JP2010252097A

JP2010252097A - 無線通信装置およびその通信方法

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Publication number: JP2010252097A
Application number: JP2009100056A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kojima; 一洋小島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: JP5332852B2

Abstract

【課題】無線システムの切替によってアンテナ特性の変化が少ない無線通信装置およびその通信方法を提供する。
【解決手段】所定距離内に配設される第１および第２のアンテナと、第１〜第ｎ（ｎは、１以上の整数）の位相調整回路と、切替部と、第ｉ（ｉは、１〜ｎの整数）の位相調整回路を介して切替部に接続し、第１のアンテナを用いて第ｉの無線信号の送受を行う第ｉの無線回路と、切替部に接続し、第１のアンテナを用いて第ｎ＋１の無線信号の送受を行う第ｎ＋１の無線回路と、第２のアンテナを用いて第ｎ＋２の無線信号の送受を行う第ｎ＋２の無線回路と、を備える。切替部は、第１のアンテナを用いる信号として第１〜第ｎ＋１の無線信号のいずれかを選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置およびその通信方法に係り、特に、アンテナの使用技術に係る。

携帯電話機や基地局においては、送受で異なる２つのアンテナを備える場合がある。また、ダイバーシチ用に複数のアンテナを備えることもある。例えば特許文献１においては、デュープレクサを介して受信側に入り込む送信波を相殺するために、デュープレクサの送信あるいは受信信号帯域が帯域外となる側のインピーダンスを高くする技術が記載されている。ここでは、送受で異なる２つのアンテナを備える場合およびダイバーシチ用に予備のアンテナを備える場合が開示されている。

一方、近年、携帯電話機は、多機能化に伴って複数の無線システムが搭載されるようになり、それぞれに対応してアンテナ数も複数個搭載されるようになってきた。

特開２００４−２３５８１５号公報

以下の分析は本発明において与えられる。

携帯電話機は、多機能化に伴って複数の無線システムが搭載されるようになり、その結果、アンテナ数も複数個搭載されるようになってきた。このような場合、例えばＷ−ＬＡＮ（Wireless Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈのような使用周波数帯域が重なるアンテナについては、２つのシステムを共用したアンテナを使用することが可能である。

このような構成の携帯電話機において、３つの無線システムＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及びＷ−ＬＡＮを搭載した場合を例に説明する。ここでは、第一のアンテナがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ及びＷ−ＬＡＮシステムの両方に対応したアンテナである。第二のアンテナは、ＷＣＤＭＡシステムに対応したアンテナである。動作周波数は、第一のアンテナが２．４ＧＨｚ帯、第二のアンテナが２ＧＨｚ帯である。

ところで、スペースに限りのある無線通信装置、例えば携帯電話機等においては、２つのアンテナ間には、結合が生じ、アンテナ特性の劣化が起きうる。図５は、このような場合の携帯電話機の等価回路である。この携帯電話機は、アンテナ１０１ａ、１０１ｂを有しており、アンテナ１０１ａは、２つの無線システムを共用するアンテナとする。終端インピーダンスＺは、アンテナ１０１ａに接続される無線回路のインピーダンスを表す。なお、アンテナ１０１ａと終端インピーダンスＺとの間には、インピーダンス整合を取るための整合回路１０２ａが備えられる。また、アンテナ１０１ｂは、無線回路１０３用のアンテナであって、アンテナ１０１ｂと、無線回路１０３との間には、インピーダンス整合を取るための整合回路１０２ｂが備えられる。

図５のように、終端インピーダンスをＺとしたとき、終端インピーダンスＺの位相角とアンテナ１０１ｂの放射効率との関係は、図６に示すように位相角に応じて放射効率が変動する。２つの無線回路を１つのアンテナで共用するような場合には、実装上及び製造上において、２つの無線回路における伝送線路の長さが異なったり、２つの無線回路のインピーダンスが異なったりする。このため、２つの無線回路を切り替えたときに、終端インピーダンスＺを同じにすることは困難である。このため、アンテナ１０１ａで２つの無線システムを共用するような場合、それぞれのシステムに対応する無線回路が切り替わると、アンテナ１０１ｂの特性が変化してしまう虞がある。

したがって、本発明の目的は、無線システムの切替によってアンテナ特性の変化が少ない無線通信装置およびその通信方法を提供することにある。

本発明の１つのアスペクト（側面）に係る無線通信装置は、所定距離内に配設される第１および第２のアンテナと、第１〜第ｎ（ｎは、１以上の整数）の位相調整回路と、切替部と、第ｉ（ｉは、１〜ｎの整数）の位相調整回路を介して切替部に接続し、第１のアンテナを用いて第ｉの無線信号の送受を行う第ｉの無線回路と、切替部に接続し、第１のアンテナを用いて第ｎ＋１の無線信号の送受を行う第ｎ＋１の無線回路と、第２のアンテナを用いて第ｎ＋２の無線信号の送受を行う第ｎ＋２の無線回路と、を備え、切替部は、第１のアンテナを用いる信号として第１〜第ｎ＋１の無線信号のいずれかを選択する。

