JP2015220497A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来例に比較して回路構成が簡単であって、しかもベルトに対して非接触構造でかつ防滴又は防水構造にすることができる。【解決手段】アンテナを用いて無線通信を行い、ベルトクリップによりユーザのベルトに挟むことにより無線通信装置を支持する無線通信装置において、アンテナに直列に接続されかつ無線送受信回路に接続される延長インダクタと、延長インダクタと並列に接続されたスイッチ手段と、赤外線発光素子と赤外線受光素子とを備え、ベルトクリップにベルトが挟まれていないときに、赤外線発光素子からの赤外線をベルトクリップで反射して赤外線受光素子に受光する一方、ベルトクリップにベルトが挟まれているときに、赤外線発光素子からの赤外線を赤外線受光素子に受光しないことにより、ベルトの有無を検出する検出手段と、ベルトがあると検出したときに、スイッチ手段をオンする制御手段とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ユーザのベルトに、無線通信装置のベルトクリップを用いて当該無線通信装置を取り付けたときに良好に無線通信の通話を行うことができる無線通信装置に関する。

例えば、特許文献１では、人体の接近を検出して送信回路とアンテナとの間のインピーダンスを適切に整合させることのできる無線電話装置を提供するために、人体検出部が人体の接近を検出し、通信制御部は、人体検出部の検出結果に基づいて、可変インピーダンス整合部を制御して、無線送受信部とアンテナとの間のインピーダンスを整合させる。従って、無線送受信部から送信電力が減衰することなくアンテナに伝送され、効率よくアンテナから電波として放射される。

また、特許文献２では、携帯機器のユーザが特に意識しなくても携帯中か否かを携帯機器に認識させるために、携帯機器を人が携帯しているか否かを認識する手段として、ベルトフックにベルトが挟まっていることを認識するスイッチを設けることが開示されている。

特開２０００−２８６９２４号公報 特開２０００−１３３９５８号公報

昨今、レストランやホテルなどで、サービスオーダーなどの伝達のために携帯無線機が多く使用されており、その場合、携帯無線機のユーザは手を離して仕事を行う必要がある。そのために、ユーザのベルトに、携帯無線機のベルトクリップを用いて当該携帯無線機を取り付けて携帯無線機を用いて無線通話を行うが、携帯無線機が人体に近接して良好に無線通信の通話を行うことができないという問題点があった。

例えば、特許文献１の装置に特許文献２のスイッチを設けて、ベルトフックにベルトが挟まっていることを、当該スイッチを用いて検出して、無線送受信部とアンテナとの間のインピーダンスを整合させることも考えられる。しかし、特許文献１のインピーダンス整合回路では、回路構成が複雑になり、製造コストが増大するという問題点があった。また、特許文献２のスイッチを用いたとき、ベルトに対して非接触構造にすることができず、また、防滴又は防水構造にすることができないという問題点があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来例に比較して回路構成が簡単であって、しかもベルトに対して非接触構造でかつ防滴又は防水構造にすることができ、ベルトクリップを用いて当該無線通信装置を取り付けたときに良好に無線通信の通話を行うことができる無線通信装置を提供することにある。

本発明に係る無線通信装置は、アンテナを用いて無線通信を行い、ベルトクリップによりユーザのベルトに挟むことにより無線通信装置を支持する無線通信装置において、
上記アンテナに直列に接続されかつ無線送受信回路に接続される延長インダクタと、
延長インダクタと並列に接続されたスイッチ手段と、
赤外線発光素子と赤外線受光素子とを備え、上記ベルトクリップにベルトが挟まれていないときに、上記赤外線発光素子からの赤外線を上記ベルトクリップで反射して上記赤外線受光素子に受光する一方、上記ベルトクリップにベルトが挟まれているときに、上記赤外線発光素子からの赤外線を上記赤外線受光素子に受光しないことにより、上記ベルトの有無を検出する検出手段と、
上記ベルトがあると検出したときに、上記スイッチ手段をオンする制御手段とを備えることを特徴とする。

