JP2010041080A - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの伸張／格納や、筐体の変形等に伴ってアンテナのインピーダンス特性が変化したとしても、所望の整合状態を維持可能にすると共に整合に伴う損失の増大を抑制可能な携帯無線機を提供する。
【解決手段】アンテナ１０と受信回路１６との間に、切替手段１１、１５によって選択可能な２系統の信号経路を設け、一方の経路には受信された高周波信号を増幅可能な第１の低雑音増幅器１３を設け、他方の信号経路には第１の低雑音増幅器１３とは異なるインピーダンス特性を有する第２の低雑音増幅器１８を設け、アンテナ１０の形態もしくは筐体の形態を形態検出部２０で検出し、制御部２１で２系統の信号経路を自動的に切り替えて２種類のインピーダンス整合状態を使い分ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば携帯電話端末のように複数種類の使用形態で使用される可能性のある携帯無線機に関し、特にアンテナと無線回路とを接続するための技術に関する。

例えば携帯電話端末の場合には、伸縮可能な（あるいは筐体に対する出し入れが可能な）ホイップアンテナを搭載していたり、変形が可能な筐体の内部に無線回路等が組み込まれていたりする場合が多い。また、筐体自体や筐体内部のシールドケースのような金属をアンテナもしくはアンテナの構成要素として利用している場合もある。

伸縮可能なホイップアンテナを搭載した携帯電話端末においては、一般的に、アンテナを短く縮めた収納状態とアンテナ全体を筐体の外側に引き出して伸ばした伸張状態との２種類のいずれの状態であっても通信機能を利用できるように構成されている。

また、筐体を上側筐体と下側筐体とに分離してそれらをヒンジを介して接続することにより、開閉や回動のような変形動作が可能な携帯電話端末も多い。更に、筐体等をアンテナとして使用する携帯電話端末においては、筐体を折り畳んで小さくした状態と、筐体を開いて細長くした状態との２種類のいずれの状態においても、筐体を含むアンテナを利用して通信機能を利用できるように構成されている場合が多い。

しかし、例えば伸縮可能なホイップアンテナを伸張状態で使用する場合と収納状態で使用する場合とでは、そのインピーダンス特性に変化が生じるのは避けられない。同様に、筐体等をアンテナとして使用している場合においても、筐体を閉じた状態で使用する場合と筐体を開いた状態で使用する場合とでは、アンテナのインピーダンス特性に変化が生じるのは避けられない。

アンテナのインピーダンス特性が変化すると、アンテナと無線回路との間に配置される整合回路において、正しくインピーダンスを整合させることができなくなり、信号の伝達経路において反射波が増大して受信感度等の通信特性が劣化する。

そこで、従来の携帯電話端末においては、例えば小型のヘリカルアンテナを採用することで、アンテナの収納状態におけるインピーダンス特性が伸張状態と比べて変化しないように構成することがある。

また、例えば特許文献１においては、携帯無線機において、使用する周波数帯域又は通信形態に応じて、整合の切り替えを行うことを開示している。具体的には、必要な場合にスイッチで並列共振回路をオンにしてアンテナを２共振化することを開示している。

また、特許文献２においては、ＯＦＤＭ変調信号受信装置において、複数のアンテナを設け、それぞれのアンテナに独立した増幅器を接続し、アンテナの系統毎に検出した搬送波電力対雑音電力比Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）に基づいて算出した重み係数を用いて複数のアンテナからの信号をダイバーシチ合成することを開示している。

特開２００３−３０９４８９号公報 特開２００５−１７５８７８号公報

例えば、携帯電話端末がセルラー通信で使用する周波数帯（８００ＭＨｚ帯）においては、この周波数帯の波長が短いので小型のヘリカルアンテナを簡単に作ることができる。しかし、例えばワンセグ放送のようなデジタルテレビ放送（ＤＴＶ）を受信する場合を想定すると、この放送で使用している周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の波長がセルラー通信と比べて長いので、利用可能なヘリカルアンテナが大型化するのは避けられず、デザイン性や操作性等の観点から携帯電話端末のような携帯無線機には採用しにくい。

一方、特許文献１に開示されている従来技術のように、整合回路の特性を切り替えれば、使用する周波数帯域又は通信形態の変化に伴ってアンテナのインピーダンス特性が変化したとしても、所望の整合状態を維持することが可能である。しかしながら、所望の整合状態を維持して反射波を抑制できたとしても、整合回路自体の存在によって生じる損失が増大するのは避けられず、最適な条件で整合回路を設計する場合と比べるとこの場合も受信感度等の通信特性が劣化してしまう。

本発明は、デジタルテレビ放送（ＤＴＶ）のように比較的波長の長い無線周波数帯を使用する場合に、アンテナの伸張／格納や、筐体の変形等に伴ってアンテナのインピーダンス特性が変化したとしても所望の整合状態を維持可能にすると共に、整合に伴う損失の増大を抑制することが可能な携帯無線機を提供することを目的とする。

本発明の携帯無線機は、所定の無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナによって受信された高周波信号に対して所定の受信処理を行う受信回路と、前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第１の受信系統と、前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第２の受信系統と、前記アンテナの形態または筐体の形態を検出する形態検出部と、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の受信系統または前記第２の受信系統を前記アンテナと接続するよう選択的に切り替える切替手段と、を備え、前記第１の受信系統は、前記高周波信号を増幅する第１の低雑音増幅器を備え、前記第２の受信系統は、前記第１の低雑音増幅器とは異なるインピーダンス特性を有し、前記高周波信号を増幅する第２の低雑音増幅器を備える。

