JP5655611B2 - Antenna device and communication device - Google Patents
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Description
本発明は、無線LANシステムなどの比較的高い周波数帯域を無線伝送に使用する通信装置に適用するアンテナ装置並びに通信装置に係り、特に、タブレットPCや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に適用するアンテナ装置並びに通信装置に関する。 The present invention relates to an antenna device and a communication device that are applied to a communication device that uses a relatively high frequency band for wireless transmission, such as a wireless LAN system, and more particularly to portable devices such as tablet PCs, electronic books, mobile communicators, and smartphones. The present invention relates to an antenna device and a communication device that are applied to a small-sized communication device that is used.
近年、数百MHzから数GHzの比較的高い周波数帯域を無線伝送に使用する無線伝送システムが各種普及している。例えば、2GHz帯や5GHz帯などを使用する無線LAN(Local Area Network)システムや、LTE(Long Term Evolution)や3G通信システムとして、700MHz帯から2GHz帯を使用する携帯電話の通信システムが開発されている。このような帯域を使った無線通信装置が備えるアンテナ装置として、各種方式のものが開発され、実用化されている。 In recent years, various types of wireless transmission systems that use a relatively high frequency band from several hundred MHz to several GHz for wireless transmission have become widespread. For example, as a wireless LAN (Local Area Network) system using 2 GHz band or 5 GHz band, a LTE (Long Term Evolution) or 3G communication system, a mobile phone communication system using a 2 GHz band from 700 MHz band has been developed. Yes. Various antenna devices have been developed and put into practical use as antenna devices included in wireless communication devices using such a band.
当業界では、複数のアンテナ素子を配置して、多重波によるフェージングを抑制するなどのダイバーシティ効果が得られることが広く知られている。例えば、電磁信号の送信/受信回路に給電ラインのネットワークにより接続されている第1及び第2の放射素子を少なくとも基板上に有する、放射ダイバーシティを伴う送信/受信アンテナにについて提案がなされている(例えば、特許文献1を参照のこと)。 It is widely known in the industry that a diversity effect such as suppressing a fading due to multiple waves can be obtained by arranging a plurality of antenna elements. For example, a proposal has been made for a transmit / receive antenna with radiation diversity having at least a first and second radiating elements connected to a transmission / reception circuit of electromagnetic signals by a network of power supply lines on a substrate ( For example, see Patent Document 1).
モバイル・ユースの通信機器では、SAR(Specific Absorption Ratio:比吸収率)の低減が必要である。このため、人体の接触に応じて送信電力を低減するようにした通信装置などについて提案がなされている(例えば、特許文献2を参照のこと)。 In mobile-use communication devices, it is necessary to reduce SAR (Specific Absorption Ratio). For this reason, proposals have been made for communication devices that reduce transmission power in response to human contact (see, for example, Patent Document 2).
ところが、機器が人体に接近して使用される際に、回路の送信電力を下げる、あるいは、人体との接触距離をとるために、アンテナと筐体との間に大きなクリアランス領域を設けるなどの対策をとると、通信特性の劣化や、機器の大型化を招来することが懸念される。 However, when equipment is used close to the human body, measures such as providing a large clearance area between the antenna and the housing to reduce the transmission power of the circuit or to maintain a contact distance with the human body. If this is taken, there is a concern that the communication characteristics may deteriorate and the size of the equipment may increase.
また、機器が人体に接触して使用される状態を検知するために、例えば、RSSI(Receiving Signal Strength Indication:受信信号強度)をモニターして、急に感度が低下した際には人体が接触したと判断するといった方法が挙げられる。しかしながら、RSSIの変化は、人体が近接した場合に限定される訳ではなく、例えば金属のような比人体物体が機器に近接した場合でも、感度の低下が起こり得る。人体と誤認識して送信電力を低減すると、受信先での受信エラーを招来し、非効率的である。 In addition, in order to detect the state in which the device is used in contact with the human body, for example, when RSSI (Receiving Signal Strength Indication) is monitored and the sensitivity suddenly decreases, the human body touches The method of judging that. However, the change in RSSI is not limited to the case where the human body is close, and even if a specific human object such as a metal is close to the device, the sensitivity may be lowered. If the transmission power is reduced by misrecognizing it as a human body, a reception error occurs at the receiver, which is inefficient.
あるいは、機器に搭載した加速度センサーを用いて、機器が重力加速度に対してどの方向を向いているかを計測し、その状態に応じて電波を放射させるアンテナを選択し、人体に近いと推定されるアンテナからの放射を禁止するようにした携帯端末装置について提案がなされている(例えば、特許文献3を参照のこと)。しかしながら、重力加速度を計測して機器の使用状態を予測しても、必ず人体が近接しているとは言えず、状態のよいアンテナからの放射を禁止してしまう可能性がある。 Alternatively, using an acceleration sensor mounted on the device, measure which direction the device is facing with respect to gravitational acceleration, select an antenna that emits radio waves according to the state, and is estimated to be close to the human body Proposals have been made on portable terminal devices that prohibit radiation from antennas (see, for example, Patent Document 3). However, even if the gravitational acceleration is measured to predict the usage state of the device, it cannot be said that the human body is always in close proximity, and there is a possibility that radiation from a good antenna is prohibited.
本発明の目的は、タブレットPCや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に好適に適用することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an excellent antenna device and communication device that can be suitably applied to small communication devices that are carried and used, such as tablet PCs, electronic books, mobile communicators, and smartphones. is there.
本発明のさらなる目的は、SARを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent antenna device and communication device capable of reducing SAR.
本発明のさらなる目的は、人体の近接をより正確に判定して、SARを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an excellent antenna device and communication device that can more accurately determine the proximity of a human body and reduce SAR.
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項1に記載の発明は、
第1のアンテナ素子と、
第2のアンテナ素子と、
第1の伝送線路を介して前記第1のアンテナ素子が接続されるとともに、第2の伝送線路を介して前記第2のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記第2の伝送線路上に接続され、前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第1の接続切換部を介して前記第1の伝送線路上に前記第1のアンテナ素子と並列接続された、前記第1のアンテナ素子への給電電力を低減する第1の電力低減部と、
第2の接続切換部を介して前記第2の伝送線路上に前記第2のアンテナ素子と並列接続された、前記第2のアンテナ素子への給電電力を低減する第2の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路から遮断するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路に並列接続するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備するアンテナ装置である。
The present application has been made in consideration of the above problems, and the invention according to claim 1
A first antenna element;
A second antenna element;
A branch circuit in which the first antenna element is connected via a first transmission line, and the second antenna element is connected via a second transmission line;
A delay line connected on the second transmission line for adjusting the input impedance or phase of the first antenna element and the second antenna element;
A first power reduction unit that reduces power supplied to the first antenna element, connected in parallel to the first antenna element on the first transmission line via a first connection switching unit;
A second power reduction unit that reduces power supplied to the second antenna element, connected in parallel with the second antenna element on the second transmission line via a second connection switching unit;
A determination unit for determining the proximity state of the human body;
When it is determined that the determination unit is not in the proximity state of a human body, the first connection switching unit cuts off the first power reduction unit from the first transmission line, and the second connection switching unit When the second power reduction unit is cut off from the second transmission line and the determination unit determines that the human body is in proximity, the first connection switching unit causes the first power reduction unit to be connected to the first power reduction unit. A control unit that is connected in parallel to the transmission line, and that connects the second power reduction unit in parallel to the second transmission line by the second connection switching unit;
Is an antenna device.
本願の請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナ装置の第1の電力低減部は、一端が接地された第1のインピーダンス回路であり、第1の接続切換部は、前記第1のインピーダンス回路の他端を前記第1の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたSPSTスイッチである。また、第2の電力低減部は、一端が接地された第2のインピーダンス回路であり、第2の接続切換部は、前記第2のインピーダンス回路の他端を前記第2の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたSPSTスイッチである。 According to the invention described in claim 2 of the present application, the first power reduction unit of the antenna device according to claim 1 is a first impedance circuit having one end grounded, and the first connection switching unit is , An SPST switch inserted on a line connecting the other end of the first impedance circuit in parallel with the first transmission line. The second power reduction unit is a second impedance circuit having one end grounded, and the second connection switching unit connects the other end of the second impedance circuit in parallel to the second transmission line. SPST switch inserted on the line to be
本願の請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載のアンテナ装置において、第1のインピーダンス回路の前記一端は、第1の整流回路と、前記第1の整流回路で整流された電力を吸収する第1の電力吸収部を介して接地される。また、第2のインピーダンス回路の前記一端は、第2の整流回路と、前記第2の整流回路で整流された電力を吸収する第2の電力吸収部を介して接地される。 According to the invention described in claim 3 of the present application, in the antenna device according to claim 2, the one end of the first impedance circuit is rectified by the first rectifier circuit and the first rectifier circuit. It is grounded through a first power absorption unit that absorbs power. The one end of the second impedance circuit is grounded via a second rectifier circuit and a second power absorber that absorbs the power rectified by the second rectifier circuit.