上記無線通信装置において、上記制御手段は、上記赤外線の搬送波を所定の信号コードに従って変調し、上記変調した赤外線を復調して上記信号コードを検出するか否かを判断することにより、当該変調した赤外線の検出の有無を行うことを特徴とする。

また、上記無線通信装置において、上記スイッチ手段はダイオードであり、
上記制御手段は、上記ベルトがあると検出したときに、上記ダイオードに導通電流を流すことにより上記スイッチ手段をオンすることを特徴とする。

さらに、上記無線通信装置において、上記スイッチ手段はトランジスタであり、
上記制御手段は、上記ベルトがあると検出したときに、上記トランジスタのゲートに所定の導通電圧を印加することにより上記スイッチ手段をオンすることを特徴とする。

従って、本発明に係る無線通信装置によれば、従来例に比較して回路構成が簡単であって、しかもベルトに対して非接触構造でかつ防滴又は防水構造にすることができ、ベルトクリップを用いて当該無線通信装置を取り付けたときに良好に無線通信の通話を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る携帯無線機の構成を示すブロック図である。 （ａ）図１の携帯無線機の前面を示す前面図であり、（ｂ）は図１の携帯無線機のベルトクリップ３０にベルト３２が挟まっていないときの側面図であり、（ｃ）は図１の携帯無線機のベルトクリップ３０にベルト３２が挟まっているときの側面図である。 変形例に係る携帯無線機の構成を示すブロック図である。 携帯無線機をユーザが手に持っているときのインピーダンス整合状態を示す反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の周波数特性を示すグラフである。 携帯無線機がユーザに密着してインピーダンス整合状態がずれた状態の反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の周波数特性を示すグラフである。 図４及び図５を用いて説明した問題点を解決するための従来技術を示す反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

図１は本発明の一実施形態に係る携帯無線機の構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態に係る携帯無線機は、例えばホイップアンテナなどの外部アンテナであるアンテナ１と、内蔵アンテナである延長インダクタ２と、スイッチ３と、カップリングキャパシタ４と、無線送信回路１１と、無線受信回路１２と、接続端子Ｔ１，Ｔ２と、携帯無線機のベルトクリップ３０をユーザのベルト３２に挟むことにより携帯無線機を支持するときにベルト３２の有無を検出するための、赤外線発光素子である赤外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２１と赤外線受光素子を含む赤外線受信モジュール２２とを含む検出回路と、これらの回路を制御する制御手段であるＭＰＵ（Micro-Processing Unit）１０とを備える。

本実施形態に係る携帯無線機は、アンテナ１を用いて無線通信を行い、ベルトクリップ３０によりユーザのベルト３２に挟むことにより携帯無線機を支持する携帯無線機において、上記アンテナ１に直列に接続されかつ無線送受信回路１１，１２に接続される延長インダクタ２と、延長インダクタ２と並列に接続されたスイッチ３と、赤外線ＬＥＤ２１と赤外線受信モジュール２２とを含み、上記ベルトクリップ３０にベルト３２が挟まれていないときに、上記赤外線ＬＥＤ２１からの赤外線を上記ベルトクリップ３０で反射して上記赤外線受信モジュール２２に受光する一方、上記ベルトクリップ３０にベルト３２が挟まれているときに、上記赤外線ＬＥＤ２１からの赤外線を上記赤外線受信モジュール２２に受光しないことにより、上記ベルト３２の有無を検出する検出回路と、上記ベルト３２があると検出したときに、上記スイッチ３をオンするＭＰＵ１０とを備えることを特徴とする。

