JP4992125B2

JP4992125B2 - 携帯端末装置及び該携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法

Info

Publication number: JP4992125B2
Application number: JP2009088203A
Authority: JP
Inventors: 次郎内山; 成樹櫻井; 貴志星
Original assignee: NEC Corp; NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Corp; NEC Engineering Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010238166A

Description

この発明は、携帯端末装置及び該携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法に係り、特に、非接触ＩＣカード機能を有する携帯電話機などのように、同機能を内蔵するための高密度実装を必要とする場合に適用して好適な携帯端末装置及び該携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法に関する。

携帯電話機など携帯端末装置は、通常の通話機能や電子メールの送受信機能を有する他、近年では、たとえば、交通機関の改札機との通信や、コンビニエンスストアなどに設置されている金銭の支払い用のリーダ／ライタ（ＩＣカード処理装置）との通信などに用いられる非接触ＩＣカード機能（以下、単に「ＩＣカード機能」ともいう）を有するものが製作されている。

この種の関連技術としては、たとえば図８に示す携帯端末装置があり、同携帯端末装置は、送受信アンテナ１と、容量調節回路２と、ＩＣカード機能回路３と、制御部４とを有している。
この携帯端末装置では、容量調節回路２が送受信アンテナ１と並列接続され、図示しないリーダ／ライタに接近したとき、同リーダ／ライタから出力される電磁波により同送受信アンテナ１が電磁誘導を受けて受信電圧ｒｖが得られる。容量調節回路２内の容量値は、送受信アンテナ１のアンテナ共振周波数がリーダ／ライタと通信が可能な有効帯域に入るよう調整されている。そして、ＩＣカード機能回路３及び制御部４により、所定の処理が行われる。

上記の携帯端末装置の他、この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載された非接触式ＩＣカードがある。
この非接触式ＩＣカードでは、ＩＣチップ内に複数のコンデンサが設けられ、自動的にそれらが選択されて容量値が変化することで、共振回路が所望の共振周波数となるようにアンテナ特性が調整される。また、ＩＣチップ内に温度検知回路が設けられ、ＩＣチップが所定温度以上となった場合には、共振回路の共振周波数あるいはＱ値（クオリティファクタ）を切り換えることで、ＩＣチップの過大温度上昇が回避される。

また、特許文献２に記載されたリーダ・ライタでは、通信端末としての無線タグ、あるいは無線タグ機能が内蔵された携帯端末装置と近距離無線通信が行われ、推定部により通信端末との距離が推定され、周波数シフト部により、同推定部で推定された距離に応じて、同調部で同調させる周波数がシフトされる。これにより、通信端末との距離が非常に接近した場合に、同調周波数がシフトされ、ヌル（ｎｕｌｌ）状態の発生が回避される。

また、特許文献３に記載された非接触型ＩＣカード内蔵携帯端末では、同調回路のコンデンサの静電容量もしくはコイルのインダクタンスを変化させてアンテナの同調周波数が合わせられることにより、複数のリーダ／ライタとの通信を行う際に、同調周波数の決定が自動的に行われるので、安定した通信が行われる。

また、特許文献４に記載された情報カードシステムでは、電圧検出回路により、共振回路の受信電圧が検出される。また、受信感度を弱くするための可変容量コントロール回路及び可変容量が設けられている。ＣＰＵ（中央処理装置）により、電圧検出回路の受信電圧が所定の電圧レベルを越えると、可変容量コントロール回路で可変容量の静電容量を変化させ、共振周波数をずらすことによって、受信電圧の電圧レベルを下げ、受信感度が調整される。これにより、非接触ＩＣカードとカードリーダライタとが近付き過ぎた場合でも、データの送受が正常に行われる。

特開２００５−０１１００９号公報特開２００６−２７９８１３号公報特開２００８−２２５９２７号公報特開平０５−１２８３１９号公報

しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、図８の携帯端末装置では、送受信アンテナ１のアンテナ共振周波数が有効帯域に入るように調整されているが、同有効帯域が狭く、同アンテナ共振周波数を同有効帯域内に収めるための調節が非常に困難であるという課題がある。たとえば、図９に示すように、送受信アンテナ１では、アンテナ共振周波数の有効帯域（すなわち、リーダ／ライタとの距離が最低限必要な通信距離ｈ_H 以下の距離で、かつ通信不可の領域がない共振周波数の帯域）は、帯域ｆ_M の範囲である。アンテナ共振周波数が帯域ｆ_M の範囲から外れた場合、たとえば領域ＭＡや領域ＭＢでは、リーダ／ライタからＩＣカード機能を動作させるための起電力は得られるが、通信不可となることがある。この場合、領域ＭＡでは、リーダ／ライタとの距離が最低限必要な通信距離ｈ_H の近辺で、かつ通信距離が確保できない低い共振周波数の帯域ｆ_L となっている。また、領域ＭＢでは、リーダ／ライタと密着に近い距離ｈ_L 以下の場所で、かつ近距離で通信不可となる高い共振周波数の帯域ｆ_H となっている。このため、アンテナ共振周波数の許容されるばらつきの範囲は、非常に狭帯域となる。

