JP3931163B2 - アンテナ整合装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ整合装置に関し、例えば、携帯電話機等の無線通信装置に適用して好適なものである。

図９は、従来の携帯電話機の構成を示す図である。この図において、筐体１１は、筐体外部にヘリカルアンテナ１２を備え、ヘリカルアンテナ１２と筐体内部の整合回路１３とが接続されている。

また、筐体内部において、整合回路１３は切り替えスイッチ１４を介して無線送信部１５及び無線受信部１６に接続されている。整合回路１３は、通常、自由空間において、ヘリカルアンテナ１２の入力インピーダンスが使用周波数で整合状態となるように決定される。

図１０は、図９に示した携帯電話機の人体近接時の一例を示す図である。ここでは、人体近接時として通話状態を表している。この状態のとき、ヘリカルアンテナ１２の入力インピーダンスが大きく変化し、インピーダンス不整合が生じ、電力損失が増加する。この損失電力を抑えるため、ヘリカルアンテナ１２の入力インピーダンスを自動整合する装置及びアルゴリズムがすでに発明されている（特許文献１参照）。
特開平８−０９７７３３号公報

しかしながら、ヘリカルアンテナ装置が１つであること、また、ヘリカルアンテナ装置の周波数帯域が狭いことから、送信周波数と受信周波数が離れている場合は制御による収束時間が遅れる。また、送信周波数と受信周波数が離れており、かつ、送受信を同時に行う場合、送信又は受信のいずれかで不整合が生じ、通話品質が大幅に劣化するという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、携帯電話等に搭載されるアンテナ装置が、人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減するアンテナ整合装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明のアンテナ整合装置は、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子にそれぞれ接続され、インピーダンスの調整を行う整合手段と、前記アンテナ素子に給電したときに反射される信号、反射係数、電圧定在波比のうちいずれかを検出する第１検出手段と、前記アンテナ素子で受信された信号を検出する第２検出手段と、前記整合手段の制御情報を人体とアンテナ素子との距離に対応付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された制御情報を用いて、インピーダンス整合状態となるように前記整合手段を適応制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段が、前記第１検出手段により検出された値が小さくなるように、または、前記第２検出手段により検出された値が大きくなるように前記整合手段を適応制御する際、前記複数のアンテナ素子のうちいずれかについて適応制御処理を完了し、そのときの制御情報と距離が共通する他の制御情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した他の制御情報を用いて、他のアンテナ素子について適応制御処理する構成を採る。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、前記制御手段が、前記第１検出手段によって検出された反射信号を含む関数の所定の乗数倍で表された送信用評価関数と、前記第２検出手段によって検出された受信信号を含む関数の所定の乗数倍で表された受信用評価関数とに基づいて、前記整合手段を適応制御する構成を採る。

これらの構成によれば、第１検出手段及び第２検出手段では、インピーダンスが整合か不整合かを検出しており、通話状態など人体近接時にインピーダンスが不整合となっているときには、複数のアンテナのうちいずれかについて整合手段を適応制御することにより、インピーダンス整合状態とし、そのときの制御情報に対応する他の制御情報を用いて他のアンテナの整合手段を適応制御することにより、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、前記記憶手段が、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピーダンス整合状態となる制御情報と、アンテナ素子が人体に近接していないときにインピーダンス整合状態となる制御情報とを予め記憶し、前記制御手段が、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として適応制御処理を開始する構成を採る。

この構成によれば、アンテナ素子が人体に近接しているか否かに応じて、初期制御情報を選択的に用いることにより、インピーダンスのずれが小さい状態で適応制御処理を開始することになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができる。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、アンテナ素子が人体に近接しているか否かの情報がユーザにより前記制御手段に入力される入力手段を具備する構成を採る。

この構成によれば、アンテナ素子が人体に近接しているか否かの情報がユーザにより入力される入力手段を設けることにより、アンテナ素子が人体に近接しているか否かを判断するための回路を設ける必要がなく、簡易な回路構成とすることができる。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、前記整合手段を可変容量コンデンサとし、制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とする構成を採る。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、前記整合手段を可変容量ダイオードとし、制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧とする構成を採る。

これらの構成によれば、整合手段を可変容量コンデンサや可変容量ダイオードとし、容量値や制御電圧でそれぞれ制御することにより、インピーダンス整合状態とすることができる。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、前記整合手段が、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、容量の異なる複数のキャパシタを選択的に切り替えることにより、インピーダンス整合状態とすることができる。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、前記アンテナ素子はそれぞれ異なる共振周波数を有する構成を採る。

この構成によれば、アンテナ素子の共振周波数をそれぞれ送信周波数、受信周波数に設定しておけば、送信と受信の周波数が異なる場合でも、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

本発明のアンテナ整合装置は、上記構成において、前記制御手段が、送信スロット及び受信スロット以外のタイミングスロット内で適応制御処理を行う構成を採る。

この構成によれば、送信スロット及び受信スロットで適応制御処理を行う場合に比べ、通話品質に与える影響を低減することができると共に、適応制御処理を高速に行う必要性が低いので、演算に要する処理負担を低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、複数のアンテナ素子にそれぞれ接続されたインピーダンス調整用の整合手段と、インピーダンス整合状態となるように整合手段を制御する情報をアンテナ素子と人体との距離に対応させて予めテーブルに用意し、複数のアンテナ素子のうちいずれかについて適応制御処理をした後、そのときの制御情報に対応する他の整合手段の制御情報をテーブルから読み出し、読み出した制御情報を用いて他の整合手段の適応制御を開始することにより、携帯電話等に搭載されるアンテナ装置が、人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図である。この図において、送信用アンテナ素子ＴＡ１の一端は、可変容量コンデンサＶＣ１を介して導体からなる無線機筐体Ｂ１に接続されると共に、可変容量コンデンサＶＣ２を介して不平衡型給電線路である同軸ケーブルＣＡ１の中心導体に接続される。

受信用アンテナ素子ＲＡ１の一端は、可変容量コンデンサＶＣ３を介して無線機筐体Ｂ１に接続されると共に、可変容量コンデンサＶＣ４を介して同軸ケーブルＣＡ２の中心導体に接続される。なお、同軸ケーブルＣＡ１及びＣＡ２の接地導体は無線機筐体Ｂ１に接続される。また、同軸ケーブルＣＡ１、ＣＡ２の中心導体はそれぞれ反射電力検出部１０２、受信電力検出部１０３に接続される。なお、可変容量コンデンサＶＣ１〜ＶＣ４は整合手段として機能する。

無線送信部１０１は、通信相手に送信する信号に符号化、変調、Ｄ／Ａ変換等の送信処理を行い、送信処理後の信号を反射電力検出部１０２を介して送信用アンテナ素子ＴＡ１から送信用周波数ｆｔの電波として送信する。

反射電力検出部１０２は、送信用アンテナ素子ＴＡ１について、インピーダンスの不整合を生じていると、不整合を生じている部分で反射が起こり、その反射信号の電力を検出する。検出値は適応制御部１０５に出力される。

受信電力検出部１０３は、受信用アンテナ素子ＲＡ１で受信した信号の電力を検出し、検出した値（検出値）を適応制御部１０５に出力する。

無線受信部１０４は、受信用アンテナ素子ＲＡ１で受信された信号にＡ／Ｄ変換、復調、復号等の受信処理を行う。

記憶部１０６は、人体とアンテナ素子との距離に応じて可変容量コンデンサの容量値（制御情報）が予め記憶されている。また、可変容量コンデンサＶＣ１〜ＶＣ４の初期値が記憶されている。

適応制御部１０５は、反射電力検出部１０２から出力された反射電力の検出値を測定し、測定結果に基づいて、記憶部１０６から容量値を読み出し、読み出した容量値を初期値として反射電力が最小となるように可変容量コンデンサＶＣ１及びＶＣ２を適応的に制御する。また、受信電力検出部１０３から出力された受信電力の検出値を測定し、測定結果に基づいて、可変容量コンデンサＶＣ３及びＶＣ４を適応的に制御する。