本発明の他のアスペクト（側面）に係る無線通信装置の通信方法は、第１および第２のアンテナと、第１〜第ｎ（ｎは、１以上の整数）の位相調整回路と、第ｉ（ｉは、１〜ｎ＋１の整数）の無線信号の送受を行う第ｉの無線回路と、第２のアンテナを用いて第ｎ＋２の無線信号の送受を行う第ｎ＋２の無線回路と、を備える無線通信機器の通信方法であって、第１のアンテナを用いる信号として、第ｊ（ｊは、１〜ｎの整数）の位相調整回路を介した第ｊの無線信号および第ｎ＋１の無線信号のいずれかを選択する。

本発明によれば、位相調整回路を配置することで、無線回路が切替部で切り替わったときに、インピーダンス変化を抑えることで、もう一方のアンテナへの結合による特性が変化するのを軽減することができる。

本発明の第１の実施例に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。無線回路を見込んだインピーダンスを示す図である。位相調整回路の例を示す回路図である。本発明の第２の実施例に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。２つのアンテナを備える携帯電話機における等価回路である。終端インピーダンスが変化した時の他方のアンテナの放射効率を示す図である。

本発明の実施形態に係る無線通信装置は、所定距離内に配設される第１および第２のアンテナ（図１の１１ａ、１１ｂ）と、第１〜第ｎ（ｎは、１以上の整数）の位相調整回路（図１の２１）と、切替部（図１の１４）と、第ｉ（ｉは、１〜ｎの整数）の位相調整回路を介して切替部に接続し、第１のアンテナを用いて第ｉの無線信号の送受を行う第ｉの無線回路（図１の２２ａ）と、切替部に接続し、第１のアンテナを用いて第ｎ＋１の無線信号の送受を行う第ｎ＋１の無線回路（図１の２２ｂ）と、第２のアンテナを用いて第ｎ＋２の無線信号の送受を行う第ｎ＋２の無線回路（図１の２２ｃ）と、を備える。切替部は、第１のアンテナを用いる信号として第１〜第ｎ＋１の無線信号のいずれかを選択する。

無線通信装置において、切替部と第ｎ＋１の無線回路との間に第ｎ＋１の位相調整回路（図４の２１ａ）をさらに備えるようにしてもよい。

また、無線通信装置において、切替部と第１のアンテナとの間に第ｎ＋２の位相調整回路（図１の１３）および第１のアンテナ用整合回路（図１の１２ａ）を備え、第２のアンテナと第ｎ＋２の無線回路との間に第２のアンテナ用整合回路（図１の１２ｂ）を備えるようにしてもよい。

さらに、無線通信装置において、ｎ＝１であって、第１および第２の無線回路は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびＷ−ＬＡＮの一方および他方にそれぞれ対応する無線回路であり、第３の無線回路は、ＷＣＤＭＡに対応する無線回路であってもよい。

無線通信装置は、携帯電話機であってもよい。

以上のような無線通信装置によれば、第ｉの位相調整回路を配置することで、切替部によって２つの無線回路を切り替えたときにインピーダンスが変化するのを抑え、結合による第２のアンテナの特性が変化するのを軽減することができる。

以下、実施例に即し、図面を参照して詳しく説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。図１において、携帯電話機１０は、アンテナ１１ａ、１１ｂ、整合回路１２ａ、１２ｂ、位相調整回路１３、２１、制御スイッチ１４、無線回路２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備える。

アンテナ１１ａは、２つの無線システムが共用するアンテナである。無線回路２２ａ、２２ｂは、制御スイッチ１４を介してアンテナ１１ａに接続される。無線回路２２ａ、２２ｂに対して、アンテナ１１ａと良好な整合状態に保つためのアンテナ用の整合回路１２ａは、アンテナ１１ａと制御スイッチ１４の間に配置される。また、位相調整回路１３は、整合回路１２ａと制御スイッチ１４の間に配置される。さらに、位相調整回路２１は、制御スイッチ１４と無線回路２２ａの間に配置される。一方、アンテナ１１ｂは、アンテナ用の整合回路１２ｂを介して無線回路２２ｃに接続し、アンテナ用の整合回路１２ｂで無線回路２２ｃと良好な整合状態に保っている。ここでアンテナ１１ａ、１１ｂは、１／２波長程度以内の距離離れて配設されるものとする。

このような構成の携帯電話機において、例えば、３つの無線システムであるＷＣＤＭＡ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及びＷ−ＬＡＮを搭載した場合について、さらに詳細に説明する。この例では、アンテナ１１ａは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及びＷ−ＬＡＮシステムの両方に対応したアンテナである。アンテナ１１ｂは、ＷＣＤＭＡシステムに対応したアンテナである。無線回路２２ａはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線回路２２ｂはＷ−ＬＡＮ、無線回路２２ｃはＷＣＤＭＡのそれぞれに対応した無線回路である。また、動作周波数は、アンテナ１１ａが２．４ＧＨｚ帯、アンテナ１１ｂが２ＧＨｚ帯である。