また、近年、送受信アンテナ１の薄型化及び小型化により、上記有効帯域（帯域ｆ_M ）がより狭い範囲となる傾向にあるので、アンテナ共振周波数を有効帯域内に収めることがさらに難しくなり、不良品が多発する恐れがあるという問題点がある。また、この対策のために、コンデンサによる調整回路を設け、製造後の調整検査時に、個々に共振周波数を測定して調整するという煩雑な作業が発生するという問題点がある。特に、薄型の携帯端末装置では、図１０に示すように、通信距離が確保できない低い共振周波数の帯域ｆ_L Ａと、近距離で通信不可となる高い通信周波数の帯域ｆ_H Ａとが隣り合わせの通信特性となり、図９中の有効帯域ｆ_M が殆ど存在しない通信特性となることがある。この対策として、領域ＮＢの特性を改善するために、送受信アンテナ１などの裏側や電池カバーの裏側に電磁波の通過性の良好な厚みのある磁性シートを設ける作業が発生し、また、携帯端末装置の薄型化が困難になるという課題がある。また、図１０の通信特性では、図９中の領域ＭＡ，ＭＢと同様に、通信不可となる領域ＮＡ，ＮＢがある。

また、特許文献１に記載された非接触式ＩＣカードでは、共振回路の共振周波数が調整されるが、ＩＣチップの過大温度上昇が回避されるものであり、この発明とは構成が異なる。

特許文献２に記載されたリーダ・ライタでは、通信端末との距離が非常に接近した場合に、同調周波数がシフトされるが、最低限必要な通信距離の近辺でのヌル状態の発生については、回避されないものであり、この発明とは構成が異なる。

特許文献３に記載された非接触型ＩＣカード内蔵携帯端末では、アンテナの同調周波数が調整されることにより、複数のリーダ／ライタとの通信が安定して行われるが、通信不可となる領域を避けることについては、明確ではない。

特許文献４に記載された情報カードシステムでは、非接触ＩＣカードとカードリーダライタとが近付き過ぎた場合でも、受信感度が調整されてデータの送受が正常に行われるが、最低限必要な通信距離の近辺で通信不可となる状態の発生については、回避されないものであり、この発明とは構成が異なる。また、ＣＰＵ（中央処理装置）により受信感度が調整されるので、ハード構成によるものよりも動作速度が遅いという課題がある。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、ＩＣカード処理装置から電磁誘導を受けて受信電圧を発生するアンテナの有効帯域を広げるための手段が設けられている携帯端末装置及び該携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器が所定の領域内に接近したときに無線接続されるＩＣカード処理装置から電磁誘導を受けて受信電圧を発生するアンテナと、該アンテナから発生した前記受信電圧が供給されて所定の動作を行う非接触型ＩＣカード機能回路とを有する携帯端末装置に係り、前記ＩＣカード処理装置との通信中に、前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離の近辺で、かつ通信距離が確保されない低い共振周波数の第１の帯域となる第１の領域、及び、前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離以下の場所で、かつ近距離で通信不可となる高い共振周波数の第２の帯域となる第２の領域からなる通信不可領域を避けるように、前記アンテナの共振周波数を調整するアンテナ共振周波数調整手段が設けられ、該アンテナ共振周波数調整手段は、あらかじめ測定された前記アンテナの共振周波数が含まれる周波数帯域が記録され、前記第１の帯域、前記第２の帯域、又は前記第１の帯域と前記第２の帯域との間の第３の帯域を示す帯域情報信号を出力する周波数帯域記録手段と、前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離に対応する第１の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第１の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第１の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第１の受信電圧判定信号を出力する第１の電圧検知回路と、前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離に対応する第２の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第２の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第２の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第２の受信電圧判定信号を出力する第２の電圧検知回路と、前記周波数帯域記録手段から出力される前記帯域情報信号が前記第１の帯域を示し、かつ、前記第１の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動するための第１の共振周波数制御信号を出力する第１のデコーダと、前記帯域情報信号が前記第２の帯域を示し、かつ、前記第２の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動するための第２の共振周波数制御信号を出力する第２のデコーダと、前記第１のデコーダから出力された前記第１の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動する一方、前記第２のデコーダから出力された前記第２の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動する共振周波数切替え手段とから構成されていることを特徴としている。

