JP3551122B2

JP3551122B2 - 携帯電話装置

Info

Publication number: JP3551122B2
Application number: JP2000106897A
Authority: JP
Inventors: 透荻野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: US6944433B2; GB2364177A; US20010029173A1; JP2001292017A; GB0108748D0; GB2364177B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話装置に関し、特に、アンテナダイバシチ効果を有する携帯電話装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話装置におけるアンテナは、通常、受話器を設けた側である携帯電話装置の上部側に設けるように構成されている。
【０００３】
図９は、従来の折り畳み型携帯電話装置のアンテナの配置構成を示す図である。送話器及びキーボードを備えた下部筐体９１と、前記下部筐体９１とヒンジにより折り畳み可能に結合され、表示器と受話器とを備える上部筐体９２で構成され、上部筐体の上部側にアンテナ９３を配置した構成が採用されている。
【０００４】
また、次期携帯電話装置システムであるＷ−ＣＤＭＡにおいては、送信動作、受信動作ともに、連続受信、連続送信が行われ、現行システムのＰＤＣシステムとは異なる受信システムが採られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の携帯電話装置においては、アンテナを受話器側に設ける上部アンテナ配置を採用することから、携帯電話装置を耳にあてて使用する通話状態においては、上部アンテナが人体頭部に近づくためにアンテナ特性を劣化させるという不具合があった。
【０００６】
また、Ｗ−ＣＤＭＡの携帯電話装置システムでは、アンテナダイバシチ方式を使用すると、基地局が到達した到達波に時間差があり、これを合成して受信電力を上げ感度を改善するＲＡＫＥ受信方式を採用することができ、このとき、片方の受信状態が悪いときはもう片方のアンテナで受信する等の対策ができた。しかし、送信動作、受信動作ともに連続受信、連続送信が行われるため、２つのアンテナを切り替えるアンテナダイバシチ方式を採用すると、アンテナを切り替えた瞬間に受信データなどが誤り、正常な受信や送信を行えないという不具合があった。
【０００７】
このような問題への対策として、携帯電話装置の送話器の配置側である下部アンテナ配置を採用する方法が考えられるが、この場合もＷ−ＣＤＭＡ通信方式ではアンテナダイバシチを行うことはできなかった。
【０００８】
（発明の目的）
本発明の目的は、基地局との間の受信状態を最良にするアンテナの指向性を実現することができる携帯電話装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、人体の影響の少なく、アンテナダイバシチ機能を有する携帯電話装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話装置は、アンテナエレメントと前記アンテナエレメントの近傍に配置した２つのアンテナリフレクタとからなるアンテナを筺体のマイクを配設した端部側に設けた携帯電話装置であって、前記アンテナエレメントと前記２つのアンテナリフレクタは筺体内部に配置し、前記２つのアンテナリフレクタはそれぞれ導体板でなり、前記導体板は、それぞれ端部がアンテナエレメントの長手方向と並行に配置され、且つ導体板面が互いに異なる方向に向けられていることを特徴とする。更に、前記２つのアンテナリフレクタは、それぞれの接地インピーダンス回路を有し、何れかのアンテナリフレクタの接地インピーダンスを低下するように切り替えることによりアンテナの指向性を変えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の携帯電話装置は、アンテナエレメントと前記アンテナエレメントの近傍に配置した２つのアンテナリフレクタ（図２の２３、２４）とからなるアンテナを筺体のマイクを配設した端部側に設けた携帯電話装置であって、前記アンテナエレメントと前記２つのアンテナリフレクタは筺体内部に配置し、前記２つのアンテナリフレクタはそれぞれ導体板でなり、前記導体板は、それぞれ端部がアンテナエレメントの長手方向と並行に配置され、且つ導体板面が互いに異なる方向に向けられており、前記２つのアンテナリフレクタは、それぞれの接地インピーダンス回路を有し、何れかのアンテナリフレクタの接地インピーダンスを低下するように切り替えることによりアンテナの指向性を変えることができ、受信状態を検出する受信状態判定手段（図６の６０８、６０９、９１０、６１４）を有し、前記受信状態判定手段は所定の時間間隔をおいて受信状態を判定し、所定の受信状態からの劣化が検出された場合に前記接地インピーダンス回路を制御してアンテナリフレクタを切り替えること、及び前記受信状態検出手段はアンテナリフレクタの切り替え時に、受信状態を判定して、前記所定の受信状態が検出されない場合は再度アンテナリフレクタを切り替えることを特徴とする。更に、前記受信状態検出手段は、受信信号から受信電界強度、Ｅｂ／Ｉｏ及びビットレートエラーを検出し、それぞれを対応する閾値と比較することにより受信状態の劣化を検出することを特徴とする。
