JP2919319B2

JP2919319B2 - インピーダンス整合装置

Info

Publication number: JP2919319B2
Application number: JP7269891A
Authority: JP
Inventors: 正義山下
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: JPH09116457A

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、インピーダンス整
合装置に関し、特に、無線機に用いられるアンテナイン
ピーダンス整合装置に関する。

【０００１】

【従来の技術】従来、この種のアンテナインピーダンス
整合装置は、アンテナとアンテナの後段に接続される無
線部とのインピーダンス整合をとることを目的として用
いられている。

【０００２】しかしながら、無線機が使用者の人体付近
に携帯されて通話が行われる場合には、人体が導体の一
種であるため、アンテナと無線部とのインピーダンス整
合にミスマッチングが生じるという課題がある。

【０００３】この種の課題を解決する手段として、例え
ば、特開平３−１４１７３０号公報に記載されている携
帯型無線機が知られている。

【０００４】図６は、同公報記載の無線機の概略図であ
る。

【０００５】図６において、無線機は、ループアンテナ
１３と、ループアンテナ１３の一端に接続されたチョー
クコイル１４およびダイオード１５と、ループアンテナ
１３の同調をとるための可変コンデンサ１６と、ループ
アンテナ１３に接続されてデータの送受信およびデータ
あるいは信号レベルの比較を行う送受信部１１と、を備
える。また、ループアンテナ１３は、電池や発音体ある
いは金属振動板１２と一体型で形成される。

【０００６】そして、この無線機を携帯者の人体から離
して使用する場合には、チョークコイル１４を介して直
流電流をダイオード１５に導通させ、ループアンテナ１
３を導通にさせる一方、無線機を携帯者の人体付近に携帯して使用する場
合には、人体からの影響によって、ループアンテナ１３
と送受信部１１とのインピーダンスの整合にミスマッチ
ングが生じるため、チョークコイル１４を介した直流電
流のダイオード１５への導通を停止させ、ループアンテ
ナを非導通にさせる。このとき、ループアンテナ１３に
一体に形成された電池や発音体あるい金属振動板１２が
人体と電気的に結合してダイポールアンテナを形成す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この携
帯型無線機では、無線機の携帯の有無によって使用者が
ループアンテナを導通あるいは非導通に切り換えなくて
はならないため、利便性が悪いという課題があった。

【０００８】本発明の目的は、上述した課題を解決し、
無線機が使用者の人体付近に携帯されて通話が行われる
場合でもインピーダンス整合をとるとともに利便性を向
上させるインピーダンス整合装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明によるインピーダンス整合装置は、アン
テナとアンテナの後段に接続される無線部とのインピー
ダンスの整合を行う整合手段と、無線機の使用者の人体
付近で無線機が通話を行っていることを検出する検出手
段と、検出手段が通話を行っていることを検出すると、
整合手段のインピーダンスを補正する補正手段と、を備
え、前記検出手段は、前記無線機が通話を行っているこ
とを検出すると検出信号を出力し、前記補正手段は、前
記検出信号を入力すると、前記整合手段のインピーダン
スを補正する。

【００１０】このような構成の採用によって、無線機が
使用者の人体付近に携帯されて通話を行っている場合
に、検出手段で検出され、この検出により補正手段が整
合手段のインピーダンスを補正するため、人体からの影
響にもかかわらずアンテナと無線部とのインピーダンス
整合をとることができる。

【００１１】また、検出手段によって無線機の使用者の
人体付近での通話が検出されるため、使用者によって、
人体付近での通話であるか否かを選択し、無線機を操作
する必要性がないため、利便性を向上させることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明によるインピーダンス整合
装置の一実施例を示す機能ブロック図である。

【００１４】図１において、インピーダンス整合装置
は、アンテナ１と、整合回路２と、オフフック検出回路
３と、ハンズフリー検出回路４と、直流電流発生回路５
と、スイッチ回路６と、補正回路７と、無線部８と、を
備える。

【００１５】この整合装置において、図示しない相手方
無線機からの無線信号の受信時には、アンテナ１によっ
て無線信号が受信され受信信号が整合回路２に出力され
る。整合回路２はアンテナ１と無線部８とのインピーダ
ンス整合をとるためのものであり、この整合回路２を介
して受信信号は無線部８に出力される。受信信号は、無
線部８において増幅されて周波数変換されたのち復調さ
れる。