この発明の第２の構成は、非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器が所定の領域内に接近したときに無線接続されるＩＣカード処理装置から電磁誘導を受けて受信電圧を発生するアンテナと、該アンテナから発生した前記受信電圧が供給されて所定の動作を行う非接触型ＩＣカード機能回路とを有する携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法に係り、アンテナ共振周波数調整手段が、前記ＩＣカード処理装置との通信中に、前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離の近辺で、かつ通信距離が確保されない低い共振周波数の第１の帯域となる第１の領域、及び、前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離以下の場所で、かつ近距離で通信不可となる高い共振周波数の第２の帯域となる第２の領域からなる通信不可領域を避けるように、前記アンテナの共振周波数を調整するアンテナ共振周波数調整処理を行い、該アンテナ共振周波数調整処理では、周波数帯域記録手段が、あらかじめ測定された前記アンテナの共振周波数が含まれる周波数帯域を記録し、前記第１の帯域、前記第２の帯域、又は前記第１の帯域と前記第２の帯域との間の第３の帯域を示す帯域情報信号を出力する周波数帯域記録処理と、第１の電圧検知回路が、前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離に対応する第１の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第１の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第１の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第１の受信電圧判定信号を出力する第１の電圧検知処理と、第２の電圧検知回路が、前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離に対応する第２の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第２の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第２の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第２の受信電圧判定信号を出力する第２の電圧検知処理と、第１のデコーダが、前記周波数帯域記録手段から出力される前記帯域情報信号が前記第１の帯域を示し、かつ、前記第１の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動するための第１の共振周波数制御信号を出力する第１のデコード処理と、第２のデコーダが、前記帯域情報信号が前記第２の帯域を示し、かつ、前記第２の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動するための第２の共振周波数制御信号を出力する第２のデコード処理と、共振周波数切替え手段が、前記第１のデコーダから出力された前記第１の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動する一方、前記第２のデコーダから出力された前記第２の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動する共振周波数切替え処理とを行うことを特徴としている。

この発明の構成によれば、アンテナの共振周波数の有効帯域を擬似的に広げることができ、携帯端末装置を製造する際に、共振周波数のばらつきに対し、許容できる幅を広げることができる。

この発明の携帯端末装置の原理を説明するブロック図である。第１の実施形態である携帯端末装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。送受信アンテナ１１のリーダ／ライタから受ける受信電圧ｒｖと同リーダ／ライタとの距離との関係、及び閾値電圧Ｖ₁ ，Ｖ₂ を示す図である。アンテナ共振周波数調整回路１８による送受信アンテナ１１の共振周波数の切替え動作を説明する図である。アンテナ共振周波数調整回路１８による送受信アンテナ１１の共振周波数の切替え動作を説明する図である。アンテナ共振周波数調整回路１８による送受信アンテナ１１の共振周波数の切替え動作を説明する図である。この発明の第２の実施形態である携帯端末装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。関連する携帯端末装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。送受信アンテナ１の通信特性を説明する図である。送受信アンテナ１の他の通信特性を説明する図である。

また、上記共振周波数切替え手段は、上記第１の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオン状態となる一方、アクティブモードのときにオフ状態となる第１のスイッチと、該第１のスイッチがオン状態のときに上記アンテナに並列接続される第１のコンデンサと、上記第２の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオフ状態となる一方、アクティブモードのときにオン状態となる第２のスイッチと、該第２のスイッチがオン状態のときに上記アンテナに並列接続される第２のコンデンサとから構成され、上記第１のコンデンサの容量は、上記第１のスイッチがオン状態からオフ状態になったときに、上記アンテナの共振周波数が上記第１の帯域から上記第３の帯域に移動する値に設定され、上記第２のコンデンサの容量は、上記第２のスイッチがオフ状態からオン状態になったときに、上記アンテナの共振周波数が上記第２の帯域から上記第３の帯域に移動する値に設定されている。

また、上記共振周波数切替え手段は、上記第１の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオフ状態となる一方、アクティブモードのときにオン状態となる第１のスイッチと、上記第２の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオン状態となる一方、アクティブモードのときにオフ状態となる第２のスイッチとから構成され、上記アンテナは、上記第１のスイッチがオン状態になったとき、共振周波数が上記第１の帯域から上記第３の帯域に移動する一方、上記第２のスイッチがオフ状態となったとき、共振周波数が上記第２の帯域から上記第３の帯域に移動する構成とされている。