【００１２】
より具体的には、本発明の携帯電話装置のアンテナは筺体下部（例えば、図２）に実装されている。アンテナ下部の構造は上部側から見ると本体下部にアンテナ（図２の２２）があり、その両脇にＧＮＤとの間のインピーダンスで接触／非接触が制御されるリフレクタ部（図２の２３、２４）が実装され、その上部は筐体又はカバー（図２の２５）により覆われる。無線部回路等が搭載されたプリント基板（図３の３１）とアンテナ２２とは接触又は接近し、アンテナの下部に位置するリフレクタは、接地インピーダンスの可変用のコイルやコンデンサを通して基板のＧＮＤと接続される。
【００１３】
アンテナリフレクタは切り替え判定回路（図６の６１４）からの信号により、インピーダンス可変用のコイルとコンデンサ（例えば図６の６２０、６１８、６１９、６１７）を通して、切り替えリレー（図６の６１６）によりＧＮＤと接続される。アンテナリフレクタを切り替えることによって携帯電話装置の下部アンテナの指向性が変化する。この指向性はアンテナリフレクタの機構的な構造が電波を反射させるのではなく、アンテナの下部にあるＧＮＤのインピーダンスが変化したことにより、左右のアンテナ指向性が変化することによる。
【００１４】
Ｗ−ＣＤＭＡシステムのような連続送信、連続受信でもアンテナを切り替えずに指向性の偏りを利用してアンテナの指向性を変えることにより、基地局からの最適な到達波を選択、受信することができ、高い受信感度を実現する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（構成の説明）
図１は、本発明の携帯電話装置の一実施の形態の外観を示す図である。本実施の形態の携帯電話装置のアンテナ１は、携帯電話装置２の送話器３が配置される側（送話器側）である下部に位置するように配置されている。これは、図９に示す従来の携帯電話装置のホイップ型アンテナ９３に比べ、下部にアンテナを位置することで通話時に使用者が携帯電話装置をもった状態での人体頭部等の影響を少なくしている。
【００１６】
図２は、携帯電話装置の下部を示す拡大図である。本実施の形態の下部アンテナ１は、アンテナエレメント２２と、その左右に位置し、筺体端部の曲面に対応する曲面を有する略三角形の形状の導体板でなるアンテナリフレクタ２３、２４により構成されている。これらのアンテナリフレクタ２３、２４は外部から見えないように、アンテナ１をカバーするモールド２５で覆っている。
【００１７】
図３は、携帯電話装置の下部の長手方向（横方向から見た）の内部の拡大図である。携帯電話装置のキーボード側の無線部分等が搭載されている基板３１と、携帯電話装置のマイク（受話器）の位置する下部の筺体内部に設けられ、前記基板３１の高周波回路と電気的に接続されたアンテナエレメント２２と、アンテナエレメント２２の内側（近傍）に配置され互いに絶縁された２つの導体板でなり、それぞれ端部がアンテナエレメントの長手方向と略並行に配置され、且つ導体板面が互いに異なる方向に向けられているアンテナリフレクタ２３、２４と、アンテナエレメントの上部を覆うモールド２５とから構成されている。同図のアンテナリフレクタ２３、２４は、アンテナエレメント２２の下側に位置し、無線部等の基板３１上におかれた後述のインピーダンス可変用の接地インピーダンス回路と接続されている。
【００１８】
図４、図５は、アンテナリフレクタ２３、２４を切り替えた場合におけるアンテナの特性の変化を示す特性図である。アンテナリフレクタ２３と２４との切り替えは、その何れかを接地することにより行い、アンテナエレメントから放射された電波をインピーダンスを介して接地されたアンテナリフレクタにより指向性を切り替え、ダイバシチ機能を実現する。
【００１９】
アンテナリフレクタ２３と２４とを切り替え、接地側としてアンテナリフレクタ２４を選択した場合には、アンテナエレメント２２の指向性はアンテナリフレクタ２４と干渉して右よりの指向性を持つ。逆にアンテナリフレクタ２３を選択した場合には、アンテナエレメント２２の指向性はアンテナリフレクタ２３と干渉して左よりの指向性を持つ。
【００２０】
