JP2011211273A

JP2011211273A - 携帯型無線装置

Info

Publication number: JP2011211273A
Application number: JP2010074198A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Usui; 久芳臼井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-20

Abstract

【課題】複数のアンテナを備える携帯型無線装置において、整合回路における部品点数の減少、コスト削減、小型化、軽量化をする。
【解決手段】複数のアンテナのうち、特定のアンテナおよび無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第１のインピーダンス回路と、第１のインピーダンス回路と部分的に共有する第２のインピーダンス回路とを備える第１の整合回路において、第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち、一方のアンテナで受信される電波の状態に応じて切り替え回路を切り替える制御部により、第２のインピーダンスへ切り替え、第２の整合回路における第３のインピーダンス回路が特定のアンテナ以外のアンテナおよび無線部とのインピーダンス整合を取る。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯型無線装置に関し、特にアンテナおよび無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する、インピーダンス回路を備える整合回路を備える携帯型無線装置に関する。

携帯型無線装置に代表する携帯電話装置では、無線通信により利用できるアプリケーションが増加しているため、携帯電話装置は、複数のアンテナを備えている。例えば、電話、ＡＧＰＳ（ＡｓｓｉｓｔｅｄＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、Ｂｌｏｏｔｏｏｔｈ、Ｆｅｌｉｃａ、デジタルテレビ等のアプリケーションは、個別にアンテナが必要である。また、携帯電話装置は、コストや利便性により、小型化されているため、アンテナ同士が接近せざるを得なくなっている。

このようなアンテナ同士の接近、また、アンテナへの人体の接近等の外部の状態、インピーダンスの異なる送信部および受信部のアンテナへの接続状態により、アンテナおよび無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスの値を変化させることが必要となる場合がある。また、電波の波長と比較して短い距離にあるアンテナ同士における、電波の干渉も問題となっている。

特許文献１では、各外部の状態において、アンテナおよび内部回路とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有するマッチング回路を、複数備えたマッチング回路の組と、各外部の状態に合うように複数のインピーダンス回路を切り替える切り替え回路とを備える無線送受信装置が開示されている。特許文献１では、外部の状態として、アンテナインピーダンスに影響を与えない待受け状態、アンテナインピーダンスに影響を与える音声通話状態、アンテナインピーダンスにあまり影響を与えないハンズフリー通話状態に、それぞれに対応して、マッチング回路の組は、待受け用マッチング回路、音声通話用マッチング回路、ハンズフリー用マッチング回路という３つのマッチング回路を備える。

また、特許文献２では、アンテナの送信部への接続状態、アンテナの受信部への接続状態、アンテナが人体に接触している状態のそれぞれに対応して、アンテナ整合回路部が、送信帯域整合回路、受信帯域整合回路、人体整合回路という３つの整合回路を備える携帯電話機が開示されている。

特開２００４−３０４５２１号公報特開２００２−３１４４５３号公報

以上のように、特許文献１および特許文献２では、外部の状態や送信部および受信部のアンテナへの接続状態のそれぞれに、インピーダンス回路が備えられている。

したがって、これらの状態の個数が多くなるにつれて、各状態に対応するインピーダンス回路の個数も多くなる。したがって、部品点数が多くなり、コスト増大、大型化、重量化を招くことになる。

本発明では、複数のアンテナを備える携帯型無線装置において、整合回路における部品点数の減少、コスト削減、小型化、軽量化をすることができる携帯型無線装置を提供することを目的とする。

外部と電波の送信および受信を行う、第１のアンテナおよび第２のアンテナと、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナで受信される電波の復調、並びに、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナから送信する電波の変調を行う無線部と、前記第１のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第１のインピーダンス回路、前記第１のインピーダンス回路と部分的に共有する第２のインピーダンス回路を備える第１の整合回路と、前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路を選択的に切り替える切り替え回路と、前記第２のインピーダンス回路への切り替えにより、前記第２のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する、第３のインピーダンス回路を備える第２の整合回路と、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち、一方のアンテナで受信される電波の状態に応じて、前記切り替え回路を切り替える制御部とを備えることを特徴とする携帯型無線装置。