図１は、この発明の携帯端末装置の原理を説明するブロック図である。
この携帯端末装置は、送受信アンテナ１１と、容量調節回路１２と、ＩＣカード機能回路１３と、制御部１４と、電圧検知回路１５と、周波数帯域記録レジスタ１６と、デコーダ１７と、アンテナ共振周波数調整回路１８とから構成されている。送受信アンテナ１１は、リーダ／ライタなどのＩＣカード処理装置から電磁誘導を受けて受信電圧ｒｖを発生する。容量調節回路１２内の容量値は、送受信アンテナ１１のアンテナ共振周波数がリーダ／ライタと通信が可能な有効帯域に入るよう調整されている。ＩＣカード機能回路１３は、送受信アンテナ１１から発生した受信電圧ｒｖが供給されて所定の動作を行う。上記電圧検知回路１５、周波数帯域記録レジスタ１６、デコーダ１７及びアンテナ共振周波数調整回路１８で、アンテナ共振周波数調整手段が構成されている。

制御部１４は、この携帯端末装置全体を制御する。電圧検知回路１５は、送受信アンテナ１１から発生した受信電圧ｒｖのレベルを検知して、同送受信アンテナ１１とＩＣカード処理装置（リーダ／ライタ）との距離が含まれる範囲に対応する受信電圧判定信号ｖｄを出力する。周波数帯域記録レジスタ１６は、あらかじめ測定された送受信アンテナ１１の共振周波数（アンテナ共振周波数）が含まれる周波数帯域が記録され、同周波数帯域を表す帯域情報信号ｆｉを出力する。デコーダ１７は、受信電圧判定信号ｖｄ及び帯域情報信号ｆｉをデコードして、送受信アンテナ１１の共振周波数を調整するための共振周波数制御信号ｃｔを出力する。アンテナ共振周波数調整回路１８は、共振周波数制御信号ｃｔに基づいて、送受信アンテナ１１の共振周波数を切り替える。

この携帯端末装置では、ＩＣカード処理装置（リーダ／ライタ）との通信中に、最低限必要な通信距離以下の距離に発生している通信不可領域を避けるように、送受信アンテナ１１の共振周波数が調整される（アンテナ共振周波数調整処理）。上記通信不可領域は、図９中の領域ＭＡ，ＭＢである。このアンテナ共振周波数調整処理では、電圧検知回路１５により、送受信アンテナ１１から発生した受信電圧ｒｖのレベルが検知され、同送受信アンテナ１１とＩＣカード処理装置（リーダ／ライタ）との距離が含まれる範囲に対応する受信電圧判定信号ｖｄが出力される（電圧検知処理）。周波数帯域記録レジスタ１６により、あらかじめ測定された送受信アンテナ１１の共振周波数が含まれる周波数帯域が記録され、同周波数帯域を表す帯域情報信号ｆｉが出力される（周波数帯域記録処理）。デコーダ１７により、受信電圧判定信号ｖｄ及び帯域情報信号ｆｉがデコードされ、送受信アンテナ１１の共振周波数を調整するための共振周波数制御信号ｃｔが出力される（デコード処理）。アンテナ共振周波数調整回路１８により、共振周波数制御信号ｃｔに基づいて、送受信アンテナ１１の共振周波数が切り替えられる（共振周波数切替え処理）。

実施形態１

図２は、この発明の第１の実施形態である携帯端末装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の携帯端末装置は、携帯電話機であり、同図に示すように、電圧検知回路１５は、電圧検知回路１５₁ と、電圧検知回路１５₂ とから構成されている。電圧検知回路１５₁ は、ＩＣカード処理装置（リーダ／ライタ）との距離が最低限必要な通信距離ｈ _H に対応する閾値電圧Ｖ₁ （第１の閾値電圧）が設定され、受信電圧ｒｖを閾値電圧Ｖ₁ と比較して、受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖ₁ よりも大きいとき、アクティブモードの受信電圧判定信号ｖｄ₁ （第１の受信電圧判定信号）を出力する。電圧検知回路１５₂ は、ＩＣカード処理装置（リーダ／ライタ）と密着状態に近い距離ｈ _L に対応する閾値電圧Ｖ₂ （第２の閾値電圧）が設定され、受信電圧ｒｖを閾値電圧Ｖ₂ と比較して、受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖ₂ よりも大きいとき、アクティブモードの受信電圧判定信号ｖｄ₂ （第２の受信電圧判定信号）を出力する。