【００１６】一方、送信信号の相手方無線機への送信時
には、無線部８において変調されて増幅された送信信号
が整合回路２に出力される。そして、整合回路２を介し
て、送信信号はアンテナ１に出力する。アンテナ１は、
この送信信号を相手方無線機に送信する。

【００１７】なお、無線部８の後段の回路構成の詳細お
よびそれらの動作については本発明とは直接関係がない
ため、説明を省略する。

【００１８】オフフックスイッチ検出回路３は、無線機
が通話状態にあるか否かを検出するものであり、例え
ば、携帯電話機等では、オフフック状態にあるか否かを
検出する。オフフック状態が検出されると、オフフック
スイッチ検出回路３はハイレベルのオフフック検出信号
を直流電流発生回路５に出力する。ハンズフリー検出回
路４は、例えば、携帯電話機等にハンズフリー機能が設
けれている場合に用いられるものであり、ハンズフリー
通話が行われていることが検出されると、ハイレベルの
ハンズフリー検出信号を直流電流発生回路５に出力す
る。なお、ハンズフリー通話とは、携帯電話機の送受話
器を用いないで通話を行うものであり、このとき携帯電
話機は携帯者の人体から離されて使用される。そして、
ハンズフリー通話では、携帯者の音声を入力するマイク
ロフォンと通話相手の音声を出力するスピーカとが使用
される。

【００１９】直流電流発生回路５は、オフフック検出回
路３からのハイレベルのオフフック検出信号を入力し、
かつハンズフリー検出回路４からのハイレベルのハンズ
フリー検出信号を入力しない場合に直流電流をスイッチ
回路６に出力する。

【００２０】スイッチ回路６は、直流電流発生回路５か
らの直流電流を入力すると、整合回路２と補正回路７と
を接続させる。補正回路７は、コンデンサあるいはコイ
ルから構成され、他端は接地される。

【００２１】次に、整合回路２の回路の一実施例を図２
を用いて説明する。

【００２２】図２において、整合回路２は、コンデンサ
２１および２３とコイル２２とからなるπ型の整合回路
である。整合回路２は、コンデンサ２１および２３とコ
イル２２との合成インピーダンスによってアンテナ１と
無線部とのインピーダンス整合をとる。

【００２３】次に、直流電流発生回路５の回路の一実施
例を図３を用いて説明する。

【００２４】図３において、直流電流発生回路５は、オ
フフック検出回路３に一端が接続される抵抗５１と、こ
の抵抗５１の他端にベースが接続されるトランジスタ５
３と、抵抗５１の他端に一端が接続されトランジスタ５
３のエミッタに他端が接続される抵抗５４と、を備え
る、また、直流電流発生回路５は、ハンズフリー検出回
路４に一端が接続される抵抗５２と、抵抗５２の他端に
ベースが接続され、コレクタがトランジスタ５３のエミ
ッタに接続され、さらに、エミッタが接地されるトラン
ジスタ５５と、抵抗５２の他端に一端が接続され、トラ
ンジスタ５４のエミッタに他端が接続される抵抗５６
と、を備える。さらに、直流電流発生回路５は、トラン
ジスタ５３のコレクタにベースが接続され、コレクタが
電源電圧ＶＤＤに接続されるトランジスタ５８と、トラ
ンジスタ５３のコレクタに一端が接続され、他端が電源
電圧ＶＤＤに接続される抵抗５７と、トランジスタ５８
のエミッタに一端が接続され、他端がスイッチ回路６に
接続される抵抗５９と、を備える。

【００２５】直流電流発生回路５において、オフフック
検出回路３からハイレベルのオフフック検出信号がバイ
アス抵抗５１を介してトランジスタ５３のベースに入力
すると、トランジスタ５３がオンになる。一方、ハンズ
フリー検出回路４からハイレベルのハンズフリー検出信
号がバイアス抵抗５２を介してトランジスタ５５のベー
スに入力すると、トランジスタ５５がオンになる。

【００２６】したがって、オフフック検出回路３からハ
イレベルのオフフック検出信号が直流電流発生回路５に
入力し、かつハンズフリー検出回路４からハイレベルの
ハンズフリー検出信号が直流電流発生回路５に入力する
と、トランジスタ５３および５５がともにオンになる。
このとき、電源電圧ＶＤＤからの直流電流が抵抗５７を
介してグランドに流れ込むため、トランジスタ５８のベ
ース端子にかかるバイアス電圧がローレベルになる。ト
ランジスタ５８のベース端子にかかるバイアス電圧がロ
ーレベルになると、トランジスタ５８がオフになるの
で、直流電流がスイッチ回路６に出力されない。