外部と電波の送信または受信を行う複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうち特定のアンテナおよび前記特定のアンテナ以外のアンテナで受信した電波の復調、並びに、前記特定のアンテナおよび前記特定のアンテナ以外のアンテナから送信する電波の変調を行う無線部と、前記特定のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第１のインピーダンス回路、前記第１のインピーダンス回路と部分的に共有する第２のインピーダンス回路を備える第１の整合回路と、前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路を選択的に切り替える切り替え回路と、前記第２のインピーダンス回路への切り替えにより、前記特定のアンテナ以外のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する、第３のインピーダンス回路を備える第２の整合回路と、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち、一方のアンテナで受信される電波の状態に応じて、前記切り替え回路を切り替える制御部とを備えることを特徴とする携帯型無線装置。

複数のアンテナのうち、特定のアンテナおよび無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第１のインピーダンス回路と、第１のインピーダンス回路と部分的に共有する第２のインピーダンス回路とを備える第１の整合回路において、第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち、一方のアンテナで受信される電波の状態に応じて切り替え回路を切り替える制御部により、第２のインピーダンスへ切り替え、第２の整合回路における第３のインピーダンス回路が特定のアンテナ以外のアンテナおよび無線部とのインピーダンス整合を取る。

本発明の第１の実施形態に係る携帯電話装置のブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る第１の整合回路図である。本発明の第１の実施形態に係る第２の整合回路図である。

本発明に係る携帯型無線装置として、携帯電話装置の第１の実施形態を示す。図１に、本発明の第１の実施形態に係る携帯電話装置のブロック図を示す。携帯電話装置は、外部と電波の送信および受信を行う、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２と、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信される電波の復調、並びに、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２から送信する電波の変調を行う無線部６とを備える。第１のアンテナ１は、無線ＬＡＮの送受信を行い、第２のアンテナ２は、デジタルテレビの受信を行う場合について説明する。

また、携帯電話装置は、第１のアンテナ１および無線部６とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第１のインピーダンス回路３１、第１のインピーダンス回路３１と部分的に共有する第２のインピーダンス回路３２を備える第１の整合回路３と、第１のインピーダンス回路３１および第２のインピーダンス回路３２を選択的に切り替える切り替え回路５と、第２のインピーダンス回路３２への切り替えにより、第２のアンテナ２および無線部６とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第３のインピーダンス回路４１を備える第２の整合回路４とを備える。さらに、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２のうち、一方のアンテナで受信される電波の状態に応じて、切り替え回路５を切り替える制御部７を備える。

制御部７は、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信された電波の状態が、無線部６から送信される。制御部７は、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２から送信する電波の変調のための信号を無線部６に送信する。また、制御部７は、中央処理装置と、携帯電話装置の動作を制御するプログラムが書き込まれたメモリとを備えるが、これらと同じ制御を行うハードウェアに代えてもよい。

図２に、本発明に係る第１の整合回路３を示す。インダクタンス３３１およびインダクタンス３３２の一端が接続され、この接続点は切り替え回路５を介して、コンデンサ３１１およびコンデンサ３１２の一端のいずれか一つに選択的に接続される。インダクタンス３３１およびインダクタンス３３２の他端は、それぞれ、第１のアンテナ１および無線部６に、コンデンサ３１１およびコンデンサ３１２の他端は接続され、この接続点はグランドに接続されている。

第１のインピーダンス回路３１は、インダクタンス３３１、インダクタンス３３２およびコンデンサ３１１を備える。第２のインピーダンス回路３２は、インダクタンス３３１、インダクタンス３３２およびコンデンサ３１２を備える。すなわち、第１のインピーダンス回路３１および第２のインピーダンス回路３２は、インダクタンス３３１およびインダクタンス３３２を共有し、回路を部分的に共有する。

図３に、本発明に係る第２の整合回路４を示す。インダクタンス４１１およびインダクタンス４１２の一端が接続され、この接続点はコンデンサ４１３の一方に接続されている。インダクタンス４１１およびインダクタンス４１２の他端は、それぞれ、第２のアンテナ２および無線部６に接続されている。コンデンサ４１３の他端は、グランドに接続されている。第３のインピーダンス回路４１は、インダクタンス４１１、インダクタンス４１２およびコンデンサ４１３を備える。

