JP4678686B2

JP4678686B2 - 携帯端末装置

Info

Publication number: JP4678686B2
Application number: JP2006034438A
Authority: JP
Inventors: 節哉奥
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: JP2007215040A

Description

本発明は、双方向通信用アンテナを備えて双方向の無線通信をする双方向通信部と、双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号を受信する受信アンテナを備えた受信部とを有する携帯端末装置に関する。

近年、携帯電話機能（双方向通信）にＴＶ放送などの受信機能（単方向通信）を付加した携帯端末装置が開発されている。

このような携帯端末装置の一例を機能ブロック図として示す図４を用いて説明する。

図４において、１０は携帯端末装置、１０ａは双方向通信部、１０ｂは双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号を受信する受信部、１１は双方向通信アンテナ、１２は携帯電話無線制御部、１２ａは通信機能部、１２ｂは制御機能部、１３は携帯電話プラットフォーム、１４はディスプレイ、１５はスピーカ、１６はマイク、１７は放送受信アンテナ、１８はチューナ部、１８ａはチップチューナ部、１８ｂはチャネルデコーダ部である。

携帯端末装置１０は、双方向の無線通信を行う携帯電話機能（周波数帯；800/1500MHZ）を有する双方向通信部１０ａと、双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号である地上デジタル放送（周波数帯；473MHZ〜737MHZ）を受信する放送受信機能を有する受信部１０ｂとを備えている。

双方向通信部１０ａは、双方向通信アンテナ１１，携帯電話無線制御部１２，携帯電話プラットフォーム１３（携帯電話アプリケーション）を備えている。また、双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号を受信する受信部１０ｂは、放送受信アンテナ１７，チューナ部１８，携帯電話プラットフォーム１３（放送視聴アプリケーション）を備えている。

双方向通信アンテナ１１は、送信アンテナと受信アンテナを兼ねる共通アンテナである。尚、ここでは、送受信共通アンテナで説明するが、送信アンテナと受信アンテナとは別々の構成であってもよい。また、さらに、ダイバーシティ方式（複数のアンテナ）で構成されていてもよい。

携帯電話無線制御部１２は、通信機能部１２ａと制御機能部１２ｂとで構成されている。

通信機能部１２ａは双方向通信アンテナ１１を介して、基地局（図示せず）から送信された位置情報、メール着信情報、音声信号、文字データ、画像データを含む通信信号を受信し復調処理して制御機能部１２ｂに出力する。

そして、制御機能部１２ｂより入力される制御データや音声データ、文字データ、画像データなどの各種データを変調処理し、双方向通信アンテナ１１を介して基地局（図示せず）に送信する。

また、携帯電話プラットフォーム１３は、放送視聴アプリケーションと携帯電話アプリケーションを保有している。

放送視聴アプリケーションは、アプリケーションＣＰＵ，放送ストリーム制御，データ放送ブラウザ，ＡＶデコーダなどの機能を有している。そして、携帯電話アプリケーションは、音声通話，ブラウザ，メールなどの機能を有している。

そして、携帯電話プラットフォーム１３は、映像処理として、携帯電話無線制御部１２やチューナ部１８より入力された文字データや画像データなどの映像データをデコードして、映像アナログ信号に変換してディスプレイ１４に出力する。

ディスプレイ１４は、映像アナログ信号に基づいて文字メッセージや画像を表示する。

また、携帯電話プラットフォーム１３は、音声処理として、携帯電話無線制御部１２やチューナ部１８より入力された音声信号を、Ｄ／Ａ変換してスピーカ１５に出力する。

また、マイク１６から入力された音声信号をＡ／Ｄ変換して携帯電話無線制御部１２に出力する。

放送受信アンテナ１７は、地上デジタル放送を受信する受信専用のアンテナである。

チューナ部１８は、チップチューナ部１８ａとチャネルデコーダ部１８ｂとで成り、放送受信アンテナ１７を介して地上デジタル放送を受信し、携帯電話プラットフォーム１３に出力する。

このような携帯端末装置１０は、携帯電話機能に加えて地上デジタル放送の受信機能を備えることにより、通信と放送の両方のサービスを提供できる。（例えば、非特許文献１参照）。
ＮＥＣ技報Ｖｏｌ．５７Ｎｏ．４地上デジタル放送を受信する携帯電話の開発図２

しかしながら、このような小型化された携帯端末装置においては、人体（例えば、携帯端末装置を手で持つ行為）が受信レベルに及ぼす影響は大きく、その影響度は様々（手で持つ部位や持ち方に依存）であるという問題は従来から知られていた。