【００２７】一方、オフフック検出回路３からオフフッ
ク検出信号が直流電流発生回路５に入力し、かつハンズ
フリー検出回路４からハンズフリー検出信号が直流電流
発生回路５に入力しないと、トランジスタ５３がオンに
なり、トランジスタ５５がオフになる。したがって、ト
ランジスタ５８のベース端子に電源電圧ＶＤＤからのバ
イアスが抵抗５７によってかかりトランジスタ５８がオ
ンになるので、直流電流がスイッチ回路６に出力され
る。

【００２８】また、オフフック検出信号が直流電流発生
回路５に入力せず、かつハンズフリー検出信号が直流電
流発生回路５に入力すると、トランジスタ５３がオフに
なり、トランジスタ５５がオンになる。したがって、ト
ランジスタ５８のベース端子が開放となるためバイアス
電圧ローレベルになり、トランジスタ５８がオフになる
ので、直流電流がスイッチ回路６に出力されない。

【００２９】さらに、オフフック検出信号が直流電流発
生回路５に入力せず、かつハンズフリー検出信号が直流
電流発生回路５に入力しないと、トランジスタ５３およ
び５５がともにオフになるので、トランジスタ５８のベ
ース端子が開放となり、バイアス電圧がローレベルにな
る。トランジスタ５８のベース端子にかかるバイアス電
圧ローレベルになると、トランジスタ５８がオフになる
ので、直流電流がスイッチ回路６に出力されない。

【００３０】したがって、直流電流発生回路５がオフフ
ック検出回路３からハイレベルのオフフック検出信号を
入力し、かつハンズフリー検出回路４からハイレベルの
ハンズフリー検出信号を入力しないときのみ、直流電流
がスイッチ回路６に出力される。

【００３１】次に、スイッチ回路６の回路の一実施例を
図４を用いて説明する。

【００３２】図４において、スイッチ回路６は、一端が
直流電流回路５に接続され、他端が接地されるコンデン
サ６１と、一端がコンデンサ６１の一端に接続されるコ
イル６２と、コイル６２の他端にアノードが接続され、
カソードが補正回路７に接続されるピンダイオード６３
と、を備える。

【００３３】このスイッチ回路６において、ピンダイオ
ード６３は、直流電流が印加されると導通するものであ
る。したがって、直流電流発生回路５からの直流電流が
スイッチ回路６に入力されると、コンデンサ６１および
コイル６２によって高周波成分が阻止され、ピンダイオ
ード６３が導通する。そしてこのとき、整合回路２と補
正回路７とが接続される。なお、コンデンサ６１および
コイル６２は、整合回路２からの受信信号、すなわち交
流信号が直流電流発生回路５に流れ込むのを防止する作
用も有する。

【００３４】一方、直流電流回路５からの直流電流がス
イッチ回路６に入力されない場合には、ピンダイオード
６３は非導通になるため、整合回路２と補正回路７とが
開放される。

【００３５】次に、図１に示したインピーダンス整合装
置の動作について説明する。

【００３６】図１において、通話が開始されるために、
使用者によって携帯電話機がオフフック状態にされる
と、オフフック検出回路３でオフフック状態が検出され
てハイレベルのオフフック検出信号が直流電流回路５に
出力される。一方、ハンズフリー通話が開始されるため
に、使用者によって携帯電話機がハンズフリー状態にさ
れると、ハンズフリー検出回路４でハンズフリー状態が
検出されてハイレベルのハンズフリー検出信号が直流電
流回路５に出力される。これら信号を入力すると、直流
電流回路５は、直流電流を出力しないため、スイッチ回
路６によって整合回路２と補正回路７とが開放される。
このとき、無線機は携帯者の近傍において使用されない
ため、補正回路７による整合回路３の補正が行われな
い。

【００３７】一方、携帯電話機がオフフック状態にされ
ると、オフフック検出回路３からオフフック検出信号が
直流電流回路５に出力され、ハンズフリー通話が行われ
ないときには、ハンズフリー検出回路４からハンズフリ
ー検出信号が直流電流回路５に出力されない。直流電流
回路５では、直流電流を出力するため、スイッチ回路６
によって整合回路２と補正回路７とが接続される。この
とき、無線機は携帯者の近傍において使用されるため、
補正回路７による整合回路３の補正が行われる。