本願の請求項4に記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナ装置の第1の接続遮断部は、前記第1の伝送線路上に挿入された1対のSPDTスイッチであり、第1の電力低減部は、前記1対のSPDTスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第1の分配合成回路である。また、第2の接続遮断部は、前記第2の伝送線路上で前記遅延回路の両端に接続された1対のSPDTスイッチであり、第2の電力低減部は、前記1対のSPDTスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第2の分配合成回路である。 According to invention of Claim 4 of this application, the 1st connection interruption | blocking part of the antenna apparatus of Claim 1 is a pair of SPDT switch inserted on the said 1st transmission line, One power reduction unit is a first distribution / combination circuit including a port connected to the pair of SPDT switches and a grounded port. The second connection cutoff unit is a pair of SPDT switches connected to both ends of the delay circuit on the second transmission line, and the second power reduction unit is connected to the pair of SPDT switches. A second distribution / synthesis circuit including a connected port and a grounded port.
本願の請求項5に記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナ装置の分岐回路は、通信回路に接続される複数のポートを備えたハイブリッド回路である。 According to the invention described in claim 5 of the present application, the branch circuit of the antenna device described in claim 1 is a hybrid circuit including a plurality of ports connected to the communication circuit.
本願の請求項6に記載の発明によれば、請求項1、3、又は5のいずれに記載のアンテナ装置の第1のインピーダンス回路は、前記第1のアンテナ素子と等価となるRC回路、LCR直列回路、又は、LCR並列回路である。また、第2のインピーダンス回路は、前記第2のアンテナ素子と等価となるRC回路、LCR直列回路、又は、LCR並列回路である。 According to the invention described in claim 6 of the present application, the first impedance circuit of the antenna device according to any one of claims 1, 3, or 5 is an RC circuit, an LCR equivalent to the first antenna element. It is a series circuit or an LCR parallel circuit. The second impedance circuit is an RC circuit, an LCR series circuit, or an LCR parallel circuit that is equivalent to the second antenna element.
本願の請求項7に記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナ装置の判定部は、前記第1又は第2のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のRSSIの計測結果に基づいて、人体の近接状態を判定するように構成されている。 According to invention of Claim 7 of this application, the determination part of the antenna apparatus of Claim 1 is based on the measurement result of RSSI of the signal received by at least one of the said 1st or 2nd antenna element. It is configured to determine the proximity state of the human body.
本願の請求項8に記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナ装置は、装置本体に作用する重力加速度を計測する加速度センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第1又は第2のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のRSSIの計測結果と前記加速度センサーが計測する重力加速度を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。 According to invention of Claim 8 of this application, the antenna apparatus of Claim 1 is further provided with the acceleration sensor which measures the gravitational acceleration which acts on an apparatus main body. The determination unit determines the proximity state of the human body by linking the RSSI measurement result of the signal received by at least one of the first or second antenna elements and the gravitational acceleration measured by the acceleration sensor. It is configured.
本願の請求項9に記載の発明によれば、請求項8に記載のアンテナ装置の判定部は、前記RSSIの計測値が規定値以下になったときに、物体の近接状態と判定し、前記加速度センサーが計測する重力加速度に基づいて前記装置本体の動きの有無を検出し、動きが検出されたときには人体の近接状態と判定し、動きが検出されなければ人物以外の物体の近接状態と判定するように構成されている。 According to the invention described in claim 9 of the present application, the determination unit of the antenna device according to claim 8 determines that the object is in the proximity state when the measured value of the RSSI is equal to or less than a specified value, and Based on the gravitational acceleration measured by the acceleration sensor, the presence / absence of the movement of the apparatus body is detected, and when the movement is detected, it is determined that the human body is in the proximity state. Is configured to do.
本願の請求項10に記載の発明によれば、請求項9に記載のアンテナ装置の制御部は、前記判定部が前記RSSIの計測結果に基づいて物体の近接状態を判定したときに、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路に並列接続するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路に並列接続するが、前記判定部が前記加速度センサーにより計測した重力加速度に基づいて人体の近接状態を判定したときには、前記第1の電力低減部の前記第1の伝送線路への並列接続及び前記第2の電力低減部の前記第2の伝送線路への並列接続を継続するが、人体以外の物体の近接状態を判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路から遮断するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路から遮断するように構成されている。 According to the invention of claim 10 of the present application, the control unit of the antenna device according to claim 9 is configured such that when the determination unit determines the proximity state of the object based on the measurement result of the RSSI, The first power reduction unit is connected in parallel to the first transmission line by one connection switching unit, and the second power reduction unit is connected in parallel to the second transmission line by the second connection switching unit. When the determination unit determines the proximity state of the human body based on the gravitational acceleration measured by the acceleration sensor, the first power reduction unit is connected in parallel to the first transmission line and the second The power reduction unit continues to be connected in parallel to the second transmission line, but when the proximity state of an object other than a human body is determined, the first connection switching unit causes the first power reduction unit to be connected to the second transmission line. 1 transmission line With blocking, it is configured to block the second power reduction portion from said second transmission line by said second connection switching part.
本願の請求項11に記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナ装置は、装置本体の温度を計測する温度センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第1又は第2のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のRSSIの計測結果と前記温度センサーが計測する温度を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。 According to invention of Claim 11 of this application, the antenna apparatus of Claim 1 is further provided with the temperature sensor which measures the temperature of an apparatus main body. The determination unit is configured to determine the proximity state of the human body by linking the RSSI measurement result of the signal received by at least one of the first or second antenna elements and the temperature measured by the temperature sensor. Has been.
本願の請求項12に記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナ装置は、静電容量センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第1又は第2のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のRSSIの計測結果と前記静電容量センサーが計測する静電容量の変化を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。 According to invention of Claim 12 of this application, the antenna apparatus of Claim 1 is further provided with the electrostatic capacitance sensor. Then, the determination unit is configured to link the RSSI measurement result of the signal received by at least one of the first or second antenna elements and the change in the capacitance measured by the capacitance sensor, so that the proximity state of the human body Is configured to determine.
また、本願の請求項13に記載の発明は、
第1のアンテナ素子と、
第2のアンテナ素子と、
第1の伝送線路を介して前記第1のアンテナ素子が接続されるとともに、第2の伝送線路を介して前記第2のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記分岐回路を介して前記第1のアンテナ素子及び前記第2のアンテナ素子と接続する通信回路と、
前記第2の伝送線路上に接続され、前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第1の接続切換部を介して前記第1の伝送線路上に前記第1のアンテナ素子と並列接続された、前記第1のアンテナ素子への給電電力を低減する第1の電力低減部と、
第2の接続切換部を介して前記第2の伝送線路上に前記第2のアンテナ素子と並列接続された、前記第2のアンテナ素子への給電電力を低減する第2の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路から遮断するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路に並列接続するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備する通信装置である。
The invention according to claim 13 of the present application is
A first antenna element;
A second antenna element;
A branch circuit in which the first antenna element is connected via a first transmission line, and the second antenna element is connected via a second transmission line;
A communication circuit connected to the first antenna element and the second antenna element via the branch circuit;
A delay line connected on the second transmission line for adjusting the input impedance or phase of the first antenna element and the second antenna element;
A first power reduction unit that reduces power supplied to the first antenna element, connected in parallel to the first antenna element on the first transmission line via a first connection switching unit;
A second power reduction unit that reduces power supplied to the second antenna element, connected in parallel with the second antenna element on the second transmission line via a second connection switching unit;
A determination unit for determining the proximity state of the human body;
When it is determined that the determination unit is not in the proximity state of a human body, the first connection switching unit cuts off the first power reduction unit from the first transmission line, and the second connection switching unit When the second power reduction unit is cut off from the second transmission line and the determination unit determines that the human body is in proximity, the first connection switching unit causes the first power reduction unit to be connected to the first power reduction unit. A control unit that is connected in parallel to the transmission line, and that connects the second power reduction unit in parallel to the second transmission line by the second connection switching unit;
It is a communication apparatus which comprises.
本発明によれば、タブレットPCや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど携帯して使用される小型の通信機器に適用され、SARを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することができる。 According to the present invention, an excellent antenna device and communication device that can be applied to small-sized communication devices that are carried and used, such as tablet PCs, electronic books, mobile communicators, and smartphones, and that can reduce SAR are provided. be able to.