図６は、本実施の形態として好適なＷ−ＣＤＭＡシステムの携帯電話装置の回路ブロックを示す図である。Ｗ−ＣＤＭＡシステムの場合には、連続受信、連続送信のため送受共用器６１５が用いられ、受信側は、無線受信部６０２、Ａ／Ｄ変換部６０３及び逆拡散部６０４を有し、送信側は、音声データ変換部６０５、拡散部６１１、Ｄ／Ａ変換部６１２及び送信部６１３を有し、更に音声データ変換部６０５と、スピーカ６０６及びマイクを有する。
【００２１】
また、アンテナとしては、アンテナ２２とアンテナリフレクタ２３、２４を備え、前記アンテナリフレクタは接地インピーダンス回路を構成するところの、コイル６１８、６２０を介してそれぞれ基板３１のＧＮＤ（接地導体）と接続されるとともに、インピーダンス可変用のコンデンサ６１７、６１９を介して何れかを基板３１のＧＮＤと接続する切り替えリレー６１６とから構成されている。また、制御回路は、電界検出部６０８、Ｅｂ／Ｉｏ検出部６０９、ＢＥＲ検出部６１０と、その検出出力に基づき切り替えリレー６１６を制御する切り替え判定回路６１４から構成されている。
【００２２】
切り替えリレー６１６を切り替えることにより接地インピーダンスを変え、アンテナリフレクタ２３とアンテナリフレクタ２４とを切り替えることによって、携帯電話装置の下部アンテナ２２の指向性を変化させる。この変化は、アンテナリフレクタ２４を選択した場合は右に偏った指向性となり、アンテナリフレクタ２３を選択すると反対に左に偏った特性となる。この指向性の変化は、アンテナリフレクタの機構的な構造が電波を反射させるのではなく、アンテナ２２の下部に存在するＧＮＤの接地インピーダンスが変化したことにより、左右のアンテナ指向性が変化するためである。
【００２３】
（動作の説明）
本実施の形態の動作について、図面を参照して以下詳細に説明する。まず、図６を参照して、送受信動作について説明する。
【００２４】
受信動作においては、受信信号は共用器６１５を介して受信部６０２に入力され、Ａ／Ｄ変換部にてデジタル変換され、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの特徴である逆拡散部６０４にて復調され音声データ変換部６０５で音声としてスピーカ６０６から出力される。
【００２５】
送信動作においては、マイク６０７からの音声は音声データ変換部６０５にてデジタル化され、拡散部６１１にてＷ−ＣＤＭＡの符号拡散化される。その後、Ｄ／Ａ変換部６１２にてＤ／Ａ変換され、送信部６１３から共用器６１５を介してアンテナ６０１から送信される。
【００２６】
この送受信装置において、送受信特性を改善させるアンテナダイバシチ動作を実現させるために、受信部の逆拡散部６０４の出力データから、電界検出部６０８にて受信電界強度を検出し、同時に、Ｅｂ／Ｉｏ検出部６０９にて受信Ｅｂ／Ｉｏ値を検出し、ＢＥＲ検出部６１０にて受信電界のＢＥＲを測定する。
【００２７】
これら検出及び測定値はアンテナのリフレクタを切り替える制御を行う切り替え判定回路６１４に入力され、電界検出部６０８、Ｅｂ／Ｉｏ検出部６０９及びＢＥＲ検出部６１０からの信号により、受信状態の劣化を判定し、切り替えリレー６１６の切り替えを行う。
【００２８】
この動作により本実施の形態の携帯受信機では、受信電界強度の劣化や受信Ｅｂ／Ｉｏ値の劣化、受信電界のＢＥＲの劣化が発生した場合に、アンテナの指向性を変え最良な受信状態を選択することが可能である。
【００２９】
次に、切り替え判定回路６１４からの信号により切り替えリレー６１６を切り替え、アンテナリフレクタ２３と２４を切り替え携帯電話装置のアンテナ指向性を変化させる制御動作を説明する。
【００３０】
図７は、本実施の形態におけるアンテナリフレクタの切り替え制御動作を示す処理フロー図である。
【００３１】
携帯電話装置の電源が入れられ受信動作が開始すると、受信電界ＲＳＳＩ、Ｅｂ／Ｉｏ値、エラーレートＢＥＲが測定され、▲１▼の判定処理において、それぞれ基準判定値Ｘ、Ｙ、Ｚと比較される。まず、受信電界ＲＳＳＩが基準判定値Ｘより大きいか否か（ｓ１）、次に、Ｅｂ／Ｉｏ値が基準判定値Ｙより大きいか否か（ｓ２）、更に、エラーレートＢＥＲが基準判定値Ｚより大きいか否か（ｓ３）の比較判断が順次なされる。
【００３２】
何れもそれぞれの基準判定値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）以上の測定値であった場合には、受信状態は良好であると判断され現状保持、つまりアンテナリフレクタの切り替えを行わずに送受信を行うところの現状維持がなされる（ｓ４）。しかし、この現状維持の場合でも受信状態は絶えず変化するので、現状保持後、ある一定のタイマー値以上となった場合（ｓ５）には、再度、▲１▼の判定処理を行う。
【００３３】
