い方にシフトする。これにより、図１１に示すように各調整用回路５０の設定値が高い場合に低くなる共振周波数の上限値をＢＭＨｚ＋ｘｋＨｚまでシフトさせることができるのであるが、これと共に、各調整用回路５０の設定値が低い場合に高くなる共振周波数の下限値までＡＭＨｚ＋ｘｋＨｚまでシフトさせてしまう。このため、共振周波数の管理幅としては、共振周波数シフト回路６０を設けた場合と設けない場合とで変わらないこととなる。

このため、共振周波数シフト回路６０及び選択回路６３が共に設けられている当該第３の実施の形態の携帯電話機においては、図１０に示す選択回路６３が、図１２に示すように各調整用回路５０の３ビットの設定値のうち、最上位ビットがハイレベル（「１」）となっている間のみ、共振周波数シフト回路６０のＦＥＴ６２をオン動作させる。これにより、各調整用回路５０の設定値が「０００」〜「０１１」の間は、共振周波数シフト回路６０がオフ動作し、各調整用回路５０の設定値が「１００」〜「１１１」の間は、共振周波数シフト回路６０がオン動作することとなる。

これにより、図１３に示すように各調整用回路５０の設定値が低い場合における共振周波数の下限値をＡＭＨｚとしたままの状態で、各調整用回路５０の設定値が高い場合に低くなる共振周波数の上限値をＢＭＨｚ＋ｘｋＨｚまで引き上げることができる。従って、共振周波数の管理幅をＡＭＨｚ〜ＢＭＨｚ＋ｘｋＨｚまで広げることができる。

〔第３の実施の形態の効果〕
以上の説明から明らかなように、この第３の実施の形態の携帯電話機は、非接触無線通信アンテナ１１に接続された共振コンデンサ４１の共振容量を変化させて、該非接触無線通信アンテナ１１の共振周波数を所望の共振周波数に調整する調整用回路５０と共に、この共振周波数を高い方にシフトさせる共振周波数シフト回路６０、及び調整用回路５０のステートに応じて共振周波数シフト回路６０をオンオフ制御する選択回路６３を設ける。選択回路６３は、調整用回路５０の設定値が低い場合（「０００」〜「０１１」）には共振周波数シフト回路６０をオフ制御し、調整用回路５０の設定値が高い場合（「１００」〜「１１１」）には共振周波数シフト回路６０をオン制御する。これにより、各調整用回路５０の設定値が低い場合における共振周波数の下限値をそのままの周波数とした状態で、各調整用回路５０の設定値が高い場合に低くなる共振周波数の上限値を引き上げることができ、共振周波数の管理幅を広げることができる。

このため、共振周波数の調整を容易化したうえで、良好な通信特性を得ることができる。従って、共振周波数の管理幅を広げることができるため、当該携帯電話機の設計、製造を容易化することができるうえ、広い周波数許容範囲をスペックとして、当該携帯電話機の量産を行うことを可能とすることができる。そして、この他、上述の各実施の形態と同じ効果を得ることができる。

［変形例］
上述の実施の形態の説明では、本発明を非接触無線通信機能を備えた携帯電話機に適用することとしたが、本発明は、この他、非接触無線通信機能を備えたＰＨＳ電話機（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ装置（Personal Digital Assistant）、携帯ゲーム機、ノート型のパーソナルコンピュータ装置等の携帯機器に適用してもよい。いずれの場合も、上述と同じ効果を得ることができる。

最後に、本発明は、一例として開示した上述の実施の形態に限定されることはなく、上述の実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論であることを付け加えておく。

本発明を適用した第１の実施の形態となる携帯電話機のブロック図である。第１の実施の形態の携帯電話機に設けられている非接触無線通信部のブロック図である。第１の実施の形態の携帯電話機の非接触無線通信部に設けられている同調部及び調整用回路の回路図である。第１の実施の形態の携帯電話機の非接触無線通信部に設けられている調整用回路により、非接触無線通信アンテナの共振周波数がリニアに変化する様子を示す図である。第１の実施の形態の携帯電話機の非接触無線通信部に設けられている調整用回路による調整により、非接触無線通信アンテナの共振周波数の管理幅が広がり、また、通信不可領域が無くなったことを示す、該非接触無線通信アンテナの共振周波数と通信距離との関係を示す図である。本発明の第２の実施の形態となる携帯電話機に設けられている非接触無線通信部の回路図である。非接触無線通信部に設けられている調整用回路のみで共振周波数の調整を行った場合における、該共振周波数の管理幅を示す図である。本発明の第３の実施の形態となる携帯電話機に設けられている非接触無線通信部のブロック図である。本発明の第３の実施の形態となる携帯電話機に設けられている非接触無線通信部の要部の回路図である。本発明の第３の実施の形態となる携帯電話機に設けられている非接触無線通信部の共振周波数シフト回路及び選択回路の回路図である。非接触無線通信部に設けられている共振周波数シフト回路により、共振周波数がシフトされた場合における、該共振周波数の管理幅を示す図である。本発明の第３の実施の形態となる携帯電話機に設けられている非接触無線通信部の共振周波数シフト回路のオンオフ制御を説明するための図である。本発明の第３の実施の形態となる携帯電話機に設けられている非接触無線通信部の共振周波数シフト回路をオンオフ制御することで得られた共振周波数の管理幅を示す図である。非接触無線通信アンテナの共振周波数がばらつくことで発生する通信不可領域等を説明するための図である。