この携帯無線機によれば、形態検出部の検出結果に基づいて切替手段を制御し、アンテナと受信回路との間の信号経路に、それぞれ異なるインピーダンス特性を有する第１の低雑音増幅器と第２の低雑音増幅器とのいずれかを選択的に挿入するので、例えばアンテナの伸張／格納や、筐体の変形等に伴ってアンテナのインピーダンス特性が変化した場合であっても、所望の整合状態を維持すると共に整合に伴う損失の増大を抑制することが可能になる。

また、本発明の携帯無線機は、前記切替手段として、前記アンテナと前記第１の低雑音増幅器および前記第２の低雑音増幅器との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の低雑音増幅器の入力側または前記第２の低雑音増幅器の入力側を前記アンテナと接続するよう選択的に切り替える第１の切替手段と、前記第１の低雑音増幅器および前記第２の低雑音増幅器と前記受信回路との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の低雑音増幅器の出力側または前記第２の低雑音増幅器の出力側を前記受信回路の入力側に接続するよう選択的に切り替える第２の切替手段と、を備える。

この携帯無線機によれば、形態検出部の検出結果に基づいて、第１の切替手段及び第２の切替手段を制御し、アンテナと受信回路との間の信号経路として第１の受信経路と第２の受信経路とのいずれかを選択するので、例えばアンテナの伸張／格納や、筐体の変形等に伴ってアンテナのインピーダンス特性が変化した場合であっても、所望の整合状態を維持すると共に整合に伴う損失の増大を抑制することが可能になる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第１の切替手段と前記第１の低雑音増幅器との間に配置され、前記第１の低雑音増幅器の入力インピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第１のインピーダンス整合部を備える。

この携帯無線機によれば、反射波を抑制すると共に、整合に伴う損失の増大をより効果的に抑制することが可能である。

また、本発明の携帯無線機は、所定の無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナによって受信された高周波信号に対して所定の受信処理を行う受信回路と、前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第１の受信系統と、前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第２の受信系統と、前記アンテナの形態または筐体の形態を検出する形態検出部と、前記アンテナと前記第１の受信系統および前記第２の受信系統との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の受信系統の入力側または前記第２の受信系統の入力側を前記アンテナと接続するよう選択的に切り替える第１の切替手段と、前記第１の受信系統および前記第２の受信系統と前記受信回路との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の受信系統の出力側または前記第２の受信系統の出力側を前記受信回路の入力側に接続するよう選択的に切り替える第２の切替手段と、前記アンテナと前記第１の切替手段との間に配置され、前記アンテナのインピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第１のインピーダンス整合部と、を備え、前記第２の受信系統は、前記高周波信号を増幅する第２の低雑音増幅器を備える。

この携帯無線機によれば、形態検出部の検出結果に基づいて、第１の切替手段及び第２の切替手段を制御し、アンテナと受信回路との間の信号経路である前記第１の受信系統と第２の受信系統とのいずれかを選択するので、例えばアンテナの伸張／格納や、筐体の変形等に伴ってアンテナのインピーダンス特性が変化した場合であっても、所望の整合状態を維持すると共に整合に伴う損失の増大を抑制することが可能になる。また、よりアンテナに近い部分でインピーダンス整合を行うため、反射波を抑制すると共に、整合に伴う損失の増大をより効果的に抑制することが可能であり、さらに、回路設計も容易になる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第１の受信系統が、前記第２の低雑音増幅器とは異なるインピーダンス特性を有し、前記高周波信号を増幅する第１の低雑音増幅器を備える。

この携帯無線機によれば、アンテナからの高周波信号を増幅することで、所定の受信処理時の誤り発生率を軽減することが可能である。

また、本発明の携帯無線機は、前記第２の受信系統が、前記第１の切替手段と前記第２の低雑音増幅器の入力側との間に配置され、前記アンテナのインピーダンスと前記第２の低雑音増幅器のインピーダンスとを複素共役インピーダンスに整合する複素共役整合部を備える。

この携帯無線機によれば、複素共役整合部がアンテナのインピーダンスと第２の低雑音増幅器の入力インピーダンスとを複素共役インピーダンスに整合するので、例えばアンテナが収納状態であったり、筐体が閉じた状態である場合のように、アンテナのインピーダンスが規定のインピーダンス（例えば５０Ω）から大きくずれている場合であっても、アンテナと第２の低雑音増幅器との間のインピーダンス整合を小さい損失で実現できる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第２の受信系統が、前記第２の低雑音増幅器の出力側と前記第２の切替手段との間に、前記第２の低雑音増幅器の出力インピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第２のインピーダンス整合部を備える。

この携帯無線機によれば、第２のインピーダンス整合部が第２の低雑音増幅器の出力と受信回路の入力との間でインピーダンスを整合するので、第２の低雑音増幅器から出力される高周波信号を受信回路に効率良く伝達することができる。

また、本発明の携帯無線機は、前記第１の受信系統が、前記第１の低雑音増幅器の出力側と前記第２の切替手段との間に、前記第１の低雑音増幅器の出力インピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第３のインピーダンス整合部を備える。

この携帯無線機によれば、第３のインピーダンス整合部が第１の低雑音増幅器の出力と受信回路の入力との間でインピーダンスを整合するので、第１の低雑音増幅器から出力される高周波信号を受信回路に効率良く伝達することができる。

また、本発明の携帯無線機は、前記形態検出部が、前記アンテナの伸張状態または収納状態のいずれかを検出する。

この携帯無線機によれば、アンテナの収納／伸張状態をアンテナの形態として検出し、少ない損失で所望のインピーダンスに整合するように制御することが可能になる。

また、本発明の携帯無線機は、第１の筐体と第２の筐体とを開閉可能であり、前記アンテナが、前記第１の筐体内に配設された第１の回路基板および前記第２の筐体内に配設された第２の回路基板の少なくとも一部を含むダイポールアンテナであり、前記形態検出部は、前記筐体の開状態または閉状態のいずれかを検出する。

