JP4037327B2 - Portable radio - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば携帯電話機やPHS(PersonalHandyphone System)等の携帯無線機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
携帯無線機として、利得の高いアンテナを利用するものとして特許文献1に示すものがある。これは、携帯無線機において、線状アンテナ素子と内部無線回路のアンテナ端子との間を、上記内部無線回路の内部インピーダンスより大きく、上記線状アンテナ素子のインピーダンスより小さい特性インピーダンスを持つ同軸ケーブルで接続し、該同軸ケーブルによって上記線状アンテナ素子を共振させるようにしたものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−288723号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
2つ折り型の携帯無線機は、同軸ケーブルの引きまわし方法によってアンテナ性能が変化する。具体的には、同軸ケーブルの外部導体と地板との接地位置が最適でないと、アンテナの反射損が大きくなり、アンテナ効率やアンテナ利得が劣化するという問題が生じる。また、現行の携帯無線機は送信時と受信時で異なる周波数を用いるが、端末が使用する周波数を送受信時で切り替えることにより、アンテナインピーダンスが上昇してアンテナ反射損が大きくなり、アンテナ利得が劣化するという問題が生じる。また、端末を耳に接触させる音声通話時や、手に持って端末を操作するデータ通信時で人体と端末の距離が変わるため、アンテナインピーダンスが変動してアンテナの反射損が大きくなり、アンテナ利得が劣化するという問題が生じる。また、端末内部に少なくとも2系統のアンテナを備え、受信レベルの高いアンテナに切り替えながら通信するダイバーシチ方式を用いる端末もあるが、使用するアンテナによっては同軸ケーブルと地板との接地位置が最適でない場合があり、そのアンテナを用いたときに反射損が大きくなり、アンテナ利得が劣化するという課題がある。
【0005】
本願発明は、同軸ケーブルの外部導体と地板との接地位置を可変とすることにより、アンテナ反射損を低下させて、周波数を切り替えたとき、端末の使用形態が変化したとき、また、複数系統のアンテナを切り替えたときのアンテナ利得及びアンテナ効率を向上させることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の携帯無線機は、アンテナ及び地板を有する第1の基板と無線回路を有する第2の基板、上記無線回路から上記アンテナへ給電する同軸ケーブル、及び該同軸ケーブルの外部導体を複数の箇所で上記地板に接地するスイッチからなる接地手段を備え、上記スイッチのオン/オフにより上記同軸ケーブル外部導体の接地位置を変えて上記アンテナ性能を向上させるようにしたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る2つ折り型の携帯無線機の要部を示す構成図である。図1において、実施の形態1の携帯無線機は、第1の筺体である上側筐体に収められている第1の基板である上側基板1と、第2の筺体である下側筐体に収められている第2の基板である下側基板2を備えている。上側基板1には地板3とアンテナ素子4が設けられている。上記アンテナ素子4は基板1上に配設された同軸ケーブル6により、下側基板2に設けられる無線回路5に接続される。無線回路5は、下側基板2に設けられた制御部8により制御線Aを通して制御される。
【0008】
同軸ケーブル6の外部導体と地板3との間には同軸ケーブル6の長手方向に所定の間隔を置いて接地手段であるスイッチ7a〜7eが設けられ、これらのスイッチの開閉により同軸ケーブル6の外部導体と地板3とを接離するようになされている。これらスイッチ7a〜7eの内の任意のスイッチが、スイッチの制御手段としても動作する制御部8から制御線Bを通して加えられる制御信号により閉合されるようになされている。
【0009】