本発明に係るアンテナ装置は、通常の通信時には、2本の結合アンテナを形成して、放射帯域を拡大させることができる一方、人体の近接を判定したときには、各アンテナへの供給電力を減らして、SARを低減させることができる。但し、各アンテナの結合は維持されるので、放射電力は半減しない。 The antenna device according to the present invention can expand the radiation band by forming two coupled antennas during normal communication, while reducing the power supplied to each antenna when determining the proximity of the human body. , SAR can be reduced. However, since the coupling of each antenna is maintained, the radiated power is not halved.
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、RSSI計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態を的確に判定して、各アンテナへの供給電力を減らして、SARを低減させることができる。 Further, according to the antenna device according to the present invention, by linking the RSSI measurement and the motion measurement by the acceleration sensor, it is possible to accurately determine the state in which the human body is close to the device, and to reduce the power supplied to each antenna. SAR can be reduced.
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1Aには、アンテナ装置を備えた通信装置10の構成例を示している。通信装置10に取り付けられたアンテナ装置は、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12を備えた結合アンテナである。第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12はともに、いわゆる逆F型モノポール・アンテナとして構成され、各アンテナ素子11、12は同じ長さの素子である。逆F型アンテナは、λ0/4モノポール・アンテナの先端を折り曲げて低背化したアンテナであり、給電点位置付近に短絡部を設けて給電点とのインピーダンス整合が取られている(但し、λ0は使用波長とする)。 FIG. 1A shows a configuration example of a communication device 10 including an antenna device. The antenna device attached to the communication device 10 is a coupled antenna including a first antenna element 11 and a second antenna element 12. Both the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are configured as so-called inverted F-type monopole antennas, and the antenna elements 11 and 12 are elements having the same length. Inverted-F antenna is lambda 0/4 monopole antenna tip low profile and antenna by folding the impedance matching between the feeding point of the short-circuit portion provided near the feed point position is taken (although , Λ 0 is used wavelength).
第の1アンテナ素子11は、伝送線路15を介して分配合成回路13に接続されている。また、第の2アンテナ素子12は、伝送線路16を介して分配合成回路13に接続されている。 The first antenna element 11 is connected to the distribution / synthesis circuit 13 via the transmission line 15. The second antenna element 12 is connected to the distribution / synthesis circuit 13 via the transmission line 16.
ここで、伝送線路15は、インピーダンス回路15a及びSPST(Single Pole Single Throw:単極単投)スイッチ15bを介してグラウンドに接続され、伝送線路16は、インピーダンス回路16a及びSPSTスイッチ16bを介してグラウンドに接続されている。 Here, the transmission line 15 is connected to the ground via an impedance circuit 15a and an SPST (Single Pole Single Throw) switch 15b, and the transmission line 16 is connected to the ground via an impedance circuit 16a and an SPST switch 16b. It is connected to the.
また、2つの伝送線路15、16のうち、一方の伝送線路16には遅延線路16cが挿入されている。遅延線路16cは、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子の入力インピーダンス、又は、位相を調整する作用がある。例えば、800MHz帯の送受信用アンテナとして構成させた場合に、伝送線路15の長さL1と、遅延線路16cを含んだ伝送線路16の長さL2との差を187ミリメートルとする。但し、各伝送線路15、16の長さL1、L2の値は一例である。 A delay line 16 c is inserted into one of the two transmission lines 15, 16. The delay line 16c has an effect of adjusting input impedances or phases of the first antenna element 11 and the second antenna element. For example, when configured as an 800 MHz band transmitting / receiving antenna, the difference between the length L1 of the transmission line 15 and the length L2 of the transmission line 16 including the delay line 16c is 187 millimeters. However, the values of the lengths L1 and L2 of the transmission lines 15 and 16 are examples.
図14には、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12の配置例を示している。同図に示すように、アンテナ素子11、12はそれぞれが逆F型モノポール・アンテナとして構成され、グラウンド面17上に、その表面からわずかに離間して、直線状に並ぶように配置されている。第1のアンテナ素子11の給電点11aは、伝送線路15に接続されるとともに、接続導体11bを介してグラウンド面17に短絡されている。また、第2のアンテナ素子12の給電点12aは、伝送線路16に接続されるとともに、接続導体12bを介してグラウンド面17に短絡されている。第1のアンテナ素子11の給電点11aと第2のアンテナ素子12の給電点12aとを逆向きにし、第1のアンテナ素子11の先端と第2アンテナ素子12の先端とを近接させている。 FIG. 14 shows an arrangement example of the first antenna element 11 and the second antenna element 12. As shown in the figure, each of the antenna elements 11 and 12 is configured as an inverted F-type monopole antenna, and is arranged on the ground surface 17 so as to be linearly spaced apart from the surface. Yes. The feeding point 11a of the first antenna element 11 is connected to the transmission line 15 and is short-circuited to the ground surface 17 via the connection conductor 11b. The feeding point 12a of the second antenna element 12 is connected to the transmission line 16 and is short-circuited to the ground surface 17 via the connection conductor 12b. The feeding point 11a of the first antenna element 11 and the feeding point 12a of the second antenna element 12 are reversed, and the tip of the first antenna element 11 and the tip of the second antenna element 12 are brought close to each other.
また、図15には、分配合成回路13の一例を示している。図示の分配合成回路13は、配線基板上のT字形状に形成された導電体パターン14で構成され、T字の頭部の両端にそれぞれ第1のポート13aと第2のポート13bが配設され、T字の脚部の下端に第3のポート13cが配設されている。第1のポート13aは伝送線路15を介して第1のアンテナ素子11に接続され、第2のポート13bは伝送線路16を介して第2のアンテナ素子12と接続されている。また、第3のポート13cを入力ポートとし、通信回路と接続させている。 FIG. 15 shows an example of the distribution / synthesis circuit 13. The illustrated distribution / synthesis circuit 13 is composed of a conductor pattern 14 formed in a T shape on a wiring board, and a first port 13a and a second port 13b are provided at both ends of the T-shaped head. The third port 13c is arranged at the lower end of the T-shaped leg. The first port 13 a is connected to the first antenna element 11 via the transmission line 15, and the second port 13 b is connected to the second antenna element 12 via the transmission line 16. The third port 13c is used as an input port and is connected to a communication circuit.
第1のポート13aと第3のポート13c間と、第2のポート13bと第3のポート13c間の、導電体パターン14で形成される伝送線路の遅延線路長はほぼ等しく、2つのアンテナ素子11、12からの受信信号を、位相差なく合成することになる。また、入力ポートとしての第3のポート13cから供給される放射電力を各アンテナ素子11、12に等しく分配することになる。 The delay line length of the transmission line formed by the conductor pattern 14 between the first port 13a and the third port 13c, and between the second port 13b and the third port 13c is substantially equal, and the two antenna elements The reception signals from 11 and 12 are combined without a phase difference. Further, the radiated power supplied from the third port 13c as the input port is equally distributed to the antenna elements 11 and 12.
ここで、各伝送線路15、16でSPSTスイッチ15b、16bをオフにしたまま動作させない、すなわちグラウンドに接続させない通常の状態で通信動作を行なう場合の、図1Aに示したアンテナ装置のアンテナ特性について説明しておく。 Here, the antenna characteristics of the antenna apparatus shown in FIG. 1A when the communication operation is performed in a normal state where the transmission lines 15 and 16 are not operated with the SPST switches 15b and 16b turned off, that is, not connected to the ground. Let me explain.
図16には、図1Aに示したアンテナ装置の周波数特性例を示している。但し、横軸が周波数[GHz]であり、縦軸がリターンロス[dB]を示している。図16において、破線で示す特性S1は、第の1アンテナ素子11を単独で使用したアンテナ装置の場合の周波数特性である。これに対し、実線で示す特性S2は、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12を組み合わせて使用したアンテナ装置の場合の周波数特性である。例えば、6dB以上のリターンロスが得られる周波数範囲がアンテナ装置として使用できる範囲であるとした場合、第1のアンテナ素子11を単独で使用したアンテナ装置の特性S1の場合には、使用できる帯域幅が約33MHzである。これに対して、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12を組み合わせて使用したアンテナ装置の特性S2の場合には、使用できる帯域幅が約120MHzである。したがって、図1Aに示したアンテナ装置によると、アンテナ特性を非常に広帯域化することができる。 FIG. 16 shows an example of frequency characteristics of the antenna device shown in FIG. 1A. However, the horizontal axis represents frequency [GHz] and the vertical axis represents return loss [dB]. In FIG. 16, a characteristic S1 indicated by a broken line is a frequency characteristic in the case of an antenna apparatus using the first first antenna element 11 alone. On the other hand, a characteristic S2 indicated by a solid line is a frequency characteristic in the case of an antenna device using a combination of the first antenna element 11 and the second antenna element 12. For example, assuming that the frequency range in which a return loss of 6 dB or more is obtained is a range that can be used as an antenna device, in the case of the characteristic S1 of the antenna device that uses the first antenna element 11 alone, the usable bandwidth is Is about 33 MHz. On the other hand, in the case of the characteristic S2 of the antenna device using the first antenna element 11 and the second antenna element 12 in combination, the usable bandwidth is about 120 MHz. Therefore, according to the antenna apparatus shown in FIG. 1A, the antenna characteristics can be very wide.