また、上記の受信電界ＲＳＳＩ、Ｅｂ／Ｉｏ値、エラーレートＢＥＲのうちどれかがその基準判定値以下の場合（ｓ１、２、３のＮ）には、一旦アンテナエレメントの指向性を右にふり（ｓ６）、▲１▼の判定処理を行う（ｓ７）。このとき良好な受信状態となった場合には、タイマーで設定された一定時間保持を行い（ｓ８）、一定時間後に、再度、▲１▼部の判定処理を行う。
【００３４】
ステップｓ７での▲１▼の判定で受信状態が良好でなかった場合（ｓ７のＮ）には、左側へ指向性を変え（ｓ９）、タイマーで設定された一定時間保持を行い（ｓ１０）、一定時間後に、再度、▲１▼部の判定処理を行う。
【００３５】
以上の動作により、常に受信状態が最良となるアンテナ指向性を得るようにアンテナリフレクタ２３、２４の接地動作を切り替える。
【００３６】
以上の実施の形態では、アンテナリフレクタとして２つの導体板を使用した場合を説明したが、これは３つ以上で構成することができる。この場合のアンテナリフレクタの切り替え制御の処理フロー図としては図８に示すように構成することができる。受信状態の判定（ｓ１〜３）において、所定の受信状態が得られないことが検出された場合に、ステップｓ１１で別のアンテナエレメントの接地インピーダンスを低下させることによりアンテナリフレクタを順次切り替える。
【００３７】
【効果の説明】
本発明によれば、アンテナを携帯電話装置の送話器が配置される下部側に配置することにより、アンテナと人体との距離が大きくなることから、人体の影響を受けにくく受信電波が効率的に受信することができる。また、アンテナの放射電力が人体に及ぼす影響を少なくすることができる。
【００３８】
また、受信状態に応じてアンテナリフレクタの接地インピーダンスを制御することができるから、アンテナ指向性を最良にすることができ、基地局からの電波の直接波だけでなく、ビルや山などから反射する反射波が混在する場合にも最適な受信波を受信するようにアンテナ指向性を変化させることが可能である。
【００３９】
更に、Ｗ−ＣＤＭＡなどの連続送信、連続受信のシステムでは、アンテナダイバシチ方式を利用することは困難であるが、本発明によれば、アンテナの切り替えによるノイズの発生がないので、アンテナダイバシチ効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の携帯電話装置の外観を示す図である。
【図２】本実施の形態の携帯電話装置の下部の構成を示す拡大図である。
【図３】本実施の形態の携帯電話装置の下部の構成の内部を示す側面図である。
【図４】アンテナリフレクタを一方に切り替えた場合の特性図である。
【図５】アンテナリフレクタを他方に切り替えた場合の特性図である。
【図６】本実施の形態の回路ブロックを示す図である。
【図７】アンテナリフレクタの切り替え動作を示す図である。
【図８】複数のアンテナリフレクタの切り替え動作を示す図である。
【図９】従来の携帯電話装置の外観を示す図である。
【符号の説明】
１アンテナ
２携帯電話装置
３送話器
２２、６０１アンテナエレメント
２３、２４アンテナリフレクタ
２５モールド
３１基板
６１５共用器（送受共用器）
６０８電界検出部
６０９Ｅｂ／Ｉｏ検出部
６１０ＢＥＲ検出部
６１４切り替え判定回路
６１６切り替えリレー
６１８、６２０コイル
６１７、６１９コンデンサ

Claims

アンテナエレメントと前記アンテナエレメントの近傍に配置した２つのアンテナリフレクタとからなるアンテナを筺体のマイクを配設した端部側に設けた携帯電話装置であって、
前記アンテナエレメントと前記２つのアンテナリフレクタは筺体内部に配置し、前記２つのアンテナリフレクタはそれぞれ導体板でなり、前記導体板は、それぞれ端部がアンテナエレメントの長手方向と並行に配置され、且つ導体板面が互いに異なる方向に向けられており、前記２つのアンテナリフレクタは、それぞれの接地インピーダンス回路を有し、
何れかのアンテナリフレクタの接地インピーダンスを低下するように切り替えることによりアンテナの指向性を変えることができ、受信状態を検出する受信状態判定手段を有し、
前記受信状態判定手段は所定の時間間隔をおいて受信状態を判定し、所定の受信状態からの劣化が検出された場合に前記接地インピーダンス回路を制御してアンテナリフレクタを切り替えることを特徴とする携帯電話装置。
前記受信状態検出手段はアンテナリフレクタの切り替え時に、受信状態を判定して、前記所定の受信状態が検出されない場合は再度アンテナリフレクタを切り替えることを特徴とする請求項１記載の携帯電話装置。
前記受信状態検出手段は、受信信号から受信電界強度、Ｅｂ／Ｉｏ及びビットレートエラーを検出し、それぞれを対応する閾値と比較することにより受信状態の劣化を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の携帯電話装置。