特に、デジタル無線通信においてはアナログ無線通信にようにノイズ量から利用者が受信状態を感覚的に把握することができず、突然、通信が遮断されるといったような不具合となって現れた。

この不具合に対して、携帯電話は双方向通信であるため基地局との間で互いに受信レベルを検知して、その結果を互いの送信出力にフィードバックし送信出力レベルをアップさせて対応している。しかしながら、放送波の受信は単方向通信であるため双方向通信のようにフィードバックループを形成することができないという問題があった。

尚、人体（例えば、携帯端末装置を手で持つ行為）が受信レベルに及ぼす影響は、アンテナの中心周波数を決定する次の数式（２）の容量成分に影響を与えるためと考えられる。また、人体（例えば、携帯端末装置を手で持つ行為）は中心周波数を低くする方向に変化させる。ここで、中心周波数は、特定の受信周波数を最も感度よく受信できるように設計されたアンテナ固有の周波数である。
中心周波数ｆｃ＝１／{２π（ＬＣ）^１／２ }・・・数式（２）
（Ｌ；アンテナのインダクタンス、Ｃ；アンテナと接地間の容量である。）

本発明の携帯端末装置は、
双方向通信アンテナを備えて双方向の無線通信をする双方向通信部と、
双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号を受信する第１の受信アンテナを備えた受信部と、を有する携帯端末装置において、
双方向通信アンテナから送信される感度測定用信号を受信し、その受信レベル（電界強度）に基づいて、第１の受信アンテナの受信レベルを補正する感度補正手段を備え、
感度補正手段は、
感度測定用信号を受信する第２の受信アンテナおよび受信回路と、
第１の受信アンテナに直列接続された可変容量素子およびその可変容量素子に制御電圧を付与する制御電源を備えた、第１の受信アンテナの中心周波数の変化を補正するアンテナ特性補正部と、
受信回路と接続され、感度測定用信号を受信した場合の第１／第２の受信アンテナのそれぞれの中心周波数の変化量と受信レベル（電界強度）との相関データ、および、第１の受信アンテナの中心周波数の変化量を補正する周波数補正量と可変容量素子の容量変化量との関係式を、予め記憶させた記憶演算部と、を備えたことを特徴とする携帯端末装置である。

本発明の携帯端末装置によれば、単方向通信の第１の受信アンテナの受信レベルが、人体（例えば、携帯端末装置を手で持つ行為）の影響で悪化しても、双方向通信アンテナから送信される感度測定用信号を受信し、その受信レベル（電界強度）に基づいて、単方向通信の第１の受信アンテナの受信レベルを補正する感度補正手段を備えたので良好な受信レベル（電界強度）で受信できる。

本発明は、単方向通信の第１の受信アンテナの受信レベルが、人体（例えば、携帯端末装置を手で持つ行為）の影響で悪化しても、その受信レベルを補正するという目的を、双方向通信アンテナから送信される感度測定用信号を受信し、その受信レベル（電界強度）に基づいて、第１の受信アンテナの受信レベルを補正する感度補正手段を備えることで実現した。

本発明の携帯端末装置の一例を機能ブロック図として示す図１を用いて説明する。尚、図４と同一部分には同一符号を付す。

図１において、１０１は本発明の携帯端末装置、１０ａは双方向通信部、１０ｂは双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号を受信する受信部、１１は双方向通信アンテナ、１２は携帯電話無線制御部、１２ａは通信機能部、１２ｂは制御機能部、１３は携帯電話プラットフォーム、１０２は記憶演算部、１４はディスプレイ、１５はスピーカ、１６はマイク、１７は第１の受信アンテナである放送受信アンテナ、１８はチューナ部、１８ａはチップチューナ部、１８ｂはチャネルデコーダ部、１０３は第２の受信アンテナである感度測定用アンテナ、１０４は受信回路、１０５はアンテナ特性補正部、１０６は感度補正機能部である。

携帯端末装置１０１は、双方向の無線通信を行う携帯電話機能（周波数帯；800/1500MHZ）を有する双方向通信部１０ａと、双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号である地上デジタル放送（周波数帯；473MHZ〜737MHZ）を受信する放送受信機能を有する受信部１０ｂと、本発明の特徴である放送受信アンテナ１７の受信レベルを補正する感度補正機能を有する感度補正機能部１０６とを備えている。