これにより、送信用アンテナ素子ＴＡ１及び受信用アンテナ素子ＲＡ１について、インピーダンス整合をとることができる。

ここで、記憶部１０６についてさらに具体的に説明する。図２は、記憶部１０６に記憶されたテーブルを示す図である。この図において、人体とアンテナ素子との距離をｄｊ（１＜＝ｊ＜＝ｍ）とし、送信用アンテナ素子ＴＡ１に接続された可変容量コンデンサＶＣ１、ＶＣ２のそれぞれの容量をｄｊに対応させてＣｐｔｊ，Ｃｓｔｊとしている。また、受信用アンテナ素子ＲＡ１に接続された可変容量コンデンサＶＣ３、ＶＣ４のそれぞれの容量をｄｊに対応させてＣｐｒｊ，Ｃｓｒｊとしている。ここに示された各容量値は、対応する人体とアンテナ素子との距離においてインピーダンス整合状態となる値が予め用意されており、各可変容量コンデンサの容量値は互いに対応付けて記憶されている。

次に、適応制御部１０５における処理手順について説明する。図３は、本発明の実施の形態における適応制御部１０５の処理手順を示すフロー図である。この図において、ステップ（以下、「ＳＴ」と略す）３０１では、カウンタｎを初期化し、ｎ＝１とする。ＳＴ３０２では、送信初期値を設定する。なお、ｙｔ（ｎ）＝｛ｇｔ（ｎ）｝^ｑを送信用評価関数とし、以下のような設定を行う。
（１）初期値ｙｔ０を評価関数値ｙｔ（０）に代入する。
（２）可変容量コンデンサＶＣ１の容量初期値Ｃｐｔ０を容量値Ｃｐｔ（０）に代入する。
（３）可変容量コンデンサＶＣ２の容量初期値Ｃｓｔ０を容量値Ｃｓｔ（０）に代入する。
（４）ｎ＝１における所定の容量値Ｃｐｔ１を容量値Ｃｐｔ（１）に代入し、可変容量コンデンサＶＣ１の容量値をＣｐｔ１にする。
（５）ｎ＝１における所定の容量値Ｃｓｔ１を容量値Ｃｓｔ（１）に代入し、可変容量コンデンサＶＣ２の容量値をＣｓｔ１にする。

ＳＴ３０３では、反射電力検出部１０２で検出された検出値ｇｔを測定し、測定して得られた値をｇｔ（１）に代入する。ＳＴ３０４では、ＳＴ３０３で得られたｇｔ（１）を上記送信用評価関数に代入し、ｙｔ（１）を計算する。

ＳＴ３０５では、Δｙｔ及びΔＣｉｔ（ｎ）（ｉ＝ｐ，ｓ）を以下の式により算出する。

Δｙｔ＝ｙｔ（ｎ−１）−ｙｔ（ｎ）・・・（１）
ΔＣｉｔ（ｎ）＝Ｃｉｔ（ｎ−１）−Ｃｉｔ（ｎ）（ｉ＝ｐ、ｓ）・・（２）

ＳＴ３０６では、ＳＴ３０５で求められた値を用いて、次式によりＣｉｔ（ｎ＋１）（ｉ＝ｐ、ｓ）を算出する。
Ｃｉｔ（ｎ＋１）＝Ｃｉｔ（ｎ）＋｛Δｙｔ／ΔＣｉｔ（ｎ）｝×δ（ｉ＝ｐ、ｓ）・・・（３）
ここで、δはサンプル（検出値ｇｔ）を更新する間隔（周期）であり、送信用評価関数の値が収束する速度と収束後の残差によって予め決定される値である。

ＳＴ３０７では、ＳＴ３０６で算出されたＣｉｔ（ｎ＋１）となるように可変容量コンデンサＶＣ１及びＶＣ２を制御する。

ＳＴ３０８では、ＳＴ３０７でＣｉｔ（ｎ＋１）に容量が制御されたことにより、ｙｔ（ｎ＋１）を求め、ｙｔ（ｎ＋１）とｙｔ（ｎ）との大小比較を行う。ｙｔ（ｎ＋１）＜ｙｔ（ｎ）であればＳＴ３０９に移行し、ｙｔ（ｎ＋１）＞＝ｙｔ（ｎ）であればＳＴ３１０に移行する。ｙｔ（ｎ＋１）の算出方法にしたがい、繰り返し回数（カウンタｎ）を増やしていくと、ｙｔ（ｎ＋１）＞＝ｙｔ（ｎ）となるｎがあり、このときｙｔ（ｎ）が最小となる。すなわち、反射信号検出値ｇｔ（ｎ）が最小となる。ｙｔ（ｎ）が最小と判定されるまで、ＳＴ３０５からＳＴ３０７の処理が繰り返される。ｙｔ（ｎ）が最小となったとき、すなわち、反射信号検出値ｇｔ（ｎ）が最小となったとき、送信用アンテナ素子ＴＡ１についてはインピーダンス整合状態となる。