【００３８】また、通話が開始されないときには、携帯
電話機がオフフック状態にされないため、オフフック検
出回路３からオフフック検出信号が直流電流回路５に出
力されない。このとき直流電流回路５では、常に直流電
流が出力されないため、スイッチ回路６によって整合回
路２と補正回路７とが開放される。したがって、補正回
路７による整合回路３の補正が行われない。

【００３９】このように、無線機、例えば、携帯電話機
が使用者の人体付近で使用される場合、すなわち、オフ
フック状態にされ、かつハンズフリー通話がなされない
場合には、スイッチ回路６によって整合回路２と補正回
路７とが接続され、アンテナ１と無線部８とのインピー
ダンス整合のミスマッチングが補正される。

【００４０】ここで、図５（ａ）および５（ｂ）を用い
て、アンテナ１と無線部とのインピーダンス整合のミス
マッチングの補正について詳述する。

【００４１】図５（ａ）は、本発明によるインピーダン
ス整合装置を用いない場合のアンテナと無線部とによる
リターンロスを示す図である。

【００４２】図５（ａ）において、通話が開始されず、
待ち受け状態にあるときには、図中実線にて示されるよ
うに、アンテナ１と無線部との共振周波数Ａ付近に送信
周波数帯域と受信周波数帯域とが位置しており、アンテ
ナ１と無線部とのリターンロスが少なく、両者のインピ
ーダンス整合がとられている。

【００４３】一方、通話が開始され、かつハンズフリー
通話が用いられないときには、図中点線にて示されるよ
うに、使用者の人体からの影響によりアンテナ１と無線
部８との共振周波数Ｂが低域に周波数のずれる。したが
って、アンテナ１と無線部８とのリターンロスが大きく
なり、両者のインピーダンス整合がとられなくなる。こ
の場合特に、受信感度が悪くなり、通話に支障をきた
す。

【００４４】図５（ｂ）は、本発明によるインピーダン
ス整合装置を用いた場合のアンテナと無線部とによるリ
ターンロスを示す図である。

【００４５】図５（ｂ）において、通話が開始されず、
待ち受け状態にあるときには、図中実線にて示されるよ
うに、図５（ａ）と同様にアンテナ１と無線部との共振
周波数Ｃ（共振周波数Ａと同一周波数）付近に送信周波
数帯域と受信周波数帯域とが位置しており、アンテナ１
と無線部とのリターンロスが少なくなり、両者のインピ
ーダンス整合がとられている。

【００４６】一方、通話が開始され、かつハンズフリー
通話が用いられないときでも、すなわち使用者の人体か
らの影響をうけたとしても、アンテナ１と無線部とのイ
ンピーダンス整合が補正回路によって補正されるため、
図中点線にて示されるように、アンテナ１と無線部との
共振周波数Ｄの低域への周波数のずれ込みが小さくな
る。したがって、共振周波数Ｄ付近に送信周波数帯域と
受信周波数帯域とが位置しており、アンテナ１と無線部
とのリターンロスが小さくなり、両者のインピーダンス
整合がとられる。

【００４７】なお、使用者の人体への影響よる上述した
アンテナ１と無線部との共振周波数のずれ込みには、容
量性と誘電性とがあり、これらはアンテナの種類あるい
は構造によって決定される。例えば、ホイップアンテナ
の場合には、使用者の人体の影響によってインダクタン
スが直列に接続された回路と等価になる。したがって、
この場合、アンテナ１と無線部との共振周波数のずれ込
みは、誘電性となるため、補正回路７は容量性、すなわ
ちコンデンサによって構成される。

【００４８】このように、アンテナと無線部との共振周
波数のずれ込みにおけるその容量性あるいは誘電性か
は、アンテナの種類あるいは構造によって決定されるた
め、そのアンテナの種類あるいは構造によって補正回路
７の回路構成が決定される。

【００４９】上述した実施例では、無線機が使用者の人
体付近で使用されているか否かを、携帯電話機を一例と
し、オフフック状態とハンズフリー機能の使用の有無を
検出することとして説明したが、本発明はこれらに何等
限定されるものではない。したがって本発明では、無線
機が使用者の人体付近で使用されているか否かを検出す
る手段が用いられていればでいかなる手段を用いても良
い。もちろん、オフフック状態あるいはハンズフリー機
能の使用状態の検出するだけでも良い。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるイン
ピーダンス整合装置では、無線機が使用者の人体付近で
使用されている場合に人体からの影響によってアンテナ
と無線部とのインピーダンスがミスマッチングするのを
補正する手段を設けたため、両者のインピーダンスのミ
スマッチングを抑圧することができる。