制御部７は、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２のうち、一方のアンテナで受信された電波の電界強度の大きさに応じて、切り替え回路５を切り替える制御を行う。また、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信された電波の電界強度の大きさに応じて、切り替え回路５を切り替える。

まず、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信された電波の電界強度の大きさに応じて、切り替え回路５を切り替える制御について説明する。

第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で電波を同時に受信している場合において、切り替え回路５により、第１の整合回路３において第２のインピーダンスに切り替えられた状態で、第１のアンテナ１で受信される電波の電界強度の大きさが、第１の閾値（例えば、無線ＬＡＮを良質に享受することができる値）より大きく、切り替え回路５により、第１の整合回路３において第１のインピーダンスに切り替えられた状態で、第２のアンテナ２で受信される電波の電界強度の大きさが、第２の閾値（例えば、デジタルテレビを良質に享受することができる値）より小さいとき、第１の整合回路３において第２のインピーダンス回路３２に切り替える。反対に、第１のアンテナ１で受信される電波の電界強度の大きさが、第１の閾値より小さく、切り替え回路５により、第１の整合回路３において第１のインピーダンスに切り替えられた状態で、第２のアンテナ２で受信される電波の電界強度の大きさが、第２の閾値より大きいとき、第１の整合回路３において第１のインピーダンス回路３１に切り替える。

これにより、無線ＬＡＮおよびデジタルテレビともに良質に享受することができる可能性を大きくすることができる。

また、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信される電波の電界強度の大きさが、それぞれ、第１の閾値および第２の閾値より小さいとき、第１の整合回路３において第２のインピーダンス回路３２または第２のインピーダンス回路３２に切り替える。さらに、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信される電波の電界強度の大きさが、それぞれ、第１の閾値および第２の閾値より大きいとき、第１の整合回路３において第２のインピーダンス回路３２または第２のインピーダンス回路３２に切り替える、または、切り替えず直前のインピーダンス回路に維持する。

これにより、一方のアプリケーションを他方のアプリケーションより優先的して、より良質に享受することもできる。また、切り替え回路５の切り替えを必要なときのみ動作させて、消費電力小さくすることができるため、携帯電話装置を長時間、使用することができる。

次に、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２のうち、一方のアンテナで受信された電波の電界強度の大きさに応じて、切り替え回路５を切り替える制御について説明する。

具体的には、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で同時に電波を受信している場合において、第１のアンテナ１で受信される電波の電界強度の大きさが予めわからず、または第１の閾値より小さいことが予めわかり、かつ、第２のアンテナ２で受信される電波の電界強度の大きさが第２の閾値より大きいことが予めわかるときには、第１のアンテナ１で受信される電界強度の大きさが、第１の閾値より小さいとき、第１の整合回路３において第１のインピーダンス回路３１に切り替える。

反対に、第１のアンテナ１で受信される電波の電界強度の大きさが第１の閾値より大きいことが予めわかり、第２のアンテナ２で受信される電波の電界強度の大きさが予めわからない、または第２の閾値より小さいことが予めわかるときには、第２のアンテナ２で受信される電界強度の大きさが、第２の閾値より小さいときは、第１の整合回路３において第２のインピーダンス回路３２に切り替える。これにより、電界強度の大きさが予めわかる電波を受信するアンテナよりも、電界強度の大きさが予めわからない、または閾値より小さいことが予めわかる電波を受信するアンテナを優先して、インピーダンス整合を取ることができる。

これにより、一方のアンテナで受信される電波の電界強度の大きさと閾値とを比較するだけで、無線ＬＡＮおよびデジタルテレビともに良質に享受することができる可能性を大きくすることができる。

第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信される電波の電界強度の大きさがともに予めわかるときや予めわからないときにも適用できる。