図6に示すように、移動通信用のチャンネルとして「デジタル帯」、「アナログ帯」、「C帯」が設けられている。デジタル帯には送信周波数として940〜958MHz、受信周波数として810〜828MHzが割り当てられている。また、アナログ帯には送信周波数として925〜940MHz、受信周波数として870〜885MHzが割り当てられている。さらに、C帯には送信周波数として893〜898MHz、受信周波数として838〜843MHzが割り当てられている。携帯無線機は、例えば、デジタル帯のチャンネルを用いて送受信を行うとき、送信時には940〜958MHz内の周波数を使用し、受信時には810〜828MHz内の周波数を用いるように周波数を切り替える。また、携帯無線機は送受信に使用する周波数帯をデジタル帯、アナログ帯、C帯で切り替えて動作することもある。図2は、デジタル帯、アナログ帯、C帯の各送信周波数を用いて送信する際に、アンテナ素子4の反射損が最も低くなるスイッチ7a〜7eの開閉(オン/オフ)パターンの一例であり、制御部8に記憶されているものである。
【0010】
次に動作を説明する。無線回路5及びスイッチ7a〜7eの制御手段である制御部8は、デジタル帯、アナログ帯、C帯の内、送受信に用いる周波数帯域を認識し、例えばデジタル帯を用いて送受信を行うのであれば、送信時には940〜958MHz内の周波数を使用し、受信時には810〜828MHzの周波数を使用するように無線回路5を設定する。より具体的には、制御部8は、送信時には送信周波数(940〜958MHz)で動作するよう無線回路5を制御線Aを介して制御し、受信時には受信周波数(810〜828MHz)で動作するように無線回路5を制御線Aを介して制御する。同時に、制御部8は、送信時及び受信時に無線回路5の動作周波数を切り替えるのに伴い、制御線Bを介して制御信号により、スイッチ7a〜7eの開閉を所望のパターンに設定する。
【0011】
また、送受信で周波数を切り替えるのに伴いスイッチ7a〜7eを切り替えることにより、同軸ケーブルの外部導体と地板との接地位置を調整してアンテナの反射損を低下させるのみならず、以下説明するように、デジタル帯、アナログ帯、C帯の内、送受信に用いる周波数帯を切り替える場合であっても有効である。例えば、送信周波数が895MHzであるC帯で送信する場合には、制御部8は無線回路5を895MHzで動作するように制御線Aを介して設定し、同時に、図2の開閉パターンに従って制御線Bを介してスイッチ7aをオン、スイッチ7b〜スイッチ7eをオフとする。また、送信周波数が935MHzであるアナログ帯で送信する場合には、制御部8は無線回路5を935MHzで動作するように制御線Aを介して設定し、同時に、図2の開閉パターンに従って制御線Bを介してスイッチ7cをオン、スイッチ7a、スイッチ7b、スイッチ7d、スイッチ7eをオフとする。
【0012】
このように、本実施の形態1に係る携帯無線機は、通信に使用する周波数によって、上側基板1の地板3と同軸ケーブル6の外部導体の接地手段であるスイッチ7a〜7eにより接地位置を切り替える。その結果、アンテナの反射損を、使用する周波数に応じて最も低く抑えることができ、送信時及び受信時で周波数を切り替えた場合、あるいはデジタル帯、アナログ帯、C帯で周波数を切り替えた場合であっても、携帯無線機のアンテナ利得及びアンテナ効率を高品質に維持できる。
【0013】
実施の形態2.
図3は、実施の形態2に係る携帯無線機の要部を示す構成図である。図3に示す構成は、図1に示す構成に検知回路9を付加したものである。検知回路9はアンテナインピーダンス変動を検知する回路で、アンテナからの反射量を測定することによりインピーダンス変動を検知する。具体的には、同軸ケーブル6の線路に挿入されたカップラまたはアイソレータなどの方向性結合器により実現される。検知回路9は検知した信号を、制御線Cを介して制御部8に加える。その他の要素は図1と同様であるから、図1と同一の符号を付して説明を省略する。
【0014】
次に動作を説明する。携帯無線機、特に携帯電話機は、音声通話時には人の頭部横で使用されたり、メール利用時には手で持って使用されたり、データ通信時には金属の机上で使用されたりするため、アンテナ素子4に上記人体や物体が近づくことにより、アンテナインピーダンスが変動し、アンテナの反射損が変化する。検知回路9はその使用されている状態のアンテナインピーダンスを検知して、制御線Cからの信号により制御部8に、携帯無線機の使用状態の情報を伝達する。制御部8は検知回路9より得た使用状態の情報により、アンテナ素子4が最も良い条件で動作するようにスイッチ7a〜7eの開閉を行う。
【0015】
検知回路9を設ける効果として、アンテナ素子4に人体や物体が近づくことによりアンテナインピーダンスがずれて反射損が増えるが、アンテナインピーダンスの変動を検知して制御部8へ伝えることにより、制御部8は制御線Bを通してスイッチ7a〜7eを適切に開閉し、ずれたアンテナインピーダンスを元に戻して反射損による損失を小さくすることができる。以上より、携帯無線機の使用状態により、アンテナ素子を最も良い条件で動作させることが出来る。
【0016】
実施の形態3.