ＳＴ３０９では、カウンタｎをインクリメントし、ＳＴ３０５に戻る。

ＳＴ３１０では、ＳＴ３０８でインピーダンス整合状態となったＣｉｔ（ｎ）となるように可変容量コンデンサＶＣ１及びＶＣ２を制御する。

ＳＴ３１１では、図２に示したテーブルに基づいて、Ｃｉｔ＝Ｃｉｔｊ＝Ｃｉｔ（ｎ）（ｉ＝ｐ，ｓ）と対応する距離ｄｊが共通するＣｉｒｊ（ｉ＝ｐ，ｓ）を読み出し、ＳＴ３１２に移行する。

以下、受信用アンテナ素子ＲＡ１について適応制御を行う。ＳＴ３１２では、カウンタｎを初期化し、ｎ＝１とする。ＳＴ３１３では、受信初期値を設定する。なお、ｙｒ（ｎ）＝｛ｇｒ（ｎ）｝^ｑを受信用評価関数とし、ＳＴ３１１でテーブルから読み出した値を用いて、以下のような設定を行う。
（１）初期値ｙｒ０を評価関数ｙｒ（０）に代入する。
（２）可変容量コンデンサＶＣ３の容量初期値Ｃｐｒｊを容量値Ｃｐｒ（０）に代入する。
（３）可変容量コンデンサＶＣ４の容量初期値Ｃｓｒｊを容量値Ｃｓｒ（０）に代入する。
（４）ｎ＝１における所定の容量値Ｃｐｒ１を容量値Ｃｐｒ（１）に代入し、可変容量コンデンサＶＣ３の容量値をＣｐｒ１にする。
（５）ｎ＝１における所定の容量値Ｃｓｒ１を容量値Ｃｓｒ（１）に代入し、可変容量コンデンサＶＣ４の容量値をＣｓｒ１にする。

このように、送信用アンテナ素子ＴＡ１について、インピーダンス整合状態としたときのＣｉｔｊに対応するＣｉｒｊを受信用アンテナ素子ＲＡ１の適応制御の初期値とすることにより、受信用アンテナ素子ＲＡ１について、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができる。

ＳＴ３１４では、受信電力検出部１０３で検出された検出値ｇｒを測定し、測定して得られた値をｇｒ（１）に代入する。ＳＴ３１５では、ＳＴ３１４で得られたｇｒ（１）を上記受信用評価関数に代入し、ｙｒ（１）を計算する。

ＳＴ３１６では、Δｙｒ及びΔＣｉｒ（ｎ）（ｉ＝ｐ，ｓ）を以下の式により算出する。

Δｙｒ＝ｙｒ（ｎ−１）−ｙｒ（ｎ）・・・（４）
ΔＣｉｒ（ｎ）＝Ｃｉｒ（ｎ−１）−Ｃｉｒ（ｎ）（ｉ＝ｐ，ｓ）・・（５）

ＳＴ３１７では、ＳＴ３１６で求められた値を用いて、次式によりＣｉｒ（ｎ＋１）（ｉ＝ｐ，ｓ）を算出する。
Ｃｉｒ（ｎ＋１）＝Ｃｉｒ（ｎ）＋｛Δｙｒ／ΔＣｉｒ（ｎ）｝×δ（ｉ＝ｐ，ｓ）・・・（６）