また、本発明の特徴である感度補正機能部１０６は、第２の受信アンテナである感度測定用アンテナ１０３，受信回路１０４，アンテナ特性補正部１０５，記憶演算部１０２を備えている。

双方向通信アンテナ１１は、送信アンテナと受信アンテナを兼ねる共通アンテナである。尚、ここでは、送受信共通アンテナで説明するが送信アンテナと受信アンテナとは別々の構成であってもよい。また、さらに、ダイバーシティ方式（複数のアンテナ）で構成されていてもよい。

また、携帯電話プラットフォーム１３は、放送視聴アプリケーションと携帯電話アプリケーションと記憶演算部１０２を保有している。

また、記憶演算部１０２には、双方向通信アンテナ１１が送信する感度測定用信号を受信した場合の放送受信アンテナ１７／感度測定用アンテナ１０３のそれぞれの中心周波数ｆｃ１／ｆｃ２の変化量（−Δｆｃ１)／(−Δｆｃ２)（負値）と受信レベル（電界強度）との相関データＳを予め記憶させておく。尚、中心周波数の変化量とは、人体の影響を受けないときの中心周波数と人体の影響を受けて変化した中心周波数との差をいう。

この相関データＳのグラフ（縦軸；電界強度，横軸；中心周波数の変化量）は、図２に示すように、人体の影響で中心周波数の変化（低下）量が大きくなるほど電界強度は大きく低下し、その変化の様子は２つのアンテナ１７，１０３でそれぞれ異なっている。

尚、図２中では、人体の影響がまったくないときの電界強度をａ点で示し、人体の影響を受けて低下した電界強度の一例をｂ点で示す。また、ｂ点での放送受信アンテナの中心周波数の変化量をｃ点で示す。

つまり、この相関データＳから感度測定用アンテナで感度測定用信号を受信して電界強度の低下を測定することで、放送受信アンテナの中心周波数の変化量（−Δｆｃ１)（負値）（図中ｃ点）を読み取ることができる。

また、記憶演算部１０２には、放送受信アンテナ１７の中心周波数の変化量を補正する周波数補正量（Δｆｃ)（正値）と、アンテナ特性補正部１０６が備える可変容量素子としての可変容量ダイオードの容量変化量Δｃとの関係式を予め記憶させておき、周波数補正量（Δｆｃ)（正値）に応じた可変容量ダイオードの容量変化量Δｃを算出可能としておく。

上記の関係式は、次の数式（１）である。
周波数補正量（正値）Δｆｃ＝１／{２π（ＬΔＣ）^１／２ }・・・数式（１）
（Ｌ；アンテナのインダクタンス、ΔＣ；可変容量ダイオードの容量変化量）

また、感度測定用アンテナ１０３は、放送受信アンテナ１７の近傍に配置され、双方向通信アンテナ１１から送信される感度測定用信号を受信する。ここで、感度測定用信号は双方向通信の送信周波数である。

受信回路１０４は、感度測定用アンテナ１０３の後段に配置され、感度測定用アンテナ１０３を介して受信した感度測定用信号の受信レベル（電界強度）を携帯電話プラットフォーム１３に出力する。

また、アンテナ特性補正部１０５は、放送受信アンテナ１７の後段に配置され、中心周波数の変化を補正し良好な受信レベルに制御する。

尚、アンテナ特性補正部１０５は、図３に示すように、放送受信アンテナ１７に直列接続された可変容量素子としての可変容量ダイオードＶＣと、その可変容量ダイオードＶＣに制御電圧を付与する制御電源Ｄとで構成されている。尚、可変容量素子は、可変容量ダイオードに限るものではなく、ＭＯＳコンデンサなどであってもよい。

このような携帯端末装置１０１は、携帯電話機能に加えて地上デジタル放送受信機能を備えることにより、通信と放送の両方のサービスを提供できる。また、人体（例えば、携帯端末装置を手で持つ行為）の影響で受信レベルが悪化しても、受信レベルの補正手段を備えるため最適な受信レベルで受信できる。

次に、上記の携帯端末装置１０１における放送受信アンテナ１７の受信レベルの補正方法の詳細を図１〜図３を参照して説明する。

先ず、地上波デジタル放送を受信する際に、携帯端末装置１０１を手で持って、放送受信のためのボタン操作を行う。このとき、このボタン操作と連動して双方向通信アンテナ１１から、電界強度の判明している感度測定用信号（図２中のａ点）を送信する。