図4は実施の形態3に係る携帯無線機の要部を示す構成図である。本実施の形態3の携帯無線機は、ダイバーシティ受信を行うために第1のアンテナ素子4aと第2のアンテナ素子4bを備えている。第1のアンテナ素子4aは上側基板1の端部に配置されており、同軸ケーブル6で無線回路5から給電される。第2のアンテナ素子4bは下側基板2の、上側基板1に近い側に配置されている。第2のアンテナ素子4bは同軸ケーブル6aにより無線回路5に接続されている。その他の要素は図1と同様なので、図1と同一符号を付して説明を省略する。
【0017】
一定時間間隔で、2つのアンテナ素子4aと4bによる受信レベルを無線回路5で測定し、各アンテナ素子の受信レベルを、制御線Dを通して制御回路8に伝達する。制御回路8は、制御線Aを通して無線回路5に、受信レベルの高いアンテナ素子を使用するように切り替える。同時に、制御回路8は制御線Bを通して、選択したアンテナ素子のアンテナ利得やアンテナ効率が高くなるように、同軸ケーブル6のスイッチ7a〜7eのオン/オフを適切に切り替える。
【0018】
例えば、図5はスイッチ7a〜7eのオン位置により第1のアンテナ素子4aのアンテナ効率Eaと第2のアンテナ素子4bのアンテナ効率Ebの変化を示した図である。アンテナ利得やアンテナ効率は反射損の大きさにより決定されるものであり、反射損が小さいほどアンテナ利得やアンテナ効率は高くなる。図5において、第1のアンテナ素子4aのアンテナ効率Eaはスイッチ7b、7cをオンしたときに、また、第2のアンテナ素子4bのアンテナ効率Ebは7c、7d、7eをオンしたときにそれぞれ最低限必要なアンテナ効率Eminを得ることができることを示している。
【0019】
従って、無線回路5が各アンテナの受信レベルを測定した結果、第1のアンテナ素子4aを用いることが好ましいのであればスイッチ7bか7cのいずれかをオンにするよう制御回路8に指示する。一方、第1のアンテナ素子4aよりも受信レベルが高くて第2のアンテナ素子4bを用いるのが好ましい場合には、スイッチ7cか7dのいずれかをオンするよう制御回路8に指示する。
【0020】
これにより、2つ以上のアンテナ素子を持つ携帯無線機において、同軸ケーブル6の外部導体と上側基板1の地板3との最適な接地位置を選択することにより、ダイバーシチ通信を行うための複数のアンテナ素子の内、いずれのアンテナ素子を選択しても、アンテナ反射損を低く抑えてアンテナ利得やアンテナ効率を改善できるため、各アンテナ素子のアンテナ利得やアンテナ効率のバランスを取ることができる。従って、選択したアンテナ素子によって極端にアンテナ利得が劣化するという問題を解消することができる。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、アンテナを最適な状態で使用することができ、携帯無線機の送受信を高感度でかつ安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る携帯無線機の要部を示す構成図である。
【図2】 実施の形態1に係る通信に使用するそれぞれの周波数における最適なスイッチ条件を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態2に係る携帯無線機の要部を示す構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態3に係る携帯無線機の要部を示す構成図である。
【図5】 実施の形態3に係る携帯無線機のアンテナ性能とスイッチ位置の関係を示す図である。
【図6】 通信に使用される周波数帯域を示す図である。
【符号の説明】
1 上側基板、 2 下側基板、
3 地板、 4 アンテナ素子、
5 無線回路、 6 同軸ケーブル、
6a 同軸ケーブル、 7a〜7e スイッチ、
8 制御部、 9 検知回路、
A,B,C,D 制御線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a portable wireless device such as a cellular phone or a PHS (Personal Handyphone System).