この広帯域化は、伝送線路15、16のうちの一方の伝送線路16を長くした遅延線路として構成したことに依るものである。すなわち、遅延線路を有することで、それぞれのアンテナ素子11、12の入力インピーダンス又は位相が調整され、総合的な特性S2を、第1のアンテナ素子11だけの特性S1よりも広帯域化することができる。例えば、上述したように、一方の伝送線路15と他方の伝送線路16とが、187ミリメートルの線路長の差により、800MHzの周波数に対して約180°の位相差を設けたことになり、その位相差の信号の合成で広帯域化が図られている。 This widening of the bandwidth is due to the fact that one of the transmission lines 15 and 16 is configured as a lengthened delay line. That is, by having the delay line, the input impedance or phase of each antenna element 11, 12 is adjusted, and the overall characteristic S 2 can be made wider than the characteristic S 1 of only the first antenna element 11. . For example, as described above, one transmission line 15 and the other transmission line 16 have a phase difference of about 180 ° with respect to a frequency of 800 MHz due to a difference in line length of 187 millimeters. Broadbanding is achieved by combining the signals of the phase difference.
通信装置10は、通常の通信時には、各伝送線路15、16のSPSTスイッチ15b、16bをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ11、12をグラウンドに接続させないで、2本の結合アンテナ11、12を形成し、放射帯域を拡大させることができる。 During normal communication, the communication device 10 does not operate with the SPST switches 15b and 16b of the transmission lines 15 and 16 turned off, that is, without connecting the antennas 11 and 12 to the ground, 12 can be formed, and the radiation band can be expanded.
一方、人体接触時には、通信装置10は、各伝送線路15、16のSPSTスイッチ15b、16bをオンにして、各アンテナ11、12への供給電力を減らして、SARを低減させることができる。但し、アンテナ11、12の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。 On the other hand, at the time of human contact, the communication device 10 can turn on the SPST switches 15b and 16b of the transmission lines 15 and 16 to reduce the power supplied to the antennas 11 and 12, thereby reducing the SAR. However, since the coupling of the antennas 11 and 12 is maintained, the radiated power is not halved.
図1Bには、通信装置10の状態遷移図を示している。通信装置10は、例えば、RSSIをモニターして、急激な変化が起きたときに人体に接触したと判断する。人体接触時と非接触時では、一般にアンテナの感度が5dB程度変わるので、急に感度が低下したときには人体が接触したと判断し、その逆の場合は人体が離れたと判断する。そして、通信装置10は、人体に接触したと判断したときには、SPSTスイッチ15b、16bをオンにするようにすればよい。 FIG. 1B shows a state transition diagram of the communication device 10. For example, the communication device 10 monitors the RSSI and determines that it has touched the human body when a sudden change occurs. Since the sensitivity of the antenna generally changes by about 5 dB when the human body is in contact and when the human body is not in contact, it is determined that the human body is in contact when the sensitivity suddenly decreases, and vice versa. Then, when the communication device 10 determines that it has touched the human body, the SPST switches 15b and 16b may be turned on.
また、この他に、静電容量センサーをアンテナ11、12の近傍に配置して、その容量の変化を測定することによって、人体が近接しているか近接していないかを判定することもできる。あるいは、温度センサーをおいて、人体近接による温度上昇をモニターして判定することもできる。 In addition, it is also possible to determine whether a human body is close or not close by arranging a capacitance sensor in the vicinity of the antennas 11 and 12 and measuring the change in the capacitance. Alternatively, a temperature sensor can be set to monitor and determine the temperature rise due to the proximity of the human body.
図2には、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12からなるアンテナ装置の設計モデルを例示している。例えば使用周波数帯域の中心が800MHzになるように、基板の高さH、幅W、厚さT、逆F字の第1及び第2のアンテナ素子11、12の長さL、基板とアンテナ素子間の間隙G、アンテナ素子の径D、第1及び第2のアンテナ素子11、12の先端間の距離L1、アンテナ素子先端から給電点までの距離L2、給電点から短絡点までの距離L3の各パラメーターを決定するようにすればよい。 FIG. 2 exemplifies a design model of an antenna device including the first antenna element 11 and the second antenna element 12. For example, the height H of the substrate, the width W, the thickness T, the length L of the first and second antenna elements 11 and 12 having inverted F shapes, the substrate and the antenna element, so that the center of the used frequency band is 800 MHz. A gap G between the antenna elements, a diameter D of the antenna element, a distance L1 between the tips of the first and second antenna elements 11 and 12, a distance L2 from the tip of the antenna element to the feed point, and a distance L3 from the feed point to the short-circuit point. Each parameter may be determined.
図3には、図1Aに示したアンテナ装置の通常の通信時(SPSTスイッチ15b、16bをオフにしたとき)における放射特性のシミュレーション結果を示している。但し、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12間のアンテナ結合距離D1をλ0/2とし、また、一方の伝送線路16に挿入する遅延線路16cの遅延線路長D2をλ0/2として、各アンテナ素子11、12を給電して結合させている。また、参考として、一方のSPSTスイッチ16bのみをオンにして、第の1アンテナ素子11を単独で使用した場合のアンテナ装置の放射特性のシミュレーション結果を、破線で示している。図3から、単独のアンテナに比較して、放射効率が向上し、帯域が拡大することが分かる。 FIG. 3 shows a simulation result of the radiation characteristics during normal communication (when the SPST switches 15b and 16b are turned off) of the antenna device shown in FIG. 1A. However, the first antenna element 11 the antenna coupling distance D 1 of the between the second antenna element 12 and the lambda 0/2, also, the delay line length D 2 of the delay line 16c to be inserted into one of the transmission line 16 lambda As 0/2, the antenna elements 11 and 12 are fed and coupled. For reference, the simulation results of the radiation characteristics of the antenna device when only one SPST switch 16b is turned on and the first first antenna element 11 is used alone are shown by broken lines. FIG. 3 shows that the radiation efficiency is improved and the band is expanded as compared with a single antenna.
図4には、図1A並びに図2に示したアンテナ装置の人体近接時における特性を解析するためのシミュレーション・モデルを示している。同図では、人体の代用に、頭部のスタンダード・モデルを2つ連結したものを使用している。頭部のスタンダード・モデルとして、例えばSAR測定用に開発されたSAM(Specific Anthropomorphic Mannequin)ファントム(擬人化マネキン)を使用することができる。図示のように、頭部のスタンダード・モデルの近傍に、図1A並びに図2に示したアンテナ装置を配置する。 FIG. 4 shows a simulation model for analyzing the characteristics of the antenna device shown in FIGS. 1A and 2 when the human body is close to the human body. In the figure, instead of a human body, a combination of two standard models of the head is used. As the standard model of the head, for example, a SAM (Specific Anthropogenic Mannequin) phantom (anthropomorphic mannequin) developed for SAR measurement can be used. As shown in the figure, the antenna device shown in FIGS. 1A and 2 is arranged in the vicinity of the standard model of the head.
図5には、図1Aに示したアンテナ装置が、人体の近接に伴ってSPSTスイッチ15b、16bがオンになったときのシミュレーション・ブロックを示している。 FIG. 5 shows a simulation block when the SPST switches 15b and 16b are turned on in the antenna device shown in FIG. 1A as the human body approaches.
図5では、図1A中のインピーダンス回路15a、16aとして、36Ωの抵抗素子と、6.2pFのコンデンサーを直列接続したRC回路を入れている。ここで、インピーダンス回路15a、16aの決定方法について、図6A及び図6Bを参照しながら説明しておく。 In FIG. 5, as the impedance circuits 15a and 16a in FIG. 1A, an RC circuit in which a 36Ω resistive element and a 6.2 pF capacitor are connected in series is inserted. Here, a method of determining the impedance circuits 15a and 16a will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
図6Aには、人体近接時のアンテナの入力インピーダンス(S11)を示している。第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12がともに逆F型モノポール・アンテナとして構成されることは既に述べた。ここで、逆F型アンテナの放射抵抗を36Ω(モノポールの放射抵抗)と仮定すると、S11のプロットから、各アンテナ素子11、12の等価回路を図6Bのように簡易的に表すことができる(図6Aに示したチャート上の各点は、R+jX、X=1/jωCである。中心周波数800MHz(0.8GHz)に相当する点において、R=36[Ω]、ω=2π×800[MHz]を代入すると、コンデンサーの容量Cを求めることができる)。 FIG. 6A shows the input impedance (S11) of the antenna when the human body is close. As described above, the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are both configured as inverted F-type monopole antennas. Here, assuming that the radiation resistance of the inverted F antenna is 36Ω (monopole radiation resistance), the equivalent circuit of each antenna element 11 and 12 can be simply expressed from the plot of S11 as shown in FIG. 6B. (Each point on the chart shown in FIG. 6A is R + jX, X = 1 / jωC. At a point corresponding to a center frequency of 800 MHz (0.8 GHz), R = 36 [Ω], ω = 2π × 800 [ [MHz] can be substituted to obtain the capacitance C of the capacitor).