ＳＴ３１８では、ＳＴ３１７で算出されたＣｉｒ（ｎ＋１）となるように、可変容量コンデンサＶＣ３及びＶＣ４を制御する。

ＳＴ３１９では、ＳＴ３１７でＣｉｒ（ｎ＋１）に容量が制御されたことによりｙｒ（ｎ＋１）を求め、ｙｒ（ｎ＋１）とｙｒ（ｎ）との大小比較を行う。ｙｒ（ｎ＋１）＞ｙｒ（ｎ）であればＳＴ３２０に移行し、ｙｒ（ｎ＋１）＜＝ｙｒ（ｎ）であれば、受信用評価関数の値が収束したとして、ＳＴ３２１に移行する。ここで、ｙｒ（ｎ＋１）の算出の方法にしたがい、繰り返しの回数（カウンタｎ）を増やしていくと、ｙｒ（ｎ＋１）＜＝ｙｒ（ｎ）となるｎがあり、このときｙｒ（ｎ）が最大となる。すなわち、受信信号検出値ｇｒ（ｎ）が最大となる。ｙｒ（ｎ）が最大と判定されるまで、ＳＴ３１６からＳＴ３１８の処理が繰り返される。ｙｒ（ｎ）が最大となったとき、すなわち、受信信号検出値ｇｒ（ｎ）が最大となったとき、受信用アンテナ素子ＲＡ１についてはインピーダンス整合状態となる。

ＳＴ３２０では、カウンタｎをインクリメントし、ＳＴ３１６に戻る。

ＳＴ３２１では、ＳＴ３１９でインピーダンス整合状態となったＣｉｒ（ｎ）となるように、可変容量コンデンサＶＣ３及びＶＣ４を制御する。受信用アンテナ素子ＲＡ１についての適応制御は終了になり、適応制御処理を完了する。

このように、適応制御部１０５による処理を行うことにより、最終的な容量Ｃｐｔ（ｎ）、Ｃｓｔ（ｎ）、Ｃｐｒ（ｎ）、Ｃｓｒ（ｎ）が求められ、このとき、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態などの人体近接時において、インピーダンスのずれを補正し、不整合損による電力損失を低減することができると共に、良好な通話品質を確保することができる。

なお、上述した説明では、適応制御部１０５の処理手順を送信用アンテナ素子ＴＡ１に接続された可変容量コンデンサＶＣ１、ＶＣ２の制御を行った後に、受信用アンテナ素子ＲＡ１に接続された可変容量コンデンサＶＣ３、ＶＣ４の制御を行う場合について述べたが、図４のＳＴ４０１〜ＳＴ４１１に示すように、受信用アンテナ素子ＲＡ１に接続された可変容量コンデンサＶＣ３及びＶＣ４の制御を行った後に、ＳＴ４１２〜ＳＴ４２１で送信用アンテナ素子ＴＡ１に接続された可変容量コンデンサＶＣ１及びＶＣ２の制御を行ってもよい。すなわち、適応制御部１０５は、受信時又は送信時にかかわらず適応制御処理を開始することができる。

図５は、送受信タイミングスロットを示した模式図である。この図において、タイミングスロットは、アイドルスロット５０１、受信スロット５０２、送信スロット５０３の順に構成されている。上述した適応制御処理は、受信スロット５０２及び送信スロット５０３で行うことは言うまでもないが、アイドルスロット５０１で行ってもよい。アイドルスロット５０１は、制御信号の送受信に用いられるスロットであり、アイドルスロット５０１で適応制御処理を行う場合、送受信スロットのように通話品質を高く確保する必要がないので、適応制御処理を高速に行わなくてもよい。このため、演算に要する処理負担を低減することができる。

このように本実施の形態によれば、送信用アンテナ素子と受信用アンテナ素子にインピーダンス調整用の可変容量コンデンサがそれぞれ接続され、インピーダンス整合状態となる各可変容量コンデンサの容量値をアンテナ素子と人体との距離に対応させて予めテーブルに用意し、送信用アンテナ素子又は受信用アンテナ素子のいずれかについて適応制御処理を終わらせ、そのときの容量値に対応する他の容量値をテーブルから読み出し、読み出した値を初期値として、他のアンテナ素子について適応制御処理を行うことにより、アンテナ素子と人体との距離が変動し、インピーダンスのずれが生じた場合でも、短時間でインピーダンス整合状態とすることができるので、インピーダンスの不整合による電力損失を低減し、良好な通話品質を確保することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、可変容量コンデンサの容量値を制御してインピーダンス整合を実現する場合について説明したが、本実施の形態では、可変容量ダイオードに印加する電圧を制御してインピーダンス整合を実現する場合について説明する。