図１において、アンテナ１で受信された無線信号は、延長インダクタ２又はスイッチ３及びカップリングキャパシタ４を介して無線受信回路１２に入力される。無線受信回路１２は、入力される無線信号に対して、高周波増幅、周波数変換、復調、低周波増幅などの受信処理を行って例えば通話音声信号などの低周波信号を接続端子Ｔ２を介してスピーカ６（イヤホンであってもよい）に出力する。一方、マイクロホン５により入力される通話音声は低周波信号に変換された後、接続端子Ｔ１を介して無線送信回路１１に入力される。無線送信回路１１は、入力される低周波信号に対して、低周波増幅、変調、周波数変換、電力増幅などの送信処理を行って、無線信号をカップリングキャパシタ４及び延長インダクタ２又はスイッチ３を介してアンテナ１に出力して放射する。ＭＰＵ１０は無線送信回路１１及び無線受信回路１２の動作を制御する。

ＭＰＵ１０は、赤外線ＬＥＤ２１に駆動電流を流すことにより赤外線を発光させ、ベルトが無いときのベルトクリップ３０では、ベルトクリップ３０内部で反射されて赤外線受信モジュール２２で受光された後、電気信号に変換されてＭＰＵ１０に出力される。ここで、ＭＰＵ１０は、赤外線ＬＥＤ２１に対する駆動電流の搬送波信号を所定のビットコード（独自コード又はＰＮ符号コード）などの信号コードに従って変調することで、太陽光などの外来雑音の影響を低減することができる。

図２（ａ）図１の携帯無線機の前面を示す前面図であり、図２（ｂ）は図１の携帯無線機のベルトクリップ３０にベルト３２が挟まっていないときの側面図であり、図２（ｃ）は図１の携帯無線機のベルトクリップ３０にベルト３２が挟まっているときの側面図である。

本実施形態では、赤外線の反射の有無によりベルトクリップ３０にベルト３２が挟み込まれているか否かを判断する。赤外線の搬送波は一般的に使用されている、例えば３８ＫＨｚの搬送波を用いることが好ましい。上述のように、太陽光などの外来雑音の影響を低減するため、取り決めたビットパターン（例えば独自コードやＰＮ符号）などの信号コードで赤外線の搬送波を変調する。

図２（ａ）において、携帯無線機の前面には、液晶ディスプレイなどの表示部１３と、チャンネル選択、音量調整、機能選択などのツマミを含む操作部１４とが設けられる。

（１）ベルト３２なしの場合（図２（ｂ））
ＭＰＵ３０で生成された信号パターンにより変調された赤外線の駆動電流を用いて赤外線ＬＥＤ２１を発光させる。赤外線ＬＥＤ２１が発した信号パターンで変調された赤外線が、ベルトクリップ３０の内側に反射して、赤外線受信モジュール２２に入力される。赤外線受信モジュール２２から出力される電気信号をＭＰＵ１０に入力する。ＭＰＵ１０は自身が生成した信号パターンと一致しているか否かを判断する。信号パターンが一致した場合には、赤外線反射光が戻って来ているものと判断し、ベルト３２が挟み込まれていないものと判断する。

（２）ベルト３２ありの場合（図２（ｃ））
ＭＰＵ１０で生成された信号パターンにより変調された赤外線の駆動電流を用いて赤外線ＬＥＤ２１を発光させる。このとき、ベルトクリップ３０に挟み込んだベルト３２が赤外線ＬＥＤ２１および赤外線受信モジュール２２を塞ぎ、赤外線反射光が赤外線受信モジュール２２に戻らない。ＭＰＵ１０には変調された電気信号が入力されないためベルト３２が挟み込まれているものと判断する。

以上のベルト検出手段により以下の通り、アンテナ整合回路の切り替えを行う。以下、携帯無線機のインピーダンス整合について説明する。

図４は携帯無線機をユーザが手に持っているときのインピーダンス整合状態を示す反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の周波数特性を示すグラフである。また、図５は携帯無線機がユーザに密着してインピーダンス整合状態がずれた状態の反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の周波数特性を示すグラフである。さらに、図６は図４及び図５を用いて説明した問題点を解決するための従来技術を示す反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の周波数特性を示すグラフである。これらの反射係数Ｓ１１は例えば携帯無線機のアンテナ端子にネットワークアナライザを接続することにより測定することができる。