そこで、SPSTスイッチ15b、16bをオンにしたときに、各伝送線路15、16に接続されるインピーダンス回路15a、16aを、図6Bに示した等価回路と同じにすれば、アンテナ素子11、12と同じものがそれぞれ並列されたことになって、電力が2つに分配される。 Therefore, when the SPST switches 15b and 16b are turned on, if the impedance circuits 15a and 16a connected to the transmission lines 15 and 16 are the same as the equivalent circuit shown in FIG. 6B, the antenna elements 11 and 12 and Since the same thing is paralleled, electric power is distributed to two.
なお、アンテナの特性や、周辺のグラウンドや寄生部品などの実装状態によって、インピーダンス特性は変化する。したがって、インピーダンス回路15a、16aの構成や定数を、必要に応じて調整することが望ましい、また、インピーダンス回路15a、16aを、RCだけでなく、LCR直列回路や、LCR並列回路としたり、あるいは、マッチング回路と複合したりして設計してもよい。 The impedance characteristics vary depending on the characteristics of the antenna and the mounting state of the surrounding ground and parasitic components. Therefore, it is desirable to adjust the configurations and constants of the impedance circuits 15a and 16a as necessary. The impedance circuits 15a and 16a are not only RC, but also LCR series circuits, LCR parallel circuits, or It may be designed in combination with a matching circuit.
図4に示したシミュレーション・モデルを用い、800MHz帯でシミュレーションを行なった結果を、図7〜図1A0に示す。但し、図7は、アンテナ装置の第1のアンテナ素子11を単独で励振した際(すなわち、分配合成回路13無しで信号源から第1のアンテナ素子11に直接給電した場合)の、SAR分布のシミュレーション結果である。また、図8は、アンテナ装置の第2のアンテナ素子12を単独で励振した際(すなわち、分配合成回路13ならびに遅延線路16c無しで信号源から第2のアンテナ素子12に直接給電した場合)の、SAR分布のシミュレーション結果である。これに対し、図9は、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12をともに励振した際(SPSTスイッチ15b及びSPSTスイッチ16bをともにオンにして、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12への電力を分配して信号源から給電した場合)の、SAR分布のシミュレーション結果である。図9を図7並びに図8と比較すると、人体が近接したときに、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12へ供給される電力を、それぞれインピーダンス回路15a、16aに分配するという分岐構造によって、SARの値が大きく低減できていることが明らかである。 The simulation results in the 800 MHz band using the simulation model shown in FIG. 4 are shown in FIGS. However, FIG. 7 shows the SAR distribution when the first antenna element 11 of the antenna device is excited alone (that is, when the first antenna element 11 is directly fed from the signal source without the distribution / synthesis circuit 13). It is a simulation result. FIG. 8 shows the case where the second antenna element 12 of the antenna apparatus is excited alone (that is, when the second antenna element 12 is directly fed from the signal source without the distribution / synthesis circuit 13 and the delay line 16c). , SAR distribution simulation results. On the other hand, FIG. 9 shows that when both the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are excited (the SPST switch 15b and the SPST switch 16b are both turned on, the first antenna element 11 and the second antenna element 11 This is a simulation result of the SAR distribution when power is supplied to the antenna element 12 and power is supplied from a signal source. Comparing FIG. 9 with FIG. 7 and FIG. 8, when a human body approaches, the power supplied to the first antenna element 11 and the second antenna element 12 is distributed to the impedance circuits 15a and 16a, respectively. It is clear that the SAR value can be greatly reduced by the structure.
以下の表1には、第1のアンテナ素子11を単独で励振したとき(図7を参照)、第2のアンテナ素子12を単独で励振したとき(図8を参照)、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12を分岐構造で組み合わせたとき(図9を参照)、の各場合における、周波数帯毎の人体近接時のSARの値[W/kg]をまとめている。 In Table 1 below, when the first antenna element 11 is excited alone (see FIG. 7), when the second antenna element 12 is excited alone (see FIG. 8), the first antenna element 11 When the 11 and the second antenna element 12 are combined in a branched structure (see FIG. 9), the SAR values [W / kg] when the human body approaches each frequency band in each case are summarized.
表1から、800MHzを中心に、700〜900MHzのいずれにおいても、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12を分岐構造で組み合わせることにより、SARの値が低減できていることが分かる。 From Table 1, it can be seen that the value of the SAR can be reduced by combining the first antenna element 11 and the second antenna element 12 in a branched structure in any of 700 to 900 MHz centering on 800 MHz.
また、以下の表2には、第1のアンテナ素子11を単独で励振したとき(図7を参照)、第2のアンテナ素子12を単独で励振したとき(図8を参照)、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12を分岐構造で組み合わせたとき(図9を参照)、の各場合における、周波数帯毎の人体近接時の放射効率値[dB]をまとめている。 Table 2 below shows that when the first antenna element 11 is excited alone (see FIG. 7), when the second antenna element 12 is excited alone (see FIG. 8), When the antenna element 11 and the second antenna element 12 are combined in a branched structure (see FIG. 9), the radiation efficiency values [dB] when the human body approaches each frequency band in each case are summarized.
表2を見ると、例えば800MHz帯では、第1のアンテナ素子11、第2のアンテナ素子12を単独で励振したときには、放射効率はいずれも−9.4dBであるのに対し、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12を分岐構造で組み合わせると、放射効率は−12.7dBに劣化している。しかしながら、表1を参照すると、同じ800MHz帯では、第1のアンテナ素子11、第2のアンテナ素子12を単独で励振したときのSARの値は、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12を分岐構造で組み合わせる場合の4.5倍も高くなっている。 Referring to Table 2, for example, in the 800 MHz band, when the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are individually excited, the radiation efficiency is -9.4 dB, whereas the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are When the element 11 and the second antenna element 12 are combined in a branched structure, the radiation efficiency is degraded to −12.7 dB. However, referring to Table 1, in the same 800 MHz band, the values of SAR when the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are excited independently are the first antenna element 11 and the second antenna element. It is 4.5 times higher than when 12 are combined in a branched structure.
言い換えれば、第1のアンテナ素子11、第2のアンテナ素子12を単独で励振した場合に、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12を分岐構造で組み合わせる場合と同じSARの値にするには、給電電力を約6.5dB低下させなければならない。これを考慮すると、第1のアンテナ素子11、第2のアンテナ素子12を単独で励振したときの放射効率は、−9.4−6.5=−15.9dBとなる。すなわち、第1のアンテナ素子11及び第2のアンテナ素子12を分岐構造で組み合わせることで、人体近接時に同じSARレベルに抑えた場合でも、遠方解の放射効率は劣化が少なくなり、メリットがあると言うことができる。 In other words, when the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are excited independently, the SAR value is the same as when the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are combined in a branched structure. In this case, the feed power must be reduced by about 6.5 dB. Considering this, the radiation efficiency when the first antenna element 11 and the second antenna element 12 are excited independently is −9.4−6.5 = −15.9 dB. That is, by combining the first antenna element 11 and the second antenna element 12 in a branched structure, even when the SAR level is suppressed to the same level when the human body is approaching, the radiation efficiency of the distant solution is less deteriorated and has a merit. I can say that.
図10には、図1Aに示した通信装置の変形例を示している。通信装置10−2に取り付けられたアンテナ装置は、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子11、12の配置例については、図14で説明した構成をそのまま適用することができる。第の1アンテナ素子11は、伝送線路15を介して分配合成回路13に接続されている。また、第の2アンテナ素子12は、伝送線路16を介して分配合成回路13に接続されている。一方の伝送線路16には遅延線路16cが挿入され、2つの伝送線路15、16に給電される位相が調整されている。 FIG. 10 shows a modification of the communication device shown in FIG. 1A. The antenna device attached to the communication device 10-2 is a coupled antenna including a first antenna element 11 and a second antenna element 12. For the arrangement example of the antenna elements 11 and 12, the configuration described in FIG. 14 can be applied as it is. The first antenna element 11 is connected to the distribution / synthesis circuit 13 via the transmission line 15. The second antenna element 12 is connected to the distribution / synthesis circuit 13 via the transmission line 16. One transmission line 16 has a delay line 16c inserted therein, and the phase fed to the two transmission lines 15 and 16 is adjusted.