次に、この感度測定用信号を感度測定用アンテナ１０３で受信し、受信回路１０４を通して、その受信レベル（電界強度）を携帯電話プラットフォーム１３に出力する。ここで、携帯端末装置１０１を手で持つ行為により、受信レベル（電界強度）は減衰する（図２中のｂ点）。

次に、相関データＳを用いて、この受信レベル（電界強度）（図２中のｂ点）から、放送受信アンテナ１７の中心周波数ｆｃ１の変化量（−Δｆｃ１）（負値）（図２中のｃ点）を読み取る。

これにより、この放送受信アンテナ１７の中心周波数ｆｃ１の変化量（−Δｆｃ１）（負値）（図２中のｃ点）を補正するための周波数補正量（Δｆｃ１）（正値）が判明する。（尚、中心周波数ｆｃ１の変化量（−Δｆｃ１）（負値）と周波数補正量（Δｆｃ１）（正値）とは、同じ絶対値の異符号値である。）

そして、この周波数補正量（Δｆｃ１）（正値）から関係式（数式（１））を用いて、変化量（−Δｆｃ１）（負値）を補正するための可変容量ダイオードＶＣの容量変化量ΔＣを算出し、制御電源Ｄで可変容量ダイオードＶＣを制御する。

このようにして、放送受信アンテナ１７の受信レベル（電界強度）の補正が完了する。この間、約１秒程度であり、その後、地上デジタル放送の受信を開始する。

尚、上記では、地上デジタル放送の受信開始のボタン操作に連動して受信レベルの制御作業を行うようにすることで説明したが、任意のタイミングに所定のボタン操作を行うことで受信レベルの制御作業が開始されるようにしてもよいし、定期的に制御作業を実施するようにしてもよい。

本発明は、単方向通信用の受信アンテナの受信レベルが人体の影響で悪化しても受信レベルを補正できる携帯端末装置に適用できる。

本発明の携帯端末装置の一例を示す機能ブロック図中心周波数の変化量と電界強度との相関データＳアンテナ特性補正部の構成を示す説明図従来の携帯端末装置の一例を示す機能ブロック図

符号の説明

１０従来の携帯端末装置
１０ａ双方向通信部
１０ｂ双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号を受信する受信部
１１双方向通信アンテナ
１２携帯電話無線制御部
１２ａ通信機能部
１２ｂ制御機能部、
１３携帯電話プラットフォーム
１４ディスプレイ、
１５スピーカ、
１６マイク、
１７放送受信アンテナ、
１８チューナ部、
１８ａチップチューナ部、
１８ｂチャネルデコーダ部
１０１本発明の携帯端末装置
１０２記憶演算部
１０３感度測定用アンテナ
１０４受信回路
１０５アンテナ特性補正部
ｆｃ，ｆｃ1，ｆｃ２中心周波数
−Δｆｃ，−Δｆｃ１，−Δｆｃ２中心周波数の変化量（負値）
Δｆｃ，Δｆｃ１周波数補正量（正値）
Ｌインダクタンス
Ｓ相関データ
Ｄ制御電源
ＶＣ可変容量ダイオード

Claims

双方向通信アンテナを備えて双方向の無線通信をする双方向通信部と、
双方向通信の受信周波数と異なる周波数の信号を受信する第１の受信アンテナを備えた受信部と、を有する携帯端末装置において、
前記双方向通信アンテナから送信される感度測定用信号を受信し、その受信レベル（電界強度）に基づいて、前記第１の受信アンテナの受信レベルを補正する感度補正手段を備え、
前記感度補正手段は、
前記感度測定用信号を受信する第２の受信アンテナおよび受信回路と、
前記第１の受信アンテナに直列接続された可変容量素子およびその可変容量素子に制御電圧を付与する制御電源を備えた、前記第１の受信アンテナの中心周波数の変化を補正するアンテナ特性補正部と、
前記受信回路と接続され、前記感度測定用信号を受信した場合の第１／第２の受信アンテナのそれぞれの中心周波数の変化量と受信レベル（電界強度）との相関データ、および、前記第１の受信アンテナの中心周波数の変化量を補正する周波数補正量と前記可変容量素子の容量変化量との関係式を、予め記憶させた記憶演算部と、を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
前記関係式は、次の数式（１）であることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末装置。
周波数補正値（正値）Δｆｃ＝１／｛２π（ＬΔＣ）１／２｝・・・数式（１）
（Ｌ；アンテナのインダクタンス、ΔＣ；可変容量素子の容量変化量）
前記感度測定用信号は、双方向無線通信の送信周波数であることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯端末装置。