この携帯無線機によれば、筐体の開状態、閉状態などの筐体の形態として検出し、少ない損失で所望のインピーダンスに整合するように制御することが可能になる。

また、本発明の携帯無線機は、前記受信処理の結果に基づいて受信状態の良否を判定する受信状態判定部を備え、前記第１の切替部および前記第２の切替部は、前記受信状態判定部の判定結果に基づいて切り替えを行う。

この携帯無線機によれば、形態検出部の検出結果だけでなく、受信回路における受信状態の良否に基づいて切り替えの制御を実施するので、より望ましい切替制御を行うことができる。例えば、筐体から引き出されたアンテナの長さが十分な長さでない場合、筐体の開状態が十分でない場合には、２種類の選択状態のいずれにおいても所望の整合状態にならないが、現実に受信状態が良好な方の状態を優先的に選択することにより、望ましい受信状態が得られる。

また、本発明の携帯無線機は、前記所定の無線信号が、デジタルテレビ放送信号である。

この携帯無線機によれば、所望の整合状態を維持すると共に整合に伴う損失の増大を抑制することが可能であるため、高画質のデジタルテレビ放送を視聴することが可能となる。

本発明によれば、例えばアンテナの伸張／格納や、筐体の変形等の形態変化に伴ってアンテナのインピーダンス特性が変化した場合であっても、所望の整合状態を維持すると共に整合に伴う損失の増大を抑制することが可能になる。

本発明の実施形態の携帯無線機にについて、図面を参照しながら以下に説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における携帯無線機の電気回路の主要部の構成を示すブロック図である。図２は図１に示す携帯無線機の物理的な構成を示す筐体の横開き状態における正面図である。図３は図１に示す携帯無線機の特定箇所におけるインピーダンス特性の一例を表すスミスチャートである。図４は図１に示す携帯無線機の特定箇所におけるインピーダンス特性の一例を表すスミスチャートである。図５は図１に示す携帯無線機の特定箇所のインピーダンス整合に関する特性の一例を表すスミスチャートである。図６は図１に示す携帯無線機の制御部の動作例を示すフローチャートである。

図１及び図２に示す携帯無線機は、ワンセグ放送のようなデジタルテレビ放送（ＤＴＶ）を受信するための機能を備えた携帯無線機である。この携帯無線機の具体例としては、ワンセグ放送受信機能を備えた携帯電話端末を想定することができる。但し、図１においては、デジタルテレビ放送の受信機能以外に関する構成の図示は省略してある。

図１を参照すると、この携帯無線機１は、アンテナ１０、入力側経路切り替えスイッチ１１、インピーダンス整合部１２、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１３、インピーダンス整合部１４、出力側経路切り替えスイッチ１５、ＤＴＶチューナモジュール１６、複素共役整合部１７、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１８、インピーダンス整合部１９、形態変化検出部２０及び制御部２１を備えている。

アンテナ１０は、デジタルテレビ放送が行われている所定の無線周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波を受信する機能を有している。つまり、デジタルテレビ放送信号等の無線信号を受信する。このアンテナ１０は後述するように、携帯無線機自身の筐体をアンテナ素子として利用する筐体ダイポールアンテナとして構成してある。また、この携帯無線機の筐体は折り畳み可能な構造になっており、筐体が開いた状態と閉じた状態のいずれの状態においてもアンテナ１０は電波の受信に利用される。アンテナ１０の特性インピーダンスは、筐体が開いている状態では、動作する周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の全域において、ほぼ規定のインピーダンス（５０Ω）になるように設計されている。また、筐体が閉じた状態では、アンテナ１０の特性インピーダンスは規定のインピーダンス（５０Ω）から少しずれた値になる。

アンテナ１０が所定の電波を受信することにより得られるデジタルテレビ放送の高周波信号を処理して、目的のコンテンツ（放送番組の内容）の情報を取得するために、ＤＴＶチューナモジュール１６が設けてある。

また、デジタルテレビ放送を受信する際の受信感度を高めるために、アンテナ１０とＤＴＶチューナモジュール１６の入力との間には、低雑音増幅器１３及び低雑音増幅器１８が設けてある。低雑音増幅器１３及び低雑音増幅器１８は、異なるインピーダンス特性を有している。

アンテナ１０とＤＴＶチューナモジュール１６の入力との間の高周波信号が通る信号経路は、入力側経路切り替えスイッチ１１と出力側経路切り替えスイッチ１５の間で２系統に分離されており、一方の信号経路に低雑音増幅器１３が接続してあり、もう一方の信号経路に低雑音増幅器１８が接続してある。

制御部２１が入力側経路切り替えスイッチ１１及び出力側経路切り替えスイッチ１５の選択状態を切り替えることにより、２系統の信号経路を選択的に使用することができる。具体的には、携帯無線機１の実際の使用状態における形態変化に伴ってアンテナ１０の特性インピーダンスが変化した場合であっても、２系統の信号経路を切り替えることにより損失の少ない最適なインピーダンス整合を実現している。

携帯無線機１の実際の使用状態における形態変化を検出するために、形態変化検出部２０が設けてある。この形態変化検出部２０は、携帯無線機１の筐体の形状変化を検出し、少なくとも筐体が開いている状態と筐体が閉じている状態とを区別してその結果を表す信号を制御部２１に与える。

制御部２１は、少なくとも形態変化検出部２０から出力される形態変化の信号に基づいて、入力側経路切り替えスイッチ１１及び出力側経路切り替えスイッチ１５を制御する信号ＳＧ１を切り替える。制御部２１は、例えばマイクロコンピュータで構成することができる。