伝送線路15は、インピーダンス回路15a及びSPSTスイッチ15bを介してグラウンドに接続され、伝送線路16は、インピーダンス回路16a及びSPSTスイッチ16bを介してグラウンドに接続されている。図1Aとの主な相違は、インピーダンス回路16a及びSPSTスイッチ16bが、それぞれ整流回路15d、16dを介してグラウンドに接続されている点である。 The transmission line 15 is connected to the ground via the impedance circuit 15a and the SPST switch 15b, and the transmission line 16 is connected to the ground via the impedance circuit 16a and the SPST switch 16b. The main difference from FIG. 1A is that the impedance circuit 16a and the SPST switch 16b are connected to the ground via rectifier circuits 15d and 16d, respectively.
図10に示した通信装置10−2も、基本的には、図1Bに示した状態遷移図に従って動作する。 The communication device 10-2 illustrated in FIG. 10 also basically operates according to the state transition diagram illustrated in FIG. 1B.
通信装置10−2は、通常の通信時には、各伝送線路15、16のSPSTスイッチ15b、16bをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ11、12をグラウンドに接続させないで、2本の結合アンテナ11、12を形成し、放射帯域を拡大させることができる。 During normal communication, the communication device 10-2 does not operate with the SPST switches 15b and 16b of the transmission lines 15 and 16 turned off, that is, without connecting the antennas 11 and 12 to the ground. 11 and 12 can be formed, and the radiation band can be expanded.
一方、人体接触時には、通信装置10−2は、各伝送線路15、16のSPSTスイッチ15b、16bをオンにして、各アンテナ11、12への供給電力を減らして、SARを低減させることができる。但し、アンテナ11、12の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。また、グラウンドに流れる電力に一部は、整流回路15d、16dを通して整流された後、電力吸収部15e、16eで電力として回収される。回収された電力は、通信装置10−2の駆動電力として再利用することができる。 On the other hand, at the time of human contact, the communication device 10-2 can turn on the SPST switches 15b and 16b of the transmission lines 15 and 16 to reduce the power supplied to the antennas 11 and 12 and reduce the SAR. . However, since the coupling of the antennas 11 and 12 is maintained, the radiated power is not halved. A part of the power flowing to the ground is rectified through the rectifier circuits 15d and 16d, and then recovered as power by the power absorption units 15e and 16e. The collected power can be reused as driving power for the communication device 10-2.
図11には、図1Aに示した通信装置の他の変形例を示している。通信装置10−3に取り付けられたアンテナ装置は、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子11、12の配置例については、図14で説明した構成をそのまま適用することができる。第の1アンテナ素子11は、伝送線路15を介して分配合成回路13に接続されている。また、第の2アンテナ素子12は、伝送線路16を介して分配合成回路13に接続されている。一方の伝送線路16には遅延線路16cが挿入され、2つの伝送線路15、16に給電される位相が調整されている。 FIG. 11 shows another modification of the communication apparatus shown in FIG. 1A. The antenna device attached to the communication device 10-3 is a coupled antenna including a first antenna element 11 and a second antenna element 12. For the arrangement example of the antenna elements 11 and 12, the configuration described in FIG. 14 can be applied as it is. The first antenna element 11 is connected to the distribution / synthesis circuit 13 via the transmission line 15. The second antenna element 12 is connected to the distribution / synthesis circuit 13 via the transmission line 16. One transmission line 16 has a delay line 16c inserted therein, and the phase fed to the two transmission lines 15 and 16 is adjusted.
ここで、伝送線路15には、2つのSPDT(Single Pole Double Throw:単極双投)スイッチ15f、15gが挿入されている。また、各SPDTスイッチ15e、15fの「2」側の端子は、分配合成回路15hを通してグラウンドに接続されている。各SPDTスイッチ15f、15gを、図中「1」をイネーブルとすると、分配合成回路13によって分配された電力が第1のアンテナ素子11に直接給電される。他方、各SPDTスイッチ15f、15gを、図中「2」をイネーブルとすると、分配合成回路13によって分配された電力が、さらに分配合成回路15hによって、第1のアンテナ素子11とグラウンドに2分して給電される。 Here, two SPDT (Single Pole Double Throw) switches 15 f and 15 g are inserted in the transmission line 15. Further, the “2” side terminals of the SPDT switches 15e and 15f are connected to the ground through the distribution / synthesis circuit 15h. When each SPDT switch 15f, 15g is enabled to “1” in the figure, the power distributed by the distribution / combination circuit 13 is directly fed to the first antenna element 11. On the other hand, when each SPDT switch 15f, 15g is enabled with “2” in the figure, the power distributed by the distribution / combination circuit 13 is further divided into two by the distribution / combination circuit 15h to the first antenna element 11 and the ground. Power is supplied.
また、伝送線路16には、2つのSPDTスイッチ16e、16fが挿入されている。また、各SPDTスイッチ16gf、16gの「2」側の端子は、分配合成回路16hを通してグラウンドに接続されている。各SPDTスイッチ16f、16gを、図中「1」をイネーブルとすると、分配合成回路13によって分配された電力が第2のアンテナ素子12に直接給電される。他方、各SPDTスイッチ16f、16gを、図中「2」をイネーブルとすると、分配合成回路13によって分配された電力が、さらに分配合成回路16hによって、第2のアンテナ素子12とグラウンドに2分して給電される。 Further, two SPDT switches 16e and 16f are inserted into the transmission line 16. Further, the “2” side terminals of the SPDT switches 16gf and 16g are connected to the ground through the distribution / synthesis circuit 16h. When each SPDT switch 16f, 16g is enabled in the figure, the power distributed by the distribution / combination circuit 13 is directly fed to the second antenna element 12. On the other hand, when each SPDT switch 16f, 16g is enabled with “2” in the figure, the power distributed by the distribution / combination circuit 13 is further divided into the second antenna element 12 and the ground by the distribution / combination circuit 16h. Power is supplied.
図11に示した通信装置10−3も、基本的には、図1Bに示した状態遷移図に従って動作する。 The communication device 10-3 illustrated in FIG. 11 also basically operates according to the state transition diagram illustrated in FIG. 1B.
通信装置10−3は、通常の通信時には、各SPDTスイッチ15f、15g及び16f、16gを、図中「1」をイネーブルとする。すなわち、各アンテナ11、12をグラウンドに接続させないで、2本の結合アンテナ11、12を形成し、放射帯域を拡大させることができる。 The communication device 10-3 enables “1” in the drawing for each SPDT switch 15f, 15g and 16f, 16g during normal communication. That is, without connecting the antennas 11 and 12 to the ground, the two coupled antennas 11 and 12 can be formed to expand the radiation band.
一方、人体接触時には、通信装置10−3は、各SPDTスイッチ15f、15g及び16f、16gを、図中「2」をイネーブルとする。各アンテナ11、12への供給電力が減るので、SARを低減させることができる。但し、アンテナ11、12の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。 On the other hand, at the time of human contact, the communication device 10-3 enables “2” in the drawing for each SPDT switch 15f, 15g and 16f, 16g. Since the power supplied to the antennas 11 and 12 is reduced, the SAR can be reduced. However, since the coupling of the antennas 11 and 12 is maintained, the radiated power is not halved.
図11に示した通信装置10−3は、図1Aに示した通信装置10と比較して、接続されるデバイスが多くなるため、挿入損失を考慮すると不利な設計となる。但し、インピーダンス回路15a、16aのような回路部品は使われないので、アンテナの入力インピーダンスの周波数特性が維持される。 The communication device 10-3 illustrated in FIG. 11 has a disadvantageous design in consideration of insertion loss because more devices are connected than the communication device 10 illustrated in FIG. 1A. However, since circuit components such as the impedance circuits 15a and 16a are not used, the frequency characteristics of the antenna input impedance are maintained.
図12には、図1Aに示した通信装置のさらに他の変形例を示している。通信装置10−4に取り付けられたアンテナ装置は、第1のアンテナ素子11と第2のアンテナ素子12を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子11、12の配置例については、図14で説明した構成をそのまま適用することができる。図1Aに示した通信装置との主な相違点は、分配合成回路13の代わりに、ハイブリッド回路23を各アンテナ素子11、12に接続している点である。 FIG. 12 shows still another modification of the communication device shown in FIG. 1A. The antenna device attached to the communication device 10-4 is a coupled antenna including a first antenna element 11 and a second antenna element 12. For the arrangement example of the antenna elements 11 and 12, the configuration described in FIG. 14 can be applied as it is. The main difference from the communication apparatus shown in FIG. 1A is that a hybrid circuit 23 is connected to each of the antenna elements 11 and 12 instead of the distribution and synthesis circuit 13.