他の具体例として、一方のアンテナで送信、他方のアンテナで受信を行う場合において、第１のアンテナ１で送信、第２のアンテナ２で受信を同時に行うときは、第１の整合回路３において第２のインピーダンス回路３２に切り替える。反対に、第１のアンテナ１で受信、第２のアンテナ２で送信を行うときは、第１の整合回路３において第１のインピーダンス回路３１に切り替える（後述するが、第２のアンテナ２で送信を行ってもよい）。これにより、一方のアンテナで受信される電波の電界強度の大きさと閾値とを比較するだけで、無線ＬＡＮおよびデジタルテレビともに良質に享受することができる可能性が大きくすることができる。

また、第１のアンテナ１が使用状態、かつ、第２のアンテナ２が非使用状態のときは、第１の整合回路３において第１のインピーダンス回路３１に切り替え、第１のアンテナ１が非使用状態、かつ、第２のアンテナ２が使用状態のときは、第１の整合回路３において第２のインピーダンス回路３２に切り替えることもできる。

アンテナが使用状態とは、無線部６がアンテナで受信した電波に対応する信号を受信している状態、または、無線部６がアンテナから送信する電波に対応する信号をアンテナに送信している状態である。非使用状態とは、無線部６がアンテナで受信した電波に対応する信号を受信している状態、および、無線部６がアンテナから送信する電波に対応する信号をアンテナに送信している状態のいずれでもない状態である。

すなわち、第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で電波を送信または受信を同時に行っていないときは、第１の整合回路３において、使用状態のアンテナおよび無線部６とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有するインピーダンス回路に切り替える。これにより、一方のアプリケーションのみを使用するときに、その一方を良質に享受する可能性を大きくすることができる。

電波の伝送速度によって閾値を決定してもよい。例えば、電界強度の閾値を、３８４Ｋｂｐｓで−８４ｄＢｍ、３．６Ｍｂｐｓで−７８ｄＢｍ、７．２Ｍｂｐｓで−７２ｄＢｍのように、電波の伝送速度が大きくなるにつれて、閾値を大きくする。これにより、伝送速度が大きい電波は、伝送速度が小さい電波より、電波に畳重するノイズの影響を受けやすいため、その影響を小さくすることができる。したがって、データの誤りがない電波の復調波を得ることができる。

本実施形態では、アンテナで受信された電波の電界強度の大きさに応じて、切り替え回路５の制御を行っているが、電波のチャネルにおける電界強度の大きさを閾値に用いることで、上記の実施形態の効果の可能性をさらに大きくすることができる。

本実施形態では、第１のアンテナ１で送受信、第２のアンテナ２で受信を行うとして説明した。第１のアンテナ１で、送信のみ、または、受信のみを行ってもよい。また、第２のアンテナ２で送受信、または、送信のみを行ってもよい。

また、図２に示すように、制御部７は、携帯電話装置のダイアルキー等の入力装置である操作部８からの入力により、切り替え回路５を切り替える。これにより、実際の使用に応じて、切り替え回路５を切り替えることができる。

このように、第１のアンテナ１または第２のアンテナ２で受信される電波の状態や入力装置からの入力のような外部からの入力、第１のアンテナ１または第２のアンテナ２の送受信状態により、切り替え回路５を切り替えるだけでなく、第１のアンテナ１または第２のアンテナ２の外部の環境の状態、例えば、アンテナの接近、人体の接近により、切り替え回路５を切り替えることもできる。

本実施形態では、第１の整合回路３は、第１のインピーダンス回路３１と、第２のインピーダンス回路３２とを備え、第２の整合回路４は、第３のインピーダンス回路４１を備え、第２の整合回路４は、第３のインピーダンス回路４１と等しい。それぞれの整合回路において、第１のインピーダンス回路３１、第２のインピーダンス回路３２、第３のインピーダンス回路４１以外のインピーダンス回路をさらに追加してもよい。追加前のインピーダンス回路（第１のインピーダンス回路３１、第２のインピーダンス回路３２、第３のインピーダンス回路４１）と部分的に共有、追加されたインピーダンス回路のみで部分的に共有、追加前のインピーダンス回路および追加されたインピーダンス回路と部分的に共有されてもよい。また、第１のインピーダンス回路３１、第２のインピーダンス回路３２、第３のインピーダンス回路４１は一例であり、その他の構成であってもよい。また、２個のアンテナを用いて説明したが、２個より多いアンテナにも適用することができる。