また、制御部２１は、ＤＴＶチューナモジュール１６が出力する信号に基づいてデジタルテレビ放送の実際の受信状態を検出し、上記の形態変化の信号とともにデジタルテレビ放送の受信状態に基づいて、入力側経路切り替えスイッチ１１及び出力側経路切り替えスイッチ１５を制御する信号ＳＧ１を切り替えてもよい。なお、ＤＴＶチューナモジュール１６は、アンテナ１０からの高周波信号に含まれるＤＴＶで使用される周波数帯の信号を選択する同調処理や同調処理で選択された周波数帯の信号を復調する復調処理等の受信処理を行う受信回路を有する。受信処理された結果は、受信信号として制御部２１へ通知される。

入力側経路切り替えスイッチ１１は、外部からの制御信号（ＳＧ１）に従って切り替え可能なスイッチであり、共通端子１１ａと端子１１ｂとが電気的に接続された状態と、共通端子１１ａと端子１１ｃとが電気的に接続された状態とを切り替えることができる。

出力側経路切り替えスイッチ１５は、外部からの制御信号（ＳＧ１）に従って切り替え可能なスイッチであり、共通端子１５ａと端子１５ｂとが電気的に接続された状態と、共通端子１５ａと端子１５ｃとが電気的に接続された状態とを切り替えることができる。

代表的な制御形態として、形態変化検出部２０が筐体が開いている状態を検出している状態では、入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｂを接続する状態に切り替わり、同時に出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｂを接続する状態に切り替わる。また、形態変化検出部２０が筐体が閉じている状態を検出している時には、入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｃを接続する状態に切り替わり、同時に出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｃを接続する状態に切り替わる。

図１に示すように、アンテナ１０の給電経路を構成する線路５１は入力側経路切り替えスイッチ１１の共通端子１１ａと接続されている。また、入力側経路切り替えスイッチ１１の端子１１ｂは、線路５２を介してインピーダンス整合部１２の入力側と接続されており、インピーダンス整合部１２の出力側は線路５３を介して低雑音増幅器１３の入力端と接続されている。低雑音増幅器１３の出力端は線路５４を介してインピーダンス整合部１４の入力側と接続され、インピーダンス整合部１４の出力側は線路５５を介して出力側経路切り替えスイッチ１５の端子１５ｂと接続されている。

また、入力側経路切り替えスイッチ１１の端子１１ｃは、線路５６を介して複素共役整合部１７の入力側と接続され、複素共役整合部１７の出力側は線路５７を介して低雑音増幅器１８の入力端と接続されている。低雑音増幅器１８の出力端は、線路５８を介してインピーダンス整合部１９の入力側と接続され、インピーダンス整合部１９の出力側は線路５９を介して出力側経路切り替えスイッチ１５の端子１５ｃと接続されている。

従って、入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｂを接続し、出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｂを接続している状態（筐体が開いている状態）では、アンテナ１０が受信した電波により得られる高周波信号は、線路５１、入力側経路切り替えスイッチ１１、線路５２、インピーダンス整合部１２、線路５３、低雑音増幅器１３、線路５４、インピーダンス整合部１４、線路５５、出力側経路切り替えスイッチ１５を通ってＤＴＶチューナモジュール１６の入力に伝達される。

一方、入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｃを接続し、出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｃを接続している状態（筐体が閉じている状態）では、アンテナ１０が受信した電波により得られる高周波信号は、線路５１、入力側経路切り替えスイッチ１１、線路５６、複素共役整合部１７、線路５７、低雑音増幅器１８、線路５８、インピーダンス整合部１９、線路５９、出力側経路切り替えスイッチ１５を通ってＤＴＶチューナモジュール１６の入力に伝達される。

低雑音増幅器１３は、低雑音増幅回路１３ａとその入力側に接続されたインピーダンス整合部１３ｂとを一体化（パッケージ化）した回路要素であり、インピーダンス整合部１３ｂの働きにより低雑音増幅器１３の入力インピーダンスは規定のインピーダンス（５０Ω）に整合される。

インピーダンス整合部１２は、低雑音増幅器１３の入力側から見たアンテナ１０のインピーダンスが規定のインピーダンス（５０Ω）になるように整合する回路である。また、低雑音増幅器１３の出力側に接続したインピーダンス整合部１４は、ＤＴＶチューナモジュール１６の入力と接続される線路５５から見た低雑音増幅器１３の出力側のインピーダンスが規定のインピーダンス（５０Ω）になるように整合する回路である。

一方、低雑音増幅器１８の入力側に接続された複素共役整合部１７は、アンテナ１０のインピーダンスと低雑音増幅器１８の入力インピーダンスとを複素共役インピーダンスに整合するための回路である。低雑音増幅器１８の出力側に接続されたインピーダンス整合部１９は、ＤＴＶチューナモジュール１６の入力と接続される線路５９から見た低雑音増幅器１８の出力側のインピーダンスが規定のインピーダンス（５０Ω）になるように整合する回路である。

本実施形態では、一例としてインピーダンス整合部１２、１４、１９は規定のインピーダンスである５０Ωに整合することを説明したが、これはＤＴＶチューナモジュール１６に含まれる受信回路の入力端が５０Ωであることを想定しているためであり、これに限られないものではない。つまり、インピーダンス整合部は、受信回路の入力インピーダンスに整合するものであればよい。

図１に示した携帯無線機１の筐体は、図２に示すように、互いに分離された下部筐体１０４及び上部筐体１０５とそれらを変形可能な状態で連結するヒンジ部１０６とで構成されている。従って、この筐体は変形可能な構造になっている。