まず、アンテナ整合回路の技術的背景について以下に説明する。

携帯無線機は送受信する目的周波数に整合したアンテナ１が使用される。多くの場合、無線機本体を手に持って使用することを前提に整合されている。携帯無線機を業務用途などで使用する場合、ハンズフリーであることが求められ、スピーカーマイクやイヤホンマイクが使用される。その場合、携帯無線機はベルトクリップ３０で腰部にぶら下げて使用される。携帯無線機は人体に密着することになり、アンテナ１の誘電率が変化して共振周波数が目的周波数よりも低い方へずれ、送受信性能が低下する。ここで、人体組織は比較的高い誘電率を持っているためである。

携帯無線機を手に持って整合した状態では、図４に示すように、手に持った時の共振周波数が所定の目的周波数ｆｃで最良となるようアンテナ長を調整し反射を最小とする。次いで、携帯無線機が人体に密着し整合がずれた状態では、図５に示すように、携帯無線機が人体に密着するとアンテナ１の誘電率が変わり共振周波数が低い方へずれる。すなわち、アンテナ１の整合最良点が目的周波数ｆｃから矢印１０１で示すように低い周波数ｆＬにずれる。このとき、目的周波数ｆｃにおける反射が増え、実質的な送信電力が低下し、受信される無線信号レベルも低下するなど送受信性能に影響する。

従来技術での妥協策としては、携帯無線機を製品化する際は、ベルトクリップ３０で支持して人体に密着することを想定して、人体に密着したときの共振周波数ｆＬと例えば手に持ったときの共振周波数ｆＨとの間の共振周波数の変化幅（図６の１０２）の中心になるよう妥協点を見つけている。携帯無線機が人体に密着し、共振周波数が低い方へずれることも想定して、あらかじめアンテナ長を短めに設定する。そのため最良の整合状態ではなく、若干の送受信性能の低下を余儀なくされている。

これに対して、本実施形態では、ベルト３２がベルトクリップ３０に装着されて携帯無線機が人体に密着した場合、共振周波数が低い方へずれることを見越しアンテナ長をあらかじめ短めに設定する。すなわち、上述の性能低下を改善するための方策として、ベルト３２がベルトクリップ３０に装着されるという状態を検出して、自動でアンテナのインピーダンス整合回路を切り替えて共振点を補正する。ここで、携帯無線機に取り付けられたベルトクリップ３０を使用して、ベルト３２に挟み込まれていることを上述のように、好ましくは変調された赤外線を用いて検出する。赤外線を検出しないときは、ベルト３２が挟み込まれていると判断して、アンテナ整合回路を電気的に制御する。

ここで、ベルト３２に挟み込まれていないときは、赤外線を検出し、スイッチ３をオフのままにして、アンテナ１＋延長インダクタ２のアンテナ全長を使用する。

一方、携帯無線機をベルト３２に取り付け、人体に密着した状態では、赤外線は検出されず、スイッチ３をオンにする。ここで、延長インダクタ２は短絡され、アンテナの全長は短くなる。携帯無線機が人体に密着し、アンテナの共振周波数が低い方へずれるが、アンテナ長を短くすることにより最良の状態にインピーダンス整合させることができる。

以上のように構成された本実施形態に係る携帯無線機によれば、ベルトクリップ３０にベルト３２が挟まれていないときに、赤外線ＬＥＤ２１からの赤外線をベルトクリップ３０で反射して赤外線受信モジュール２２に受光する一方、ベルトクリップ３０にベルト３２が挟まれているときに、赤外線ＬＥＤ２１からの赤外線を赤外線受信モジュール２２に受光しないことにより、ベルト３２の有無を検出する検出回路と、ベルト３２があると検出したときに、スイッチ３をオンする。これにより、携帯無線機をベルトクリップ３０を介してベルト３２で支持してユーザが携帯無線機を用いて通話するとき、携帯無線機にユーザである人体に近接しているので、アンテナ長を短くすることで、アンテナ１と無線送受信回路１１，１２との間のインピーダンス整合を調整して、最良のインピーダンス整合状態に設定することができる。これにより、ユーザは、携帯無線機のベルトクリップ３０を用いて当該携帯無線機を取り付けたときに良好に無線通信の通話を行うことができる。