第の1アンテナ素子11は、伝送線路15を介してハイブリッド回路23に接続されている。また、第の2アンテナ素子12は、伝送線路16を介してハイブリッド回路23に接続されている。一方の伝送線路16には遅延線路16cが挿入され、2つの伝送線路15、16に給電される位相が調整されている。伝送線路15は、インピーダンス回路15a及びSPSTスイッチ15bを介してグラウンドに接続され、伝送線路16は、インピーダンス回路16a及びSPSTスイッチ16bを介してグラウンドに接続されている。 The first first antenna element 11 is connected to the hybrid circuit 23 via the transmission line 15. The second second antenna element 12 is connected to the hybrid circuit 23 via the transmission line 16. One transmission line 16 has a delay line 16c inserted therein, and the phase fed to the two transmission lines 15 and 16 is adjusted. The transmission line 15 is connected to the ground via the impedance circuit 15a and the SPST switch 15b, and the transmission line 16 is connected to the ground via the impedance circuit 16a and the SPST switch 16b.
図17には、90度移相器として構成されるハイブリッド回路23の一例を示している。図示のハイブリッド回路23は、配線基板上の導電体パターン14で構成され、第1のポート23aと第2のポート23bと第3のポート23cと第4のポート23dを備えている。第1〜第4のポート23a〜23dは、四角形状に形成された導電体パターン14で隣接するポートに接続されている。第1のポート23aは伝送線路15を介して第1のアンテナ素子11に接続され、第2のポート23bは伝送線路16を介して第2のアンテナ素子12と接続されている。また、第3のポート23cと第4のポート23dをそれぞれ入力ポートとし、別々の通信回路と接続させている。すなわち、図12に示したアンテナ装置は、入力ポートを増やして、通信時にダイバーシティ動作させることができる。 FIG. 17 shows an example of the hybrid circuit 23 configured as a 90-degree phase shifter. The illustrated hybrid circuit 23 includes a conductor pattern 14 on a wiring board, and includes a first port 23a, a second port 23b, a third port 23c, and a fourth port 23d. The first to fourth ports 23a to 23d are connected to adjacent ports by a conductor pattern 14 formed in a square shape. The first port 23 a is connected to the first antenna element 11 via the transmission line 15, and the second port 23 b is connected to the second antenna element 12 via the transmission line 16. In addition, the third port 23c and the fourth port 23d are input ports, respectively, and are connected to different communication circuits. In other words, the antenna device shown in FIG. 12 can increase the number of input ports and perform a diversity operation during communication.
このような導電体パターン14で4つのポート23a〜23dが接続されたハイブリッド回路23を用意することで、2つのアンテナ素子11、12からの受信信号に対して、ある周波数で90°位相差を与えて合成することになる。さらに、その合成信号を、90°位相差で第3のポート23cと第4のポート23dとに得ることになる。さらに、アンテナ素子11、12、並びにハイブリッド回路23として、ある2つの周波数(例えば、800MHzと2GHz)で動作するものを用いることにより、当該2つの周波数にて90°位相差を与えて合成するとともに、90°位相差で取り出すことになる。 By preparing the hybrid circuit 23 in which the four ports 23a to 23d are connected with such a conductor pattern 14, a 90 ° phase difference is obtained at a certain frequency with respect to the reception signals from the two antenna elements 11 and 12. To give and synthesize. Further, the combined signal is obtained at the third port 23c and the fourth port 23d with a 90 ° phase difference. Furthermore, by using antenna elements 11 and 12 and hybrid circuit 23 that operate at two frequencies (for example, 800 MHz and 2 GHz), the two frequencies are combined with a 90 ° phase difference. , And 90 ° phase difference.
第3ポート23cに得られる信号の放射パターンと、第4ポート23dに得られる信号の放射パターンは、所定角度シフトした状態であり、第3のポート23cに得られる信号と、第4のポート23dに得られる信号とでは、空間ダイバーシティ効果を有する。また、各伝送線路15、16でSPSTスイッチ15b、16bをオフにしたまま動作させない、すなわちグラウンドに接続させない状態では、図12に示した通信装置10−4は、図1Aに示した通信装置10と同様に放射帯域を拡大させる効果がある他、入力ポートを増やしてダイバーシティ効果が得られる。 The radiation pattern of the signal obtained at the third port 23c and the radiation pattern of the signal obtained at the fourth port 23d are shifted by a predetermined angle. The signal obtained at the third port 23c and the fourth port 23d In other words, the signal obtained has a spatial diversity effect. Further, in the state where the transmission lines 15 and 16 are not operated with the SPST switches 15b and 16b turned off, that is, not connected to the ground, the communication device 10-4 illustrated in FIG. 12 is the communication device 10 illustrated in FIG. 1A. In addition to the effect of expanding the radiation band, the diversity effect can be obtained by increasing the number of input ports.
図12に示した通信装置10−4も、基本的には、図1Bに示した状態遷移図に従って動作する。 The communication device 10-4 illustrated in FIG. 12 also basically operates according to the state transition diagram illustrated in FIG. 1B.
通信装置10−4は、通常の通信時には、各伝送線路15、16のSPSTスイッチ15b、16bをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ11、12をグラウンドに接続させないで、2本の結合アンテナ11、12を形成し、放射帯域を拡大させることができる。 During normal communication, the communication device 10-4 does not operate with the SPST switches 15b and 16b of the transmission lines 15 and 16 turned off, that is, without connecting the antennas 11 and 12 to the ground. 11 and 12 can be formed, and the radiation band can be expanded.
一方、人体接触時には、通信装置10−4は、各伝送線路15、16のSPSTスイッチ15b、16bをオンにして、各アンテナ11、12への供給電力を減らして、SARを低減させることができる。但し、アンテナ11、12の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。 On the other hand, at the time of human body contact, the communication device 10-4 can turn on the SPST switches 15b and 16b of the transmission lines 15 and 16 to reduce the power supplied to the antennas 11 and 12 and reduce the SAR. . However, since the coupling of the antennas 11 and 12 is maintained, the radiated power is not halved.
以上説明してきたように、図1A、並びに図10〜図12に示したアンテナ装置は、人体が近接していない通常の通信時においては、2つのアンテナ素子11、12を備えたアンテナ装置として、1つのアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となり、比較的簡単な構成により広帯域特性を得ることができる。また、そのアンテナ装置を備えた通信装置の無線通信特性を良好にすることができる。一方、人体が近接した場合に、従来の1つのアンテナ素子単独での場合に比べて、SARを低減させることができ、なお且つ、そのときの放射特性は、従来の1つのアンテナ素子単独の構造で供給電力を減らしてSARを低減させた場合に比べて、劣化を少なくすることができる。 As described above, the antenna apparatus shown in FIG. 1A and FIGS. 10 to 12 is an antenna apparatus including two antenna elements 11 and 12 in normal communication where a human body is not in proximity. The antenna characteristics are wider than those of a single antenna element, and the broadband characteristics can be obtained with a relatively simple configuration. In addition, the wireless communication characteristics of the communication device including the antenna device can be improved. On the other hand, when the human body is close, the SAR can be reduced as compared with the case where only one conventional antenna element is used alone, and the radiation characteristic at that time is the structure of one conventional antenna element alone. Thus, the deterioration can be reduced as compared with the case where the SAR is reduced by reducing the supply power.
続いて、通信装置が人体の近接を検出する方法について説明する。 Next, a method for the communication device to detect the proximity of a human body will be described.
機器が人体に接触して使用される状態を検知するために、RSSIをモニターして、急に感度が低下した際には人体が接触したと判定する方法が既に知られている。しかしながら、RSSIの変化は、人体が近接した場合に限定される訳ではなく、例えば金属のような比人体物体が機器に近接した場合でも、感度の低下が起こり得る。また、加速度センサーを用いて機器に印加される重力加速度を計測して、機器の使用状態を予測する方法も知られているが、必ず人体が近接しているとは言えず、状態のよいアンテナからの放射を禁止してしまう可能性がある。 In order to detect a state in which a device is used in contact with a human body, a method is known in which RSSI is monitored and it is determined that a human body has contacted when the sensitivity suddenly decreases. However, the change in RSSI is not limited to the case where the human body is close, and even if a specific human object such as a metal is close to the device, the sensitivity may be lowered. Also known is a method of predicting the usage state of a device by measuring the gravitational acceleration applied to the device using an acceleration sensor, but it cannot be said that the human body is always close, and a good antenna May ban radiation from
そこで、本発明者らは、RSSI計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態をより的確に判定する方法について提案する。 Therefore, the present inventors propose a method for more accurately determining a state in which a human body is close to a device by linking RSSI measurement and motion measurement by an acceleration sensor.