[0002]
[Prior art]
As a portable wireless device, there is one shown in
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-288723 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
The antenna performance of the two-fold portable wireless device varies depending on the method of drawing the coaxial cable. Specifically, if the grounding position between the outer conductor of the coaxial cable and the ground plane is not optimal, there arises a problem that the reflection loss of the antenna increases and the antenna efficiency and the antenna gain deteriorate. In addition, current portable radios use different frequencies for transmission and reception, but switching the frequency used by the terminal during transmission and reception increases the antenna impedance and increases the antenna reflection loss, thus deteriorating the antenna gain. Problem arises. In addition, the distance between the human body and the terminal changes during a voice call where the terminal is in contact with the ear or during data communication where the terminal is operated by holding it in the hand, so that the antenna impedance varies and the antenna reflection loss increases, resulting in an antenna gain. This causes the problem of deterioration. Also, there are terminals that use a diversity system that has at least two antennas inside the terminal and communicates while switching to an antenna with a high reception level. However, depending on the antenna used, the grounding position between the coaxial cable and the ground plane may not be optimal. There is a problem that when the antenna is used, the reflection loss increases and the antenna gain deteriorates.
[0005]
The present invention makes the grounding position between the outer conductor and the ground plane of the coaxial cable variable, thereby reducing the antenna reflection loss, switching the frequency, changing the usage mode of the terminal, and a plurality of systems. The object is to improve the antenna gain and the antenna efficiency when the antenna is switched.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A portable wireless device according to the present invention includes a first board having an antenna and a ground plane, a second board having a radio circuit, a coaxial cable for feeding power from the radio circuit to the antenna, and an outer conductor of the coaxial cable at a plurality of locations. in including a ground means comprising a switch for grounding to said base plate, those having enhanced the antenna performance by changing the grounding position of the coaxial cable outer conductor by an on / off the switch.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a main part of a two-fold portable wireless device according to the first embodiment. In FIG. 1, the portable wireless device according to the first embodiment includes an
[0008]
[0009]
As shown in FIG. 6, “digital band”, “analog band”, and “C band” are provided as channels for mobile communication. The digital band is assigned 940 to 958 MHz as the transmission frequency and 810 to 828 MHz as the reception frequency. The analog band is assigned 925 to 940 MHz as the transmission frequency and 870 to 885 MHz as the reception frequency. Further, the C band is assigned 893 to 898 MHz as the transmission frequency and 838 to 843 MHz as the reception frequency. For example, when transmitting and receiving using a digital band channel, the portable wireless device switches the frequency so that a frequency within a range of 940 to 958 MHz is used during transmission and a frequency within a range of 810 to 828 MHz is used during reception. Also, the portable wireless device may operate by switching the frequency band used for transmission / reception between the digital band, the analog band, and the C band. FIG. 2 is an example of an open / close (on / off) pattern of the
[0010]
Next, the operation will be described. If the
[0011]
Further, by switching the
[0012]
As described above, the portable wireless device according to the first embodiment switches the grounding position by the
[0013]
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a main part of the portable wireless device according to the second embodiment. The configuration shown in FIG. 3 is obtained by adding a
[0014]
Next, the operation will be described. A portable wireless device, particularly a mobile phone, is used next to a person's head during a voice call, held by hand when using mail, or used on a metal desk during data communication. As the human body or object approaches, the antenna impedance varies and the reflection loss of the antenna changes. The
[0015]
As an effect of providing the
[0016]
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a main part of the portable wireless device according to the third embodiment. The portable wireless device according to the third embodiment includes a first antenna element 4a and a
[0017]
The reception levels of the two
[0018]
For example, FIG. 5 is a diagram showing changes in the antenna efficiency Ea of the first antenna element 4a and the antenna efficiency Eb of the
[0019]
Therefore, as a result of the
[0020]
As a result, in a portable wireless device having two or more antenna elements, a plurality of antennas for performing diversity communication by selecting an optimal grounding position between the outer conductor of the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the antenna can be used in an optimum state, and transmission / reception of the portable wireless device can be performed with high sensitivity and stability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of a portable radio apparatus according to
FIG. 2 is a diagram showing optimum switch conditions at each frequency used for communication according to the first embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a main part of a portable wireless device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a main part of a portable wireless device according to
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between antenna performance and switch position of the portable wireless device according to the third embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing frequency bands used for communication.
[Explanation of symbols]
1 upper substrate, 2 lower substrate,
3 ground plane, 4 antenna elements,
5 radio circuit, 6 coaxial cable,
6a coaxial cable, 7a-7e switch,
8 control unit, 9 detection circuit,
A, B, C, D Control lines.
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