図６は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図である。ただし、図６が図１と共通する部分は、図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

送信用アンテナ素子ＴＡ１の一端は、接続点Ｐ１で可変容量ダイオードＶＤ１のカソードと接続され、可変容量ダイオードＶＤ１のアノードが、接続点Ｐ３１に接続された高周波阻止用インダクタＬ１を介して無線機筐体Ｂ１に接続されている。

また、送信用アンテナ素子ＴＡ１の一端は、接続点Ｐ１で高周波阻止用インダクタＬ２と接続され、高周波阻止用インダクタＬ２は適応制御部６０３の制御電圧Ｖｐｔの出力端子に接続されている。

さらに、送信用アンテナ素子ＴＡ１の一端は、接続点Ｐ１で直流電圧阻止用キャパシタＣ１が接続され、直流電圧阻止用キャパシタＣ１は、接続点Ｐ１１で可変容量ダイオードＶＤ２のカソードと、高周波阻止用インダクタＬ３を介して適応制御部６０３の制御電圧Ｖｓｔの出力端子に接続されている。

可変容量ダイオードＶＤ２のアノードは、接続点Ｐ１２で直流電圧阻止用キャパシタＣ２を介して同軸ケーブルＣＡ１の中心導体に接続され、また、高周波阻止用インダクタＬ４を介して無線機筐体Ｂ１に接続されている。

受信用アンテナ素子ＲＡ１の一端は、接続点Ｐ２で可変容量ダイオードＶＤ３のカソードと接続され、可変容量ダイオードＶＤ３のアノードが、接続点Ｐ３２に接続された高周波阻止用インダクタＬ５を介して無線機筐体Ｂ１に接続されている。

また、受信用アンテナ素子ＲＡ１の一端は、接続点Ｐ２で高周波阻止用インダクタＬ６と接続され、高周波阻止用インダクタＬ６は適応制御部６０３の制御電圧Ｖｐｒの出力端子に接続されている。

さらに、受信用アンテナ素子ＲＡ１の一端は、接続点Ｐ２で直流電圧阻止用キャパシタＣ３が接続され、直流電圧阻止用キャパシタＣ３は、接続点Ｐ２１で可変容量ダイオードＶＤ４のカソードと、高周波阻止用インダクタＬ７を介して適応制御部６０３の制御電圧Ｖｓｒの出力端子に接続されている。なお、ここでは、制御電圧が制御情報に相当する。

可変容量ダイオードＶＤ４のアノードは、接続点Ｐ２２で直流電圧阻止用キャパシタＣ４を介して同軸ケーブルＣＡ２の中心導体に接続され、また、高周波阻止用インダクタＬ８を介して無線機筐体Ｂ１に接続されている。

記憶部６０１は、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピーダンス整合状態となる制御電圧（Ｖｐｔ，Ｖｓｔ，Ｖｐｒ，Ｖｓｒ）と、アンテナ素子が人体に近接していない状態でインピーダンス整合状態となる制御電圧（Ｖｐｔ，Ｖｓｔ，Ｖｐｒ，Ｖｓｒ）とを初期値として記憶している。また、図２に示した容量値を制御電圧に変えたテーブルを記憶している。

入力部６０２はスイッチやボタン等を備え、ユーザがスイッチを切り替えることにより、人体に近接している状態か人体に近接していない状態かを適応制御部６０３に通知する。これにより、アンテナ素子が人体に近接しているか否かを判断するための回路を設ける必要がなく、簡易な回路構成とすることができる。

適応制御部６０３は、入力部６０２から通知された内容に応じて、記憶部６０１に記憶された制御電圧を読み出し、読み出した制御電圧を初期値として適応制御に用いる。

これにより、適応制御によりインピーダンス整合状態となったときの制御電圧と、初期値との差を小さくしておくことになり、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができる。このため、安定な通話品質を確保することができる。