符号の説明

１アンテナ、２通信回路、３スピーカ部、４マイクロホン部、５表示部、６操作部、７発光部（ＬＥＤ）、８カメラ部、９バイブレーションユニット、１０タイマ、１１非接触無線通信アンテナ、１２非接触無線通信部、１３メモリ、１４制御部、２１平板状の第１のフェライトコア、２２平板状の第２のフェライトコア、２３コイル、３１Ｌ字状の第１のフェライトコア、３２Ｌ字状の第１のフェライトコア、４１同調部（共振コンデンサ）、４２直流成分カット用のフィルタ、４３ＲＦＩＤＬＳＩ、４３ａＲＦＩＤＬＳＩの陽極側の受信端子、４３ｂＲＦＩＤＬＳＩの陽極側の送信端子、４３ｃＲＦＩＤＬＳＩの陰極側の受信端子、４３ｄＲＦＩＤＬＳＩの陰極側の送信端子、４４ドライブ回路、４５変調回路、４６直流成分カット用のフィルタ、４７復調部、４８負荷スイッチ、５０調整用回路、５１調整用回路の第１のコンデンサ、５２調整用回路の第２のコンデンサ、５３調整用回路の第１のＦＥＴ、５４調整用回路の第２のＦＥＴ、５５ＦＥＴをオン／オフ制御する制御信号を供給する端子、５６ＦＥＴをオン／オフ制御する制御信号を供給する端子、６０共振周波数シフト回路、６１共振周波数シフト回路のコンデンサ、６２共振周波数シフト回路のＦＥＴ、６３共振周波数シフト回路のオンオフ制御を行う選択回路、６４ポートコントローラ、６４ａポートコントローラの第１のポート、６４ｂポートコントローラの第２のポート、６４ｃポートコントローラの第３のポート、７０選択回路のＡＮＤゲート

Claims

電磁結合により非接触で外部機器から電力供給を受けて該外部機器との間で信号の送受信を行う非接触無線通信装置であって、
非接触無線通信アンテナと、
上記非接触無線通信アンテナに対して並列に接続され、該非接触無線通信アンテナで所定の共振周波数を得るための共振コンデンサと、
上記共振コンデンサの共振容量を変化させて上記共振周波数を調整する共振周波数調整手段と、
上記共振周波数調整手段における、上記共振コンデンサの共振容量の変化量を制御する容量変化量制御手段と、
上記非接触無線通信アンテナの共振周波数をシフトする共振周波数シフト手段と、
上記容量変化量制御手段による上記共振コンデンサの共振容量の変化量に応じて、上記共振周波数シフト手段をオンオフ制御するオンオフ制御手段と
を有することを特徴とする非接触無線通信装置。
請求項１に記載の非接触無線通信装置であって、
上記共振周波数シフト手段は、上記非接触無線通信アンテナの共振周波数を、所定周波数分、低い周波数にシフトすること
を特徴とする非接触無線通信装置。
請求項１又は請求項２に記載の非接触無線通信装置であって、
上記共振周波数調整手段は、上記共振コンデンサに対して直列に接続された容量調整用コンデンサと、
上記共振コンデンサに対する上記容量調整用コンデンサの接続及び非接続を制御する接続制御スイッチ手段と
を有することを特徴とする非接触無線通信装置。
請求項３に記載の非接触無線通信装置であって、
上記共振周波数調整手段は、上記容量調整用コンデンサ及び上記接続制御スイッチ手段を、それぞれ複数有し、各接続制御スイッチ手段をオン／オフ制御することで、上記共振コンデンサに対する上記各容量調整用コンデンサの接続及び非接続を制御して、該共振コンデンサの共振容量を変化させること
を特徴とする非接触無線通信装置。
請求項４に記載の非接触無線通信装置であって、
上記共振周波数調整手段の各容量調整用コンデンサの容量は、上記各接続制御スイッチ手段で該各容量調整用コンデンサの接続及び非接続を制御することで、上記共振コンデンサの共振容量を略リニアに変化させる容量にそれぞれ設定されていること
を特徴とする非接触無線通信装置。
請求項１から請求項６のうち、いずれか一項に記載の非接触無線通信装置であって、
上記共振周波数調整手段は、上記共振コンデンサの陽極側及び陰極側にそれぞれ設けられていること
を特徴とする非接触無線通信装置。
電磁結合により非接触で外部機器から電力供給を受けて該外部機器との間で信号の送受信を行う非接触無線通信装置における、非接触無線通信アンテナの共振周波数の調整方法であって、
共振周波数調整手段が、上記非接触無線通信アンテナに対して並列に接続され、該非接触無線通信アンテナで所定の共振周波数を得るための共振コンデンサの共振容量を変化させて上記共振周波数を調整するステップと、
オンオフ制御手段が、上記非接触無線通信アンテナの共振周波数をシフトする共振周波数シフト手段を、上記共振コンデンサの共振容量の変化量に応じてオンオフ制御するステップと
を有することを特徴とする非接触無線通信アンテナの共振周波数の調整方法。
電磁結合により非接触で外部機器から電力供給を受けて該外部機器との間で信号の送受信を行う非接触無線通信手段を備えた携帯端末装置であって、
上記非接触無線通信手段は、
非接触無線通信アンテナと、
上記非接触無線通信アンテナに対して並列に接続され、該非接触無線通信アンテナで所定の共振周波数を得るための共振コンデンサと、
上記共振コンデンサの共振容量を変化させて上記共振周波数を調整する共振周波数調整手段と、
上記共振周波数調整手段における、上記共振コンデンサの共振容量の変化量を制御する容量変化量制御手段と、
上記非接触無線通信アンテナの共振周波数をシフトする共振周波数シフト手段と、
上記容量変化量制御手段による上記共振コンデンサの共振容量の変化量に応じて、上記共振周波数シフト手段をオンオフ制御するオンオフ制御手段と
を有することを特徴とする携帯端末装置。