周波数帯域記録レジスタ１６から出力される帯域情報信号ｆｉは、上記第１の帯域ｆ_L 、第２の帯域ｆ_H 、又は第１の帯域ｆ_L と第２の帯域ｆ_H との間の第３の帯域ｆ_M を示す。この場合、帯域ｆ_L ，ｆ_H ，ｆ_M に、たとえば２進コード“０１”，“１０”，“１１”がそれぞれ対応付けられる。デコーダ１７は、デコーダ１７₁ と、デコーダ１７₂ とから構成されている。デコーダ１７₁ は、周波数帯域記録レジスタ１６から出力される帯域情報信号ｆｉが第１の帯域ｆ_L を示し、かつ、受信電圧判定信号ｖｄ₁ がアクティブモードのとき、送受信アンテナ１１の共振周波数を第１の帯域ｆ_L から第３の帯域ｆ_M に移動するための共振周波数制御信号ｃｔ₁ （第１の共振周波数制御信号）を出力する。デコーダ１７₂ は、帯域情報信号ｆｉが第２の帯域ｆ_H を示し、かつ、受信電圧判定信号ｖｄ₂ がアクティブモードのとき、送受信アンテナ１１の共振周波数を第２の帯域ｆ_H から第３の帯域ｆ_M に移動するための共振周波数制御信号ｃｔ₂ （第２の共振周波数制御信号）を出力する。

アンテナ共振周波数調整回路１８は、共振周波数調整スイッチ２１₁ ，２１₂ と、コンデンサ２２₁ ，２２₂ とから構成されている。共振周波数調整スイッチ２１₁ は、共振周波数制御信号ｃｔ₁ がノンアクティブモードのときにオン状態となる一方、アクティブモードのときにオフ状態となる。コンデンサ２２₁ は、共振周波数調整スイッチ２１₁ がオン状態のときに送受信アンテナ１１に並列接続される。このコンデンサ２２₁ の容量は、共振周波数調整スイッチ２１₁ がオン状態からオフ状態になったときに、送受信アンテナ１１の共振周波数が第１の帯域ｆ_L から第３の帯域ｆ_M に移動する値に設定されている。

共振周波数調整スイッチ２１₂ は、共振周波数制御信号ｃｔ₂ がノンアクティブモードのときにオフ状態となる一方、アクティブモードのときにオン状態となる。コンデンサ２２₂ は、共振周波数調整スイッチ２１₂ がオン状態のときに送受信アンテナ１１に並列接続される。このコンデンサ２２₂ の容量は、共振周波数調整スイッチ２１₂ がオフ状態からオン状態になったときに、送受信アンテナ１１の共振周波数が第２の帯域ｆ_H から第３の帯域ｆ_M に移動する値に設定されている。このため、アンテナ共振周波数調整回路１８は、デコーダ１７₁ から出力された共振周波数制御信号ｃｔ₁ に基づいて、送受信アンテナ１１の共振周波数を第１の帯域ｆ_L から第３の帯域ｆ_M に移動する一方、デコーダ１７₂ から出力された共振周波数制御信号ｃｔ₂ に基づいて、送受信アンテナ１１の共振周波数を第２の帯域ｆ_H から第３の帯域ｆ_M に移動する。

図３は、送受信アンテナ１１のリーダ／ライタから受ける受信電圧ｒｖと同リーダ／ライタとの距離との関係、及び閾値電圧Ｖ₁ ，Ｖ₂ を示す図である。
図２中の電圧検知回路１５₁ ，１５₂ では、同図に示すように、リーダ／ライタとの距離が最低限必要な通信距離ｈ _H に対応する受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖ₁ として設定され、また、リーダ／ライタと密着状態に近い距離ｈ _L に対応する受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖ₂ として設定されている。

図４、図５及び図６は、アンテナ共振周波数調整回路１８による送受信アンテナ１１の共振周波数の切替え動作を説明する図である。
これらの図を参照して、この形態の携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法の処理内容について説明する。
この携帯端末装置では、電圧検知処理で、電圧検知回路１５₁ により、受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖ₁ と比較され、同受信電圧ｒｖが同閾値電圧Ｖ₁ よりも大きいとき、アクティブモードの受信電圧判定信号ｖｄ₁ が出力される（第１の電圧検知処理）。また、電圧検知回路１５₂ により、受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖ₂ と比較され、同受信電圧ｒｖが同閾値電圧Ｖ₂ よりも大きいとき、アクティブモードの受信電圧判定信号ｖｄ₂ が出力される（第２の電圧検知処理）。