なお、適応制御部６０３における処理は、実施の形態１で説明した容量値を制御電圧に変えるのみで、その他の処理は実施の形態１と同様なので、その詳しい説明は省略する。

このように本実施の形態によれば、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピーダンス整合状態となる制御電圧と、アンテナ素子が人体に近接していないときにインピーダンス整合状態となる制御電圧とをそれぞれ初期値として予め用意し、アンテナ素子が人体に近接しているか否かに応じて初期値を選択し、選択した初期値を用いて適応制御処理を行うことにより、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができると共に、安定な通話品質を確保することができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図である。ただし、図７が図１と共通する部分は、図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

送信用アンテナ素子ＴＡ１ａの一端は、可変容量コンデンサＶＣ１ａを介して導体からなる無線機筐体Ｂ１に接続され、また、可変容量コンデンサＶＣ２ａを介して不平衡型給電線路である同軸ケーブルＣＡ１ａの中心導体に接続されている。なお、同軸ケーブルＣＡ１ａの接地導体は無線機筐体Ｂ１に接続されている。また、同軸ケーブルＣＡ１ａの中心導体は反射電力検出部１０２ａに接続されている。

受信用アンテナ素子ＲＡ１ａの一端は、可変容量コンデンサＶＣ３ａを介して導体からなる無線機筐体Ｂ１に接続され、また、可変容量コンデンサＶＣ４ａを介して不平衡型給電線路である同軸ケーブルＣＡ２ａの中心導体に接続されている。なお、同軸ケーブルＣＡ２ａの接地導体は無線機筐体Ｂ１に接続されている。同軸ケーブルＣＡ２ａの中心導体は受信電力検出部１０３ａに接続されている。

無線送信部１０１ａは無線送信部１０１と、反射電力検出部１０２ａは反射電力検出部１０２とそれぞれ同じ構成であり、受信電力検出部１０３ａは受信電力検出部１０３と、受信無線部１０４ａは受信無線部１０４とそれぞれ同じ構成である。なお、反射電力検出部１０２ａが検出した値をｇｔａとし、受信電力検出部１０３ａが検出した値をｇｒａとする。また、送信用アンテナ素子ＴＡ１と受信用アンテナ素子ＲＡ１との組合せが用いる周波数帯と、送信用アンテナ素子ＴＡ１ａと受信用アンテナ素子ＲＡ１ａとの組合せが用いる周波数帯とは異なるものとする。

記憶部７０１は、送信用アンテナ素子ＴＡ１及びＴＡ１ａに接続された可変容量コンデンサの容量値と、受信用アンテナ素子ＲＡ１及びＲＡ１ａに接続された可変容量コンデンサの容量値とが、アンテナ素子と人体との距離に対応付けて記憶されている。また、各可変容量コンデンサの容量初期値が記憶されている。

適応制御部７０２は、反射電力検出部１０２及び１０２ａで検出された検出値ｇｔ及びｇｔａを測定し、測定結果に基づいて、記憶部７０１から容量値を読み出し、読み出した容量値を初期値として反射電力が最小となるように可変容量コンデンサを適応的に制御する。また、受信電力検出部１０３及び１０３ａで検出された検出値ｇｒ及びｇｒａを測定し、測定結果に基づいて、記憶部７０１から容量値を読み出し、読み出した値を初期値として受信電力が最大となるように可変容量コンデンサを適応的に制御する。

このように本実施の形態によれば、送信用アンテナ素子と受信用アンテナ素子との組を複数設け、それぞれの組が異なる周波数に対応する場合において、アンテナ素子と人体との距離が変動し、インピーダンスのずれが生じた場合でも、短時間でインピーダンス整合状態とすることができるので、インピーダンスの不整合による電力損失を低減し、良好な通話品質を確保することができる。

（他の実施の形態）
図８は、本発明の他の実施の形態に係るアンテナ整合装置を示す構成図である。ただし、図８が図１と共通する部分は、図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。図８が図１と異なる点は、可変容量コンデンサを複数のキャパシタと切り替えスイッチとを備える容量切替部に変更した点である。

整合手段としての容量切替部８０１は、異なる容量値Ｃｐｔ１〜ＣｐｔＮのキャパシタを複数備えており、切替スイッチを制御することにより接続するキャパシタを切り替える。なお、容量切替部８０２〜８０４も同様である。