具体的には、可動部材である金属製ヒンジ部材１０２及び金属製ヒンジ部材１０３がヒンジ部１０６に設けられている。金属製ヒンジ部材１０２は図２中にＸとして示す軸の位置を中心として相対的に回動可能な状態で、上部筐体１０５とヒンジ部１０６とを連結している。また、金属製ヒンジ部材１０３は図２中にＹとして示す軸の位置を中心として相対的に回動可能な状態で、ヒンジ部１０６と下部筐体１０４とを連結している。

従って、この筐体は図面上で左右方向および上下方向に変形が可能である。すなわち、図２に示すような横開き状態（下部筐体１０４の長い辺と上部筐体１０５の長い辺とが隣接する開いた状態）から、軸Ｘを中心として上部筐体１０５を回転させることにより、上部筐体１０５が下部筐体１０４と重なった状態（閉じた状態）に変形することができる。また、上部筐体１０５が下部筐体１０４と重なった状態から、軸Ｙを中心としてヒンジ部１０６及び上部筐体１０５を回転させることにより、下部筐体１０４の短い辺と上部筐体１０５の短い辺とが隣接して両者が細長い形状になる縦開き状態に変形することもできる。

図１に示した形態変化検出部２０は、所定のセンサあるいはスイッチを用いて筐体の形状変化を検出し、下部筐体１０４と上部筐体１０５とが重なっている閉じた状態と、開いた状態（横開き又は縦開き状態）とを区別する。なお、図２に示すように２軸の変形自由度を有する筐体を採用している場合には、横開き状態と縦開き状態とを区別してそれぞれの状態を検出するように形態変化検出部２０を構成しても良い。

図２に示すように、上部筐体１０５上には回路基板１１２が設けてあり、下部筐体１０４上には回路基板１０７が設けてあり、回路基板１１２上の回路と回路基板１０７上の回路とは可撓性の接続ケーブル１１３を介して互いに電気的に接続されている。回路基板１１２上には例えば表示機能に関連する回路等が搭載されている。また、回路基板１０７上には図１に示す電気回路の構成要素のうちアンテナ１０以外の各回路要素や、その他の必要な回路要素が搭載されている。

上部筐体１０５の回路基板１０７上の回路と金属製ヒンジ部材１０３との間は導電体で構成された給電部１０８を介して電気的に接続されており、金属製ヒンジ部材１０３と金属製ヒンジ部材１０２との間はアンテナ素子１１０を介して互いに電気的に接続されており、金属製ヒンジ部材１０２とアンテナ素子１１１との間は導電体で構成された給電部１０９を介して互いに電気的に接続されている。すなわち、アンテナ素子１１１と、給電部１０９を介して金属製ヒンジ部材１０２と、アンテナ素子１１０と、金属製ヒンジ部材１０３と、給電部１０８を経由して回路基板１０７と、が電気的に接続されており、それぞれの構成要素が筐体ダイポールアンテナの一部として機能する。また、下部筐体１０４において、回路基板１０７を介してヒンジ部１０６と対向する位置には、アンテナ素子１１４が配設されている。アンテナ素子１１４は、回路基板１０７と給電部１１５を介して電気的に接続されている。

図１に示すアンテナ１０は、図２に示したような構造の筐体ダイポールアンテナであるため、アンテナ１０のインピーダンスは筐体を開いている状態と閉じている状態とで変化することになる。アンテナ１０のインピーダンスが変化すると、アンテナ１０とＤＴＶチューナモジュール１６の入力との間の高周波信号の伝達経路におけるインピーダンスの整合状態が変化し、整合損失が増大したり受信状態が劣化したり可能性がある。そこで、アンテナ１０のインピーダンスに変化が生じた場合であっても整合状態を正しく維持して反射波を抑制すると共に、整合に伴う損失の増大を減らすために図１に示すような回路を構成してある。

図１に示した携帯無線機１の高周波信号の伝達経路におけるインピーダンス整合動作について、図３〜図５に示すスミスチャートを参照しながら説明する。なお、一般的なスミスチャートと同様に図３〜図５のいずれにおいても、横軸はインピーダンスに応じて変化する複素反射係数（Ｓ１１）の実数成分を表し、縦軸は複素反射係数（Ｓ１１）の虚数成分を表し、各円上は実数成分（抵抗成分）が一定のインピーダンスに相当し、上下に曲がった曲線上は虚数成分（リアクタンス成分）が一定のインピーダンスに相当する。また、スミスチャートの中心点は５０Ωのインピーダンスに相当する。

図３中に示した円形のインピーダンス特性３１は、無線通信機１の筐体を開いている場合における、デジタルテレビ放送（ＤＴＶ）を受信するために使用する周波数帯域（４７０〜７７０ＭＨｚ）の全域における低雑音増幅器１３の入力インピーダンスのおおよその変動範囲を表している。すなわち、低雑音増幅器１３内のインピーダンス整合部１３ｂの働きにより、低雑音増幅器１３の入力インピーダンスは規定のインピーダンス（５０Ω）に近い状態になっている。携帯無線機１の筐体を開いている状態では、アンテナ１０のインピーダンスは使用する周波数帯域（４７０〜７７０ＭＨｚ）の全域に渡ってほぼ５０Ωと一致する特性になる。従って、わずかにインピーダンスを調整するだけで、図５（ａ）に示すように、インピーダンス整合部１２がアンテナのインピーダンスのインピーダンス特性４３を低雑音増幅器１３の入力インピーダンスのインピーダンス特性４２に整合することができ、複素反射係数を「１」に近づけて反射波を減らすことができる。このように、インピーダンス整合部１２は、アンテナ１０と低雑音増幅器１３の入力との間で反射波が生じないように、線路５３のインピーダンスを５０Ωに整合させる。