デコード処理で、デコーダ１７₁ により、周波数帯域記録レジスタ１６から出力される帯域情報信号ｆｉが第１の帯域ｆ_L を示し、かつ、受信電圧判定信号ｖｄ₁ がアクティブモードのとき、送受信アンテナ１１の共振周波数を第１の帯域ｆ_L から第３の帯域ｆ_M に移動するための共振周波数制御信号ｃｔ₁ が出力される（第１のデコード処理）。また、デコーダ１７₂ により、帯域情報信号ｆｉが第２の帯域ｆ_H を示し、かつ、受信電圧判定信号ｖｄ₂ がアクティブモードのとき、送受信アンテナ１１の共振周波数を第２の帯域ｆ_H から第３の帯域ｆ_M に移動するための共振周波数制御信号ｃｔ₂ が出力される（第２のデコード処理）。

共振周波数切替え処理で、アンテナ共振周波数調整回路１８により、デコーダ１７₁ から出力された共振周波数制御信号ｃｔ₁ に基づいて、送受信アンテナ１１の共振周波数が第１の帯域ｆ_L から第３の帯域ｆ_M に移動される一方、デコーダ１７₂ から出力された共振周波数制御信号ｃｔ₂ に基づいて、送受信アンテナ１１の共振周波数が第２の帯域ｆ_H から第３の帯域ｆ_M に移動される。

すなわち、アンテナ共振周波数調整回路１８では、共振周波数調整スイッチ２１₁ は、通常オン状態、及び、共振周波数調整スイッチ２１₂ が通常オフ状態となっている。リーダ／ライタから得られる受信電圧ｖｒが閾値電圧Ｖ₂ より高くなり、すなわち、送受信アンテナ１１の位置が距離ｈ_H より近くなり、かつ、周波数帯域記録レジスタ１６に、帯域ｆ_L の範囲のアンテナ共振周波数を有する携帯端末装置であることが書き込まれていれば、デコーダ１７₁ から出力される共振周波数制御信号ｃｔ₁ により、共振周波数調整スイッチ２１₁ がオフ状態となる。この場合、図４に示すように、送受信アンテナ１１の状態が、共振周波数をシフトする前の領域ＥＡから、共振周波数をシフトした先の領域ＥＢとなり、アンテナ共振周波数は、帯域ｆ_L から帯域ｆ_M の範囲に切り替えられる。

また、リーダ／ライタから得られる受信電圧ｖｒが閾値電圧Ｖ₁ より高くなり、すなわち、送受信アンテナ１１の位置が距離ｈ_L より近くなり、かつ、周波数帯域記録レジスタ１６に、帯域ｆ_H の範囲のアンテナ共振周波数を有する携帯端末装置であることが書き込まれていれば、デコーダ１７₂ から出力される共振周波数制御信号ｃｔ₂ により、共振周波数調整スイッチ２１₂ がオン状態となる。この場合、図５に示すように、送受信アンテナ１１の状態が、共振周波数をシフトする前の領域ＦＡから、共振周波数をシフトした先の領域ＦＢとなり、アンテナ共振周波数は、帯域ｆ_H から帯域ｆ_M の範囲に切り替えられる。

また、周波数帯域記録レジスタ１６に、帯域ｆ_M の範囲のアンテナ共振周波数を有する携帯端末であることが書き込まれているときは、受信電圧ｖｒが閾値電圧Ｖ₁ 及び閾値電圧Ｖ₂ より高くなっても、共振周波数調整スイッチ２１₁ 及び共振周波数調整スイッチ２１₂ は切り替わらない。また、周波数帯域記録レジスタ１６に、帯域ｆ_L の範囲のアンテナ共振周波数であることが書き込まれている携帯端末装置の受信電圧ｖｒが閾値電圧Ｖ₁ より高くなっても、共振周波数調整スイッチ２１₂ は切り替わらない。また、周波数帯域記録レジスタ１６に、帯域ｆ_H の範囲のアンテナ共振周波数であることが書き込まれている携帯端末装置の受信電圧ｖｒが閾値電圧Ｖ₂ より高くなっても、共振周波数調整スイッチ２１₁ は切り替わらない。

また、図６に示すように、帯域ｆ_M がない状態でも、送受信アンテナ１１の位置が最低減必要な通信距離ｈ_H Ａを満たしていれば、受信電圧ｖｒが閾値電圧Ｖ₁ 以上になった時点で、アンテナ共振周波数が帯域ｆ_H から帯域ｆ_L に移動し、送受信アンテナ１１の状態が、共振周波数をシフトした先の領域ＹＡとなるので、擬似的に帯域ｆ_H と同等の帯域を有する帯域ｆ_M を作りだすことができる。