図１において、無線回路２２ａを見込んだ２ＧＨｚ帯のインピーダンスＺａの一例を図２（ａ）に示し、無線回路２２ｂを見込んだ２ＧＨｚ帯のインピーダンスＺｂの一例を図２（ｂ）に示す。図２に示すようにインピーダンスＺａ、Ｚｂは、同じにはならない。そこで、位相調整回路２１を挿入してインピーダンスを調整することで、位相調整回路２１を見込んだ２ＧＨｚ帯のインピーダンスＺｃと、インピーダンスＺｂとを揃えるようにする。このようにすることで、制御スイッチ１４が、無線回路２２ａを選んだ場合であっても、無線回路２２ｂを選んだ場合であっても、制御スイッチ１４から無線回路側を見込んだときの切替時のインピーダンスの変化が小さくなる。したがって、制御スイッチ１４で切替がなされた際のアンテナ１１ａからアンテナ１１ｂへの回り込みの変動を少なくし、アンテナの特性を最適化することができる。

位相調整回路１３、２１は、例えば、図３（ａ）〜（ｄ）に示すようなＬＣからなるＴ型あるいはπ型の回路構成で実現し、それぞれのシステムの特性インピーダンスを変えない定数の組み合わせで設計すればよい。なお、位相調整回路１３、２１は、図３のような構成に限らず、システムの特性インピーダンスを変えないような構成であって、かつ終端インピーダンス変化しない条件となっていれば、０Ωを使ったスルー構成としてもよい。

以上の説明では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗ−ＬＡＮおよびＷＣＤＭＡ方式を搭載した携帯電話機を例として挙げたが、別の無線システムの組み合わせとなっても、また別の周波数帯になった場合であっても、本発明は同様に適用することができる。

以上は、一つのアンテナで２つの無線システムを共用する場合について説明したが、ｎ個の無線システムを共用する場合についても、ｎ−１個の無線回路に対して、制御スイッチ１４との間にそれぞれ位相調整回路を配置することで、同様な効果が得られる。

図４は、本発明の第２の実施例に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。図４において、図１と同一の符号は、同一物を示し、その説明を省略する。第２の実施例に係る携帯電話機１０ａは、位相調整回路２１ａを制御スイッチ１４と無線回路２２ｂとの間に追加挿入する。無線回路２２ａ、２２ｂと制御スイッチ１４の間にそれぞれ位相調整回路２１、２１ａを配置するので、第１の実施例と比べて、制御スイッチ１４から無線回路側を見込んだインピーダンスを調整しやすいというメリットがある。

なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１０、１０ａ携帯電話機
１１ａ、１１ｂアンテナ
１２ａ、１２ｂ整合回路
１３、２１、２１ａ位相調整回路
１４制御スイッチ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ無線回路

Claims

所定距離内に配設される第１および第２のアンテナと、
第１〜第ｎ（ｎは、１以上の整数）の位相調整回路と、
切替部と、
第ｉ（ｉは、１〜ｎの整数）の位相調整回路を介して前記切替部に接続し、前記第１のアンテナを用いて第ｉの無線信号の送受を行う第ｉの無線回路と、
前記切替部に接続し、前記第１のアンテナを用いて第ｎ＋１の無線信号の送受を行う第ｎ＋１の無線回路と、
前記第２のアンテナを用いて第ｎ＋２の無線信号の送受を行う第ｎ＋２の無線回路と、
を備え、
前記切替部は、前記第１のアンテナを用いる信号として第１〜第ｎ＋１の無線信号のいずれかを選択することを特徴とする無線通信機器。
前記切替部と第ｎ＋１の無線回路との間に第ｎ＋１の位相調整回路をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信機器。
前記切替部と前記第１のアンテナとの間に第ｎ＋２の位相調整回路および第１のアンテナ用整合回路を備え、前記第２のアンテナと第ｎ＋２の無線回路との間に第２のアンテナ用整合回路を備えることを特徴とする請求項１または２記載の無線通信機器。
ｎ＝１であって、前記第１および第２の無線回路は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびＷ−ＬＡＮの一方および他方にそれぞれ対応する無線回路であり、前記第３の無線回路は、ＷＣＤＭＡに対応する無線回路であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の無線通信機器。
携帯電話機であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の無線通信機器。
第１および第２のアンテナと、第１〜第ｎ（ｎは、１以上の整数）の位相調整回路と、第ｉ（ｉは、１〜ｎ＋１の整数）の無線信号の送受を行う第ｉの無線回路と、前記第２のアンテナを用いて第ｎ＋２の無線信号の送受を行う第ｎ＋２の無線回路と、を備える無線通信機器の通信方法であって、
前記第１のアンテナを用いる信号として、第ｊ（ｊは、１〜ｎの整数）の位相調整回路を介した第ｊの無線信号および第ｎ＋１の無線信号のいずれかを選択することを特徴とする通信方法。