本実施の形態は、上述した実施の形態１〜３に適応することができ、容量切替部８０１〜８０４は適応制御部によって制御される。

なお、上述した各実施の形態において、アンテナ素子はヘリカルアンテナを用いても、ホイップアンテナを用いてもよい。また、それぞれのアンテナ素子は異なる共振周波数を有していてもよい。

また、上述した各実施の形態において、反射電力検出部は反射信号の電力を検出したが、本発明はこれに限らず、反射信号、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出するようにしてもよい。

また、上述した各実施の形態では、適応制御部が、反射電力検出部により検出された値が小さくなり、または、受信電力検出部により検出された値が大きくなるように可変容量素子を適応制御する際、複数のアンテナ素子のうちいずれかについて適応制御処理を完了し、そのときの制御情報に対応する他の制御情報を記憶部から読み出し、読み出した制御情報を用いて、他のアンテナ素子の可変容量素子を適応制御すると説明したが、本発明はこれに限らず、広く、記憶部に記憶された制御情報を用いて、インピーダンス整合状態となるように可変容量素子を適応制御することを含むものである。

本発明にかかるアンテナ整合装置は、携帯電話等に搭載されるアンテナ装置が、人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減するという効果を有し、携帯電話機等の無線通信装置に適用できる。

本発明の実施の形態１に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図 記憶部に記憶されたテーブルを示す図 本発明の実施の形態における適応制御部の処理手順を示すフロー図 本発明の実施の形態における適応制御部の処理手順を示すフロー図 送受信タイミングスロットを示した模式図 本発明の実施の形態２に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図 本発明の他の実施の形態に係るアンテナ整合装置を示す構成図 従来の携帯電話機の構成を示す図 携帯電話機の人体近接時の一例を示す図

符号の説明

１０１、１０１ａ 無線送信部
１０２、１０２ａ 反射電力検出部
１０３、１０３ａ 受信電力検出部
１０４、１０４ａ 無線受信部
１０５、６０３、７０２ 適応制御部
１０６、６０１、７０１ 記憶部
５０１ アイドルスロット
５０２ 受信スロット
５０３ 送信スロット
６０２ 入力部
８０１〜８０４ 容量切替部

Claims (9)

1. 複数のアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子にそれぞれ接続され、インピーダンスの調整を行う整合手段と、
   前記アンテナ素子に給電したときに反射される信号、反射係数、電圧定在波比のうちいずれかを検出する第１検出手段と、
   前記アンテナ素子で受信された信号を検出する第２検出手段と、
   前記整合手段の制御情報を人体とアンテナ素子との距離に対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された制御情報を用いて、インピーダンス整合状態となるように前記整合手段を適応制御する制御手段と、
   を具備し、
   前記制御手段は、前記第１検出手段により検出された値が小さくなるように、または、前記第２検出手段により検出された値が大きくなるように前記整合手段を適応制御する際、前記複数のアンテナ素子のうちいずれかについて適応制御処理を完了し、そのときの制御情報と距離が共通する他の制御情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した他の制御情報を用いて、他のアンテナ素子について適応制御処理することを特徴とするアンテナ整合装置。
2. 前記制御手段は、前記第１検出手段によって検出された反射信号を含む関数の所定の乗数倍で表された送信用評価関数と、前記第２検出手段によって検出された受信信号を含む関数の所定の乗数倍で表された受信用評価関数とに基づいて、前記整合手段を適応制御することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ整合装置。
3. 前記記憶手段は、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピーダンス整合状態となる制御情報と、アンテナ素子が人体に近接していないときにインピーダンス整合状態となる制御情報とを予め記憶し、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として適応制御処理を開始することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ整合装置。
4. アンテナ素子が人体に近接しているか否かの情報がユーザにより前記制御手段に入力される入力手段を具備することを特徴とする請求項３に記載のアンテナ整合装置。
5. 前記整合手段を可変容量コンデンサとし、制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ整合装置。
6. 前記整合手段を可変容量ダイオードとし、制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ整合装置。
7. 前記整合手段は、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段と、を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ整合装置。
8. 前記アンテナ素子はそれぞれ異なる共振周波数を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれに記載のアンテナ整合装置。
9. 前記制御手段は、送信スロット及び受信スロット以外のタイミングスロット内で適応制御処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のアンテナ整合装置。

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