以上のように、この第１の実施形態では、アンテナ共振周波数調整回路１８により、送受信アンテナ１１のアンテナ共振周波数が、リーダ／ライタとの距離及び同送受信アンテナ１１の有する元のアンテナ共振周波数に合わせて必要な場合のみ調整しているので、携帯端末装置を製造する際に発生するアンテナ共振周波数のばらつきに対し、許容幅を広げることができる。また、有効帯域を確保するための対策品である、送受信アンテナ１１などの裏側に設けられる磁性シートを薄型化できると共に、電池カバーの裏側に磁性シートを設ける必要がなくなる。また、アンテナ共振周波数調整手段がハードウェアで構成されているので、たとえば交通機関のリーダ／ライタとの通信など、処理速度が速く、非常に短い処理時間を要求される場所での通信動作においても、円滑に対応することができる。

実施形態２

図７は、この発明の第２の実施形態である携帯端末装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の携帯端末装置では、同図７に示すように、図２中の送受信アンテナ１１及びアンテナ共振周波数調整回路１８に代えて、異なる構成の送受信アンテナ１１Ａ及びアンテナ共振周波数調整回路１８Ａが設けられている。アンテナ共振周波数調整回路１８Ａは、共振周波数調整スイッチ２３₁ ，２３₂ から構成されている。共振周波数調整スイッチ２３₁ は、共振周波数制御信号ｃｔ₁ がノンアクティブモードのときにオフ状態となる一方、アクティブモードのときにオン状態となる。共振周波数調整スイッチ２３₂ は、共振周波数制御信号ｃｔ₂ がノンアクティブモードのときにオン状態となる一方、アクティブモードのときにオフ状態となる。送受信アンテナ１１Ａは、中間に接点１１₁ ，１１₂ を有し、それぞれ、共振周波数調整スイッチ２３₁ ，２３₂ に接続されている。

この送受信アンテナ１１Ａでは、共振周波数調整スイッチ２３₁ がオフ状態かつ共振周波数調整スイッチ２３₂ がオン状態のとき、電流ｍａが流れ、また、共振周波数調整スイッチ２３₁ ，２３₂ がオン状態になったとき、電流ｍｂが流れ、共振周波数が第１の帯域ｆ_L から第３の帯域ｆ_M に移動する一方、共振周波数調整スイッチ２３₁ ，２３₂ がオフ状態となったとき、電流ｍｃが流れ、共振周波数が第２の帯域ｆ_H から第３の帯域ｆ_M に移動する。この携帯端末装置では、送受信アンテナ１１Ａの共振周波数がアンテナ共振周波数調整回路１８Ａにより調整されるので、上記第１の実施形態と異なるハード構成で同様の利点がある。

以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、携帯端末装置は、携帯電話機の他、たとえばＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）などにも適用される。

この発明は、非接触ＩＣカード機能が内蔵される携帯電話機などの携帯端末装置全般に適用できる。

１１，１１Ａ送受信アンテナ（アンテナ、携帯端末装置の一部）
１２容量調節回路（携帯端末装置の一部）
１３ＩＣカード機能回路（携帯端末装置の一部）
１４制御部（携帯端末装置の一部）
１５，１５₁ ，１５₂ 電圧検知回路
１６周波数帯域記録レジスタ
１７，１７₁ ，１７₂ デコーダ
１８，１８Ａアンテナ共振周波数調整回路
２１₁ ，２１₂ 共振周波数調整スイッチ
２２₁ ，２２₂ コンデンサ
２３₁ ，２３₂ 共振周波数調整スイッチ