【００５１】また、無線機が使用者の人体付近で使用さ
れているか否かを検出する手段が使用者によって操作さ
れるものではなく、自動的に検出されるため、使用の利
便性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すインピーダンス整合装
置の機能ブロック図。

【図２】図１に示した整合回路の一例を示す回路図。

【図３】図１に示した直流電流発生回路の一例を示す回
路図。

【図４】図１に示したスイッチ回路の一例を示す回路
図。

【図５】アンテナと無線部とのインピーダンス整合のミ
スマッチングの補正を説明するための図。

【図６】従来のインピーダンス整合装置の概要図。

【符号の説明】

１・・・アンテナ２・・・整合回路３・・・オフフック検出回路４・・・ハンズフリー検出回路５・・・直流電流発生回路６・・・スイッチ回路７・・・補正回路１１・・・送受信部１２・・・電池や発音体あるいは振動体１３・・・ループアンテナ１４・・・チョークコイル１５・・・ダイオード１６・・・可変コンデンサ２１・・・コンデンサ２２・・・コイル２３・・・コンデンサ５１、５２、５４、５６、５７、５９・・・抵抗５３、５５、５８・・・トランジスタ６１・・・コンデンサ６２・・・コイル６３・・・ピンダイオード

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナと前記アンテナの後段に接続さ
れる無線部とのインピーダンスの整合を行う整合手段
と、無線機の使用者の人体付近で前記無線機が通話を行って
いることを検出する検出手段と、前記検出手段が通話を行っていることを検出すると、前
記整合手段のインピーダンスを補正する補正手段と、を
備え、前記検出手段は、前記無線機が通話を行っていることを
検出すると検出信号を出力し、前記補正手段は、前記検
出信号を入力すると、前記整合手段のインピーダンスを
補正することを特徴とするインピーダンス整合装置。
【請求項２】前記補正手段が、前記検出信号の入力によりオン／オフ制御されるスイッ
チ回路と、コンデンサあるいはコイルから構成され、前記スイッチ
手段がオンに制御された場合に前記整合回路に接続され
る補正回路と、を備えることを特徴とする請求項１記載
のインピーダンス整合装置。
【請求項３】前記スイッチ回路が、一端が接地され他端が前記検出手段に接続されるコンデ
ンサと、一端が前記コンデンサの他端に接続されるコイルと、一端が前記補正回路に接続され、他端が前記コイルの他
端と前記整合手段とに接続されるピンダイオードと、を
備えることを特徴とする請求項２記載のインピーダンス
整合装置。
【請求項４】前記無線機が携帯電話機であることを特
徴とする請求項１記載のインピーダンス整合装置。
【請求項５】前記検出手段が、前記携帯電話機がオフフック状態にあるときにオフフッ
ク検出信号を出力するオフフック検出手段と、前記携帯電話機の通話にハンズフリー機能が使用される
場合にハンズフリー検出信号を出力するハンズフリー検
出手段と、前記オフフック検出信号を入力し、前記ハンズフリー検
出信号を入力しない場合には、直流電流を出力する直流
電流発生手段と、を備えることを特徴とする請求項４記載のインピーダン
ス整合装置。
【請求項６】前記直流電流発生手段が、前記オフフック検出信号によってバイアス電圧を発生す
る第１の抵抗にベース端子が接続され、エミッタ端子に
接続された第２の抵抗によって負帰還がかけられる第１
のトランジスタと、前記ハンズフリー検出信号によってバイアス電圧を発生
する第３の抵抗にベース端子が接続され、エミッタ端子
が接地されるとともにこのエミッタ端子に接続された第
４の抵抗によって負帰還がかけられる第２のトランジス
タと、前記第１のトランジスタのエミッタ端子と第５の抵抗の
一端にベース端子が接続され、コレクタ端子には直流電
源電圧と前記第５の抵抗の他端が接続されるとともエミ
ッタ端子が第６の抵抗を介して前記補正手段に接続され
る第３のトランジスタと、を備えることを特徴とする請
求項５記載のインピーダンス整合装置。