一方、携帯無線機１の筐体を閉じている状態では、アンテナ１０のインピーダンスが規定のインピーダンス（５０Ω）から大きくずれて、使用する周波数帯域（４７０〜７７０ＭＨｚ）の特性が、例えば図５（ｂ）に示すインピーダンス特性４４のようになる。そのため、例えばインピーダンス整合部１２を調整することにより５０Ωに整合させようとすると、整合に伴う損失が増大するのは避けられない。

そこで、使用形態の変化によりアンテナ１０のインピーダンスが規定のインピーダンス（５０Ω）から大きくずれる時には、インピーダンス整合の方法を変更するために、信号経路を切り替えて、インピーダンス整合部１２、低雑音増幅器１３、インピーダンス整合部１４の代わりに複素共役整合部１７、低雑音増幅器１８、インピーダンス整合部１９を使用する。

図４中に示したインピーダンス特性３２は、携帯無線機１の筐体を閉じた場合における、デジタルテレビ放送（ＤＴＶ）を受信するために使用する周波数帯域（４７０〜７７０ＭＨｚ）の全域における低雑音増幅器１８の入力インピーダンスのおおよその変動範囲を表している。すなわち、低雑音増幅器１８の入力インピーダンスは規定のインピーダンス（５０Ω）から大きくずれている。

低雑音増幅器１８の入力側に接続されている複素共役整合部１７は、図５（ｂ）に示すように、アンテナ１０のインピーダンスであるインピーダンス特性４４を、低雑音増幅器１８の入力インピーダンスであるインピーダンス特性４５（図４中のインピーダンス特性３２に相当）と複素共役インピーダンスとなるように、インピーダンス特性４６に整合する。

例えば、インピーダンス特性４５に相当する低雑音増幅器１８の入力インピーダンスＺ１が（Ｚ１＝ａ＋ｊｂ）の複素数で表される場合には、Ｚ１と複素共役の関係にあるインピーダンスＺ２になるようにインピーダンス特性４６を決定する（Ｚ２＝ａ−ｊｂ）。つまり、インピーダンスＺ１とＺ２とが複素共役の関係にあるため、インピーダンスのリアクタンス成分（反射係数の虚数成分）の影響を打ち消すことができ、整合に伴う損失の増大を抑制しつつ、反射波が減るように整合させることができる。従って、筐体が閉じた状態であり、アンテナ１０のインピーダンスが５０Ωから大きくずれている場合であっても、アンテナ１０とＤＴＶチューナモジュール１６との間で発生する整合に伴う損失が小さくなり、良好な受信状態を実現可能である。

入力側経路切り替えスイッチ１１及び出力側経路切り替えスイッチ１５の切り替えによる高周波信号の信号経路の切り替えについては、形態変化検出部２０の検出結果と１対１に対応付け、筐体が開いている時には図１に示す上側の信号経路を選択し、筐体が閉じている時には図１に示す下側の信号経路を選択するように制御しても良い。しかし、実際の使用状況については様々な可能性が想定されるので、例えば筐体が閉じている時であっても図１に示す上側の信号経路を選択した方が良い結果が得られる場合も考えられる。

そこで、図１に示した制御部２１は、図６に示すように形態変化検出部２０の検出結果だけでなく、実際の受信品質を考慮して信号経路の切り替えを制御してもよい。この場合の制御部２１の動作について、図６を参照しながら以下に説明する。

ステップＳ１１では、制御部２１は、形態変化検出部２０が形態変化（筐体の開閉）を検出したかどうかを調べ、検出した場合に次のステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、制御部２１は、ＤＴＶチューナモジュール１６から出力される受信信号を調べることにより、受信品質Ｑ１を検出する。ここで検出する受信品質の具体例としては、例えばＤＴＶチューナモジュール１６に入力された高周波信号の受信強度（例えば受信電界強度）や、搬送波電力対雑音電力比Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）や、受信信号のビット誤り率ＢＥＲ（Bit Error Rate）などが想定される。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で検出した切り替え前の受信品質Ｑ１の情報を後で利用できるように記憶する。

ステップＳ１４では、ステップＳ１１で形態変化検出部２０が検出した結果に従って、制御部２１が、信号ＳＧ１を切り替えて入力側経路切り替えスイッチ１１及び出力側経路切り替えスイッチ１５を切り替える。すなわち、筐体が開いたことを検出した場合には入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｂとを接続し、出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｂとを接続するように切り替える。また、筐体が閉じたことを検出した場合には、入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｃとを接続し、出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｃとを接続するように切り替える。

ステップＳ１５では、制御部２１は、ＤＴＶチューナモジュール１６から出力される受信信号を再び調べることにより、切り替え後の受信品質Ｑ２を検出する。

ステップＳ１６では、制御部２１は、切り替え後の受信品質Ｑ２と切り替え前の受信品質Ｑ１とを比較する。「Ｑ２＞Ｑ１」の条件を満たす（切り替えによって受信品質が改善した）場合にはこのまま処理を完了し、条件を満たさない（切り替えによって受信品質が悪化した）場合には次のステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、制御部２１が信号ＳＧ１を制御してステップＳ１４を実行する前の状態に戻す。すなわち、筐体が閉じていることを検出している場合であっても、入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｂとを接続し、出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｂとを接続する状態に戻す。また、筐体が開いていることを検出している場合であっても、入力側経路切り替えスイッチ１１が共通端子１１ａと端子１１ｃとを接続し、出力側経路切り替えスイッチ１５が共通端子１５ａと端子１５ｃとを接続する状態に戻す。

本実施形態の携帯無線機によれば、筐体ダイポールアンテナを備える場合であっても、筐体の開閉状態に応じて信号経路を変更することが可能となり、整合の損失を大きく低減することができる。

（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態における携帯無線機の電気回路の主要部の構成を示すブロック図である。図８は図７に示した携帯無線機の構成の変形例を示すブロック図である。