Claims

非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器が所定の領域内に接近したときに無線接続されるＩＣカード処理装置から電磁誘導を受けて受信電圧を発生するアンテナと、
該アンテナから発生した前記受信電圧が供給されて所定の動作を行う非接触型ＩＣカード機能回路とを有する携帯端末装置であって、
前記ＩＣカード処理装置との通信中に、前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離の近辺で、かつ通信距離が確保されない低い共振周波数の第１の帯域となる第１の領域、及び、前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離以下の場所で、かつ近距離で通信不可となる高い共振周波数の第２の帯域となる第２の領域からなる通信不可領域を避けるように、前記アンテナの共振周波数を調整するアンテナ共振周波数調整手段が設けられ、
該アンテナ共振周波数調整手段は、
あらかじめ測定された前記アンテナの共振周波数が含まれる周波数帯域が記録され、前記第１の帯域、前記第２の帯域、又は前記第１の帯域と前記第２の帯域との間の第３の帯域を示す帯域情報信号を出力する周波数帯域記録手段と、
前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離に対応する第１の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第１の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第１の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第１の受信電圧判定信号を出力する第１の電圧検知回路と、
前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離に対応する第２の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第２の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第２の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第２の受信電圧判定信号を出力する第２の電圧検知回路と、
前記周波数帯域記録手段から出力される前記帯域情報信号が前記第１の帯域を示し、かつ、前記第１の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動するための第１の共振周波数制御信号を出力する第１のデコーダと、
前記帯域情報信号が前記第２の帯域を示し、かつ、前記第２の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動するための第２の共振周波数制御信号を出力する第２のデコーダと、
前記第１のデコーダから出力された前記第１の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動する一方、前記第２のデコーダから出力された前記第２の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動する共振周波数切替え手段とから構成されていることを特徴とする携帯端末装置。
前記共振周波数切替え手段は、
前記第１の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオン状態となる一方、アクティブモードのときにオフ状態となる第１のスイッチと、
該第１のスイッチがオン状態のときに前記アンテナに並列接続される第１のコンデンサと、
前記第２の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオフ状態となる一方、アクティブモードのときにオン状態となる第２のスイッチと、
該第２のスイッチがオン状態のときに前記アンテナに並列接続される第２のコンデンサとから構成され、
前記第１のコンデンサの容量は、前記第１のスイッチがオン状態からオフ状態になったときに、前記アンテナの共振周波数が前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動する値に設定され、
前記第２のコンデンサの容量は、前記第２のスイッチがオフ状態からオン状態になったときに、前記アンテナの共振周波数が前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動する値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の携帯端末装置。
前記共振周波数切替え手段は、
前記第１の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオフ状態となる一方、アクティブモードのときにオン状態となる第１のスイッチと、
前記第２の共振周波数制御信号がノンアクティブモードのときにオン状態となる一方、アクティブモードのときにオフ状態となる第２のスイッチとから構成され、
前記アンテナは、
前記第１のスイッチがオン状態になったとき、共振周波数が前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動する一方、前記第２のスイッチがオフ状態となったとき、共振周波数が前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の携帯端末装置。
非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器が所定の領域内に接近したときに無線接続されるＩＣカード処理装置から電磁誘導を受けて受信電圧を発生するアンテナと、
該アンテナから発生した前記受信電圧が供給されて所定の動作を行う非接触型ＩＣカード機能回路とを有する携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法であって、
アンテナ共振周波数調整手段が、前記ＩＣカード処理装置との通信中に、前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離の近辺で、かつ通信距離が確保されない低い共振周波数の第１の帯域となる第１の領域、及び、前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離以下の場所で、かつ近距離で通信不可となる高い共振周波数の第２の帯域となる第２の領域からなる通信不可領域を避けるように、前記アンテナの共振周波数を調整するアンテナ共振周波数調整処理を行い、
該アンテナ共振周波数調整処理では、
周波数帯域記録手段が、あらかじめ測定された前記アンテナの共振周波数が含まれる周波数帯域を記録し、前記第１の帯域、前記第２の帯域、又は前記第１の帯域と前記第２の帯域との間の第３の帯域を示す帯域情報信号を出力する周波数帯域記録処理と、
第１の電圧検知回路が、前記ＩＣカード処理装置との距離が最低限必要な通信距離に対応する第１の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第１の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第１の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第１の受信電圧判定信号を出力する第１の電圧検知処理と、
第２の電圧検知回路が、前記ＩＣカード処理装置と密着状態に近い距離に対応する第２の閾値電圧が設定され、前記受信電圧を前記第２の閾値電圧と比較して、該受信電圧が該第２の閾値電圧よりも大きいとき、アクティブモードの第２の受信電圧判定信号を出力する第２の電圧検知処理と、
第１のデコーダが、前記周波数帯域記録手段から出力される前記帯域情報信号が前記第１の帯域を示し、かつ、前記第１の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動するための第１の共振周波数制御信号を出力する第１のデコード処理と、
第２のデコーダが、前記帯域情報信号が前記第２の帯域を示し、かつ、前記第２の受信電圧判定信号がアクティブモードのとき、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動するための第２の共振周波数制御信号を出力する第２のデコード処理と、
共振周波数切替え手段が、前記第１のデコーダから出力された前記第１の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第１の帯域から前記第３の帯域に移動する一方、前記第２のデコーダから出力された前記第２の共振周波数制御信号に基づいて、前記アンテナの共振周波数を前記第２の帯域から前記第３の帯域に移動する共振周波数切替え処理とを行うことを特徴とする携帯端末装置に用いられるアンテナ共振周波数調整方法。