１第１のアンテナ
２第２のアンテナ
３第１の整合回路
３１第１のインピーダンス回路
３２第２のインピーダンス回路
３３１インダクタンス
３３２インダクタンス
３１１コンデンサ
３１２コンデンサ
４第２の整合回路
４１第３のインピーダンス回路
４１１インダクタンス
４１２インダクタンス
４１３コンデンサ
５切り替え回路
６無線部
７制御部
８操作部

Claims

外部と電波の送信および受信を行う、第１のアンテナおよび第２のアンテナと、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナで受信される電波の復調、並びに、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナから送信する電波の変調を行う無線部と、前記第１のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第１のインピーダンス回路、前記第１のインピーダンス回路と部分的に共有する第２のインピーダンス回路を備える第１の整合回路と、前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路を選択的に切り替える切り替え回路と、前記第２のインピーダンス回路への切り替えにより、前記第２のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する、第３のインピーダンス回路を備える第２の整合回路と、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち、一方のアンテナで受信される電波の状態に応じて、前記切り替え回路を切り替える制御部とを備えることを特徴とする携帯型無線装置。
前記制御部は、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち、一方のアンテナで受信される、電波の電界強度または電波のチャネルにおける電界強度の大きさに応じて、前記切り替え回路を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の携帯型無線装置。
前記制御部は、前記一方のアンテナが前記第１のアンテナの場合において、前記第１のアンテナで受信される電波の電界強度または電波のチャネルにおける電界強度の大きさが、第１の閾値より小さいときには前記第１のインピーダンス回路に切り替え、第１の閾値より大きいときには前記第２のインピーダンス回路に切り替え、前記一方のアンテナが前記第２のアンテナの場合において、前記第２のアンテナで受信される電波の電界強度または電波のチャネルにおける電界強度の大きさが、第２の閾値より小さいときには前記第２のインピーダンス回路に切り替え、閾値より大きいときには前記第１のインピーダンス回路に切り替える制御を行うことを特徴とした請求項２に記載の携帯型無線装置。
前記制御部は、前記第１のアンテナが使用状態、かつ、前記第２のアンテナが非使用状態のときは、前記第１の整合回路において前記第１のインピーダンス回路に切り替え、前記第１のアンテナが非使用状態、かつ、前記第２のアンテナが使用状態のときは、前記第１の整合回路において前記第２のインピーダンス回路に切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の携帯型無線装置。
前記第１の閾値および前記第２の閾値は、電波の伝送速度によって決定されることを特徴とした請求項３または４のいずれか一項に記載の携帯型無線装置。
前記制御部は、操作部による操作で切り替え回路を切り替える制御をさらに行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の携帯型無線装置。
外部と電波の送信または受信を行う複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうち特定のアンテナおよび前記特定のアンテナ以外のアンテナで受信した電波の復調、並びに、前記特定のアンテナおよび前記特定のアンテナ以外のアンテナから送信する電波の変調を行う無線部と、前記特定のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する第１のインピーダンス回路、前記第１のインピーダンス回路と部分的に共有する第２のインピーダンス回路を備える第１の整合回路と、前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路を選択的に切り替える切り替え回路と、前記第２のインピーダンス回路への切り替えにより、前記特定のアンテナ以外のアンテナおよび前記無線部とのインピーダンス整合を取るインピーダンスを有する、第３のインピーダンス回路を備える第２の整合回路と、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナのうち、一方のアンテナで受信される電波の状態に応じて、前記切り替え回路を切り替える制御部とを備えることを特徴とする携帯型無線装置。
前記制御部は、前記複数のアンテナのうち、いずれか一つのアンテナで受信される電波の電界強度または電波のチャネルにおける電界強度の大きさに応じて、前記切り替え回路を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の携帯型無線装置。
前記制御部は、前記特定アンテナが使用状態、かつ、前記特定のアンテナ以外のアンテナが非使用状態のときは、前記第１のインピーダンス回路に切り替え、前記特定アンテナが非使用状態、かつ、前記特定のアンテナ以外のアンテナが使用状態のときは、前記第２のインピーダンス回路に切り替える制御を行うことを特徴とする請求項７または８に記載の携帯型無線装置。