第２の実施形態は第１の実施形態の変形例である。また、図７、図８において図１と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。主に変更された点について以下に説明する。図７および図８において、図１に示したものと同一の構成や動作については説明を省略または簡略化する。

図７に示す携帯無線機１Ｂにおいては、アンテナ１０と入力側経路切り替えスイッチ１１の共通端子１１ａとの間にインピーダンス整合部１２Ｂが接続してあり、入力側経路切り替えスイッチ１１の端子１１ｂと低雑音増幅器１３の入力との間は直接接続されている。つまり、図１におけるインピーダンス整合部１２の代わりであるインピーダンス整合部１２Ｂが、第１の実施形態の携帯無線機１と比較してアンテナ１０により近い位置に接続されている。インピーダンス整合部１２Ｂは、筐体が開いているとき（インピーダンスが規定の５０Ωであるとき）に５０Ωのインピーダンスに整合する特性を有している。

低雑音増幅器１８の入力に接続されている複素共役整合部１７Ｂの機能は、図１に示した複素共役整合部１７と同等であるが、アンテナ１０と入力側経路切り替えスイッチ１１との間にインピーダンス整合部１２Ｂが存在するので、インピーダンス整合部１２Ｂの影響を考慮して特性を多少変更してある。

図７に示すようにインピーダンス整合部１２Ｂをアンテナ１０の近くに配置することにより、整合の損失を大きく低減することができる。また、より容易に回路設計を行うことが可能となる。

一方、図８に示した携帯無線機１Ｃにおいては、図７に示した構成よりも簡略化してあり、低雑音増幅器１３及びインピーダンス整合部１４が省略してある。すなわち、入力側経路切り替えスイッチ１１の端子１１ｂと出力側経路切り替えスイッチ１５の端子１５ｂとの間の第１線路６１は、単なる線路（インピーダンスは５０Ω）だけになっている。なお、複素共役整合部１７Ｂ、低雑音増幅器１８、インピーダンス整合部１９が接続されている第２線路６２については図７の構成と同一である。

図８のような携帯無線機１Ｃの構成とすることで、整合の損失を大きく低減することができる。また、回路構成を簡素化できる。

（第３の実施形態）
図９は第３の実施形態におけるアンテナの伸張／収納が可能な携帯無線機の例を示す正面図である。第３の実施形態は第１または第２の実施形態の変形例である。ここでは、第１の実施形態または第２の実施形態と異なる点について以下に説明するが、主に、アンテナ１０の代わりに伸張／収納が可能なアンテナ１０Ｂを用いている点、形態変化検出部２０の代わりに、アンテナ１０Ｂによる伸張／収納による形態の変化を検出する形態変化検出部２０Ｂを備える点が異なる。

前述の第１の実施形態及び第２の実施形態においては、アンテナ１０として筐体ダイポールアンテナを採用する場合を想定しているので、筐体の変形（開閉）に伴ってアンテナ１０のインピーダンスに大きな変化が現れる。一方、ホイップアンテナを使用する場合にも、例えば図９に示すように伸張状態と収納状態との形態変化が生じるアンテナ１０Ｂの場合には、この形態変化に伴ってアンテナ１０Ｂの周辺に存在する各種導電性材料の状況が変化するため、インピーダンスに変化が現れる。

従って、図９に示すようなアンテナ１０Ｂを利用する携帯無線機１Ｄにおいても、図１、図７、図８に示すような構成を適用することにより、アンテナのインピーダンス変化に対して受信状況が悪化するのを抑制できる。

図９に示す携帯無線機においては、アンテナ１０Ｂが伸張状態と収納状態とのいずれの状態であるかを検出する形態変化検出部２０Ｂが設けてある。従って、図１に示す形態変化検出部２０の代わりに形態変化検出部２０Ｂを使用すればよい。

なお、図１、図７、図８に示す構成においては、携帯無線機の２種類の形態変化だけを想定しているので、切り替えが可能な高周波信号の信号経路を２種類だけ設けてある。しかし、例えば図２に示すように横開きと縦開きと閉じた状態と３種類の形状変化が可能な筐体を利用する場合には、３種類のインピーダンス変化が生じる可能性がある。従って、そのような場合には切り替え可能な信号経路を３種類以上設けて、最適なインピーダンス整合が可能な信号経路を形態変化に合わせて３種類の信号経路の中から選択するように制御すればよい。

本実施形態の携帯無線機によれば、アンテナを伸張／収納可能なアンテナを備える場合であっても、そのアンテナの伸縮状態に応じて信号経路を変更することが可能となり、整合の損失を大きく低減することができる。

以上のように、本発明の携帯無線機は、例えば携帯電話端末などに適用することができ、筐体の変形による開閉やアンテナの伸張／収納のような形態変化に伴ってアンテナのインピーダンスが変化するような状況においても、デジタルテレビ放送などを受信する回路において、整合に伴う損失を大きく増大させることなく所望のインピーダンス整合状態を維持し、好ましい受信状態を実現するために役立てることができる。

本発明の第１の実施形態における携帯無線機の電気回路の主要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における携帯無線機の物理的な構成を示す筐体の横開き状態における正面図である。 本発明の第１の実施形態における携帯無線機の特定箇所におけるインピーダンス特性の一例を表すスミスチャートである。 本発明の第１の実施形態における携帯無線機の特定箇所におけるインピーダンス特性の一例を表すスミスチャートである。 本発明の第１の実施形態における携帯無線機の特定箇所のインピーダンス整合に関する特性の一例を表すスミスチャートである。 本発明の第１の実施形態における携帯無線機の制御部の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における携帯無線機の電気回路の主要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における携帯無線機の構成の変形例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態におけるアンテナの伸張／収納が可能な携帯無線機の例を示す正面図である。