図３は変形例に係る携帯無線機の構成を示すブロック図である。図３において、スイッチ３に代えてダイオードＤを設ける。なお、延長インダクタ２に直列に直流カット用キャパシタＣ２を接続し、ダイオードＤはスイッチ３とキャパシタＣ２の直列回路に対して並列に接続される。また、Ｒ１，Ｒ２は高周波に対して高い抵抗値を示す抵抗であり、キャパシタＣ１は高周波信号がＭＰＵ１０に入力されることを阻止する阻止フィルタを構成する。ここで、延長インダクタ２を短絡するときは、ＭＰＵ１０は所定のオン電流ＩｏｎをダイオードＤに流して、ダイオードＤをオンにする。ここで、オン電流ＩｏｎはＭＰＵ１０から抵抗Ｒ１、ダイオードＤ及び抵抗Ｒ２を介して接地端子に流れる。一方、オン電流ＩｏｎをダイオードＤに流さないときは、ダイオードＤがオフになる。なお、図３の変形例では、ダイオードＤを用いているが、本発明はこれに限らず、スイッチ３に代えて、ＭＯＳトランジスタを接続してそのゲートにオン電圧を印加するかを切り替えることにより、延長インダクタ２の短絡を行うか否かを切り換えてもよい。

以上の本実施形態においては、携帯無線機について説明しているが、本発明はこれに限らず、少なくともベルトクリップ３０を備える無線機、携帯電話機などの無線通信装置に適用することができる。

以上詳述したように、本発明に係る無線通信装置によれば、従来例に比較して回路構成が簡単であって、しかもベルトに対して非接触構造でかつ防滴又は防水構造にすることができ、ベルトクリップを用いて当該無線通信装置を取り付けたときに良好に無線通信の通話を行うことができる。

１…外部アンテナ、
２…延長インダクタ、
３…スイッチ、
４…カップリングキャパシタ、
５…マイクロホン、
６…スピーカ、
１０…ＭＰＵ、
１１…無線送信回路、
１２…無線受信回路、
２１…赤外線ＬＥＤ、
２２…赤外線受信モジュール、
３０…ベルトクリップ、
３２…ベルト、
Ｄ…ダイオード、
Ｒ１，Ｒ２…抵抗、
Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ、
Ｔ１，Ｔ２…接続端子。

Claims (4)

1. アンテナを用いて無線通信を行い、ベルトクリップによりユーザのベルトに挟むことにより無線通信装置を支持する無線通信装置において、
   上記アンテナに直列に接続されかつ無線送受信回路に接続される延長インダクタと、
   延長インダクタと並列に接続されたスイッチ手段と、
   赤外線発光素子と赤外線受光素子とを備え、上記ベルトクリップにベルトが挟まれていないときに、上記赤外線発光素子からの赤外線を上記ベルトクリップで反射して上記赤外線受光素子に受光する一方、上記ベルトクリップにベルトが挟まれているときに、上記赤外線発光素子からの赤外線を上記赤外線受光素子に受光しないことにより、上記ベルトの有無を検出する検出手段と、
   上記ベルトがあると検出したときに、上記スイッチ手段をオンする制御手段とを備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 上記制御手段は、上記赤外線の搬送波を所定の信号コードに従って変調し、上記変調した赤外線を復調して上記信号コードを検出するか否かを判断することにより、当該変調した赤外線の検出の有無を行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 上記スイッチ手段はダイオードであり、
   上記制御手段は、上記ベルトがあると検出したときに、上記ダイオードに導通電流を流すことにより上記スイッチ手段をオンすることを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
4. 上記スイッチ手段はトランジスタであり、
   上記制御手段は、上記ベルトがあると検出したときに、上記トランジスタのゲートに所定の導通電圧を印加することにより上記スイッチ手段をオンすることを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。

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