符号の説明

１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 携帯無線機
１０，１０Ｂ アンテナ
１１ 入力側経路切り替えスイッチ
１２，１２Ｂ，１４，１９ インピーダンス整合部
１３，１８ 低雑音増幅器
１３ａ 低雑音増幅回路
１３ｂ インピーダンス整合部
１５ 出力側経路切り替えスイッチ
１６ ＤＴＶチューナモジュール
１７，１７Ｂ 複素共役整合部
２０，２０Ｂ 形態変化検出部
２１ 制御部
３１，３２ インピーダンス特性
４４，４５，４６ インピーダンス特性
５１〜５９ 線路
６１ 第１線路
６２ 第２線路
１０２，１０３ 金属製ヒンジ部材
１０４ 下部筐体
１０５ 上部筐体
１０６ ヒンジ部
１０７，１１２ 回路基板
１０８，１０９，１１５ 給電部
１１０，１１１，１１４ アンテナ素子
１１３ 接続ケーブル

Claims (12)

1. 所定の無線信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナによって受信された高周波信号に対して所定の受信処理を行う受信回路と、
   前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第１の受信系統と、
   前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第２の受信系統と、
   前記アンテナの形態または筐体の形態を検出する形態検出部と、
   前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の受信系統または前記第２の受信系統を前記アンテナと接続するよう選択的に切り替える切替手段と、
   を備え、
   前記第１の受信系統は、前記高周波信号を増幅する第１の低雑音増幅器を備え、
   前記第２の受信系統は、前記第１の低雑音増幅器とは異なるインピーダンス特性を有し、前記高周波信号を増幅する第２の低雑音増幅器を備える
   携帯無線機。
2. 請求項１に記載の携帯無線機であって、
   前記切替手段として、
   前記アンテナと前記第１の低雑音増幅器および前記第２の低雑音増幅器との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の低雑音増幅器の入力側または前記第２の低雑音増幅器の入力側を前記アンテナと接続するよう選択的に切り替える第１の切替手段と、
   前記第１の低雑音増幅器および前記第２の低雑音増幅器と前記受信回路との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の低雑音増幅器の出力側または前記第２の低雑音増幅器の出力側を前記受信回路の入力側に接続するよう選択的に切り替える第２の切替手段と、
   を備える携帯無線機。
3. 請求項２に記載の携帯無線機であって、
   前記第１の切替手段と前記第１の低雑音増幅器との間に配置され、前記第１の低雑音増幅器の入力インピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第１のインピーダンス整合部を備える
   携帯無線機。
4. 所定の無線信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナによって受信された高周波信号に対して所定の受信処理を行う受信回路と、
   前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第１の受信系統と、
   前記アンテナと前記受信回路とを電気的に接続する第２の受信系統と、
   前記アンテナの形態または筐体の形態を検出する形態検出部と、
   前記アンテナと前記第１の受信系統および前記第２の受信系統との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の受信系統の入力側または前記第２の受信系統の入力側を前記アンテナと接続するよう選択的に切り替える第１の切替手段と、
   前記第１の受信系統および前記第２の受信系統と前記受信回路との間に配置され、前記形態検出部の検出結果に基づいて、前記第１の受信系統の出力側または前記第２の受信系統の出力側を前記受信回路の入力側に接続するよう選択的に切り替える第２の切替手段と、
   前記アンテナと前記第１の切替手段との間に配置され、前記アンテナのインピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第１のインピーダンス整合部と、
   を備え、
   前記第２の受信系統は、前記高周波信号を増幅する第２の低雑音増幅器を備える
   携帯無線機。
5. 請求項４に記載の携帯無線機であって、
   前記第１の受信系統は、前記第２の低雑音増幅器とは異なるインピーダンス特性を有し、前記高周波信号を増幅する第１の低雑音増幅器を備える
   携帯無線機。
6. 請求項２ないし５のいずれか１項に記載の携帯無線機であって、
   前記第２の受信系統は、前記第１の切替手段と前記第２の低雑音増幅器の入力側との間に配置され、前記アンテナのインピーダンスと前記第２の低雑音増幅器のインピーダンスとを複素共役インピーダンスに整合する複素共役整合部を備える
   携帯無線機。
7. 請求項２ないし６のいずれか１項に記載の携帯無線機であって、
   前記第２の受信系統は、前記第２の低雑音増幅器の出力側と前記第２の切替手段との間に、前記第２の低雑音増幅器の出力インピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第２のインピーダンス整合部を備える
   携帯無線機。
8. 請求項２ないし７のいずれか１項に記載の携帯無線機であって、
   前記第１の受信系統は、前記第１の低雑音増幅器の出力側と前記第２の切替手段との間に、前記第１の低雑音増幅器の出力インピーダンスを前記受信回路の入力インピーダンスに整合するための第３のインピーダンス整合部を備える
   携帯無線機。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の携帯無線機であって、
   前記形態検出部は、前記アンテナの伸張状態または収納状態のいずれかを検出する
   携帯無線機。
10. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の携帯無線機であって、
    第１の筐体と第２の筐体とを開閉可能であり、
    前記アンテナは、前記第１の筐体内に配設された第１の回路基板および前記第２の筐体内に配設された第２の回路基板の少なくとも一部を含むダイポールアンテナであり、
    前記形態検出部は、前記筐体の開状態または閉状態のいずれかを検出する
    携帯無線機。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の携帯無線機であって、更に、
    前記受信処理の結果に基づいて受信状態の良否を判定する受信状態判定部を備え、
    前記第１の切替部および前記第２の切替部は、前記受信状態判定部の判定結果に基づいて切り替えを行う
    携帯無線機。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の携帯無線機であって、
    前記所定の無線信号は、デジタルテレビ放送信号である
    携帯無線機。

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