無線通信時にRSSIの計測、モニタリングを行なうことは、通常の無線装置(携帯電話や無線LAN装置など)でも採り入れられている。ここでは、人体が近接していないと判定できるRSSIレベルを規定しておく。これは、実際に人体が近接したときにRSSIがどの程度を示すかを、実験などであらかじめ確認して決めるのが現実的である。 Measurement and monitoring of RSSI at the time of wireless communication are also adopted in ordinary wireless devices (such as mobile phones and wireless LAN devices). Here, the RSSI level that can be determined that the human body is not in proximity is defined. In practice, it is realistic to determine in advance by experiment or the like how much the RSSI indicates when the human body actually approaches.
RSSI計測の結果、規定値より高いレベルならば、通信装置は、通常の通信状態(すなわち、SPSTスイッチ15b、16bのオフ)を維持して、RSSI計測を継続する。 As a result of the RSSI measurement, if the level is higher than the specified value, the communication device maintains the normal communication state (that is, the SPST switches 15b and 16b are off) and continues the RSSI measurement.
RSSI計測の結果、規定値以下のレベルとなったときには、通信装置は、人物乃至非人物物体がアンテナ装置に近接したと判定して、SARを低減した通信状態(すなわち、SPSTスイッチ15b、16をオンにして、各アンテナ素子11、12への供給電力を低減した状態)に切り換える。 When the RSSI measurement results in a level equal to or lower than the specified value, the communication apparatus determines that a person or non-human object has approached the antenna apparatus, and sets the communication state in which the SAR is reduced (ie, the SPST switches 15b and 16 The power is switched to the state in which the power supplied to the antenna elements 11 and 12 is reduced.
また、通信装置は、加速度センサーで機器本体の動き検出を行なう。機器本体が人物に保持されているときは、完全な静止状態はあり得ない。そこで、RSSI計測の結果、規定値以下のレベルになったときであっても、動きが検出されなければ、RSSI計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定し、SPSTスイッチ15b、16をオフにして、通常の通信状態に切り換える。ここで言う別の原因として、金属やその他の非人体物体が通信装置に近接したことや、電波受信状態の悪化などを挙げることができる。 In addition, the communication device detects the movement of the device body with an acceleration sensor. When the device body is held by a person, there cannot be a complete stationary state. Therefore, even if the RSSI measurement results in a level equal to or lower than the specified value, if no motion is detected, it is determined that the RSSI measurement value has decreased due to another cause that the human body has not approached. Then, the SPST switches 15b and 16 are turned off to switch to the normal communication state. Another cause mentioned here is that a metal or other non-human body object is close to the communication device, or the radio wave reception state is deteriorated.
一方、動きが検出されたときには、RSSI計測値が低下したのは人体が近接したのが原因であると判定し、SARを低減した通信状態(すなわち、SPSTスイッチ15b、16をオン)を保持し、RSSI計測を継続する。 On the other hand, when motion is detected, it is determined that the RSSI measurement value has decreased due to the proximity of the human body, and the communication state with reduced SAR (that is, the SPST switches 15b and 16 are turned on) is held. Continue RSSI measurement.
その後、RSSI計測の結果、規定値より高いレベルとなったら、人体と近接した状態から解放されたと判定し、SPSTスイッチ15b、16をオフにして、通常の通信状態に切り換える。 After that, if the level of the RSSI measurement is higher than the specified value, it is determined that the state is close to the human body, and the SPST switches 15b and 16 are turned off to switch to the normal communication state.
図13には、通信装置10が、RSSI計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体が機器に近接した状態を判定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。このフローチャートは、SPSTスイッチ15b、16をオフにした、通常の通信状態で開始する。 FIG. 13 shows a processing procedure in the form of a flowchart for the communication device 10 to determine a state in which a human body is close to a device in cooperation with RSSI measurement and motion measurement by an acceleration sensor. This flowchart starts in a normal communication state in which the SPST switches 15b and 16 are turned off.
通信装置は、RSSIを計測して(ステップS1301)、その計測値を規定値と比較する(ステップS1302)。 The communication apparatus measures RSSI (step S1301) and compares the measured value with a specified value (step S1302).
ここで、RSSIの計測値が規定値以下のレベルとなったときには(ステップS1302のYes)、通信装置は、何らかの物体がアンテナ装置に近接したと判定して(ステップS1303)、SARを低減した通信状態(すなわち、SPSTスイッチ15b、16をオンにして、各アンテナ素子11、12への給電電力を低減した状態)に切り換える(ステップS1304)。ここで言う何らかの物体とは、人物並びに非人物の物体の双方を含む。 Here, when the measured value of the RSSI becomes a level equal to or lower than the specified value (Yes in step S1302), the communication apparatus determines that an object is close to the antenna apparatus (step S1303), and communication with reduced SAR. The state is switched to a state (that is, a state where the SPST switches 15b and 16 are turned on to reduce the power supplied to the antenna elements 11 and 12) (step S1304). Some kind of object mentioned here includes both human and non-human objects.
また、通信装置は、加速度センサーで機器本体に印加される重力加速度を計測し(ステップS1305)、この計測結果に基づいて機器本体の動きの有無を判定する(ステップS1306)。 Further, the communication device measures the gravitational acceleration applied to the device main body by the acceleration sensor (step S1305), and determines the presence or absence of the movement of the device main body based on the measurement result (step S1306).
RSSI計測の結果、計測値が規定値以下のレベルになったときであっても(ステップS1302のYes)、加速度センサーの計測結果を基に、機器本体に動きがないと判定されたときには(ステップS1306のNo)、通信装置は、RSSI計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定し(ステップS1311)、SPSTスイッチ15b、16をオフにして、通常の通信状態に切り換える(ステップS1312)。その後、ステップS1301に戻り、RSSIの計測を継続して行なう。 As a result of the RSSI measurement, even when the measured value becomes a level equal to or lower than the specified value (Yes in step S1302), when it is determined that the device body does not move based on the measurement result of the acceleration sensor (step In step S1306, the communication apparatus determines that the RSSI measurement value has decreased due to another cause other than the proximity of the human body (step S1311), and turns off the SPST switches 15b and 16 to perform normal communication. The state is switched (step S1312). Thereafter, the process returns to step S1301, and RSSI measurement is continuously performed.
一方、加速度センサーの計測結果を基に、機器本体に動きがあると判定されたときには(ステップS1306のYes)、通信装置は、RSSI計測値が低下したのは人体が近接したのは人体が近接したのが原因であると判定し(ステップS1307)、SARを低減した通信状態(すなわち、SPSTスイッチ15b、16をオンにして、各アンテナ素子11、12への給電電力を低減した状態)を保持し、その後もRSSI計測を継続し(ステップS1308)、その計測値を規定値と比較する(ステップS1309)。 On the other hand, when it is determined that there is movement in the device main body based on the measurement result of the acceleration sensor (Yes in step S1306), the communication device indicates that the human body is close because the RSSI measurement value is low. The communication state in which the SAR is reduced (that is, the state in which the power supplied to the antenna elements 11 and 12 is reduced by turning on the SPST switches 15b and 16) is maintained. After that, RSSI measurement is continued (step S1308), and the measured value is compared with a specified value (step S1309).
ここで、RSSI計測の結果、規定値より高いレベルとなったら(ステップS1309のYes)、通信装置は、人体と近接した状態から解放されたと判定し、SPSTスイッチ15b、16をオフにして、通常の通信状態に切り換える(ステップS1312)。その後、ステップS1301に戻り、RSSIの計測を継続して行なう。 Here, if the RSSI measurement results in a level higher than the specified value (Yes in step S1309), the communication apparatus determines that it has been released from the state of being close to the human body, turns off the SPST switches 15b and 16, and normally Is switched to the communication state (step S1312). Thereafter, the process returns to step S1301, and RSSI measurement is continuously performed.
このように、通信装置は、RSSI計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態と、人体が近接していない通常の通信状態や非人体物体が近接している状態とを的確に判定することができる。そして、通信装置は、前者の人体が機器に近接した状態では、各アンテナ素子11、12への供給電力を減らすことにより、1つのアンテナ素子単独での場合に比べて、SARを低減させることができる。一方、後者の人体が近接していない通常の通信状態や非人体物体が近接している状態を判定したときには、通信装置は、2本の結合アンテナを形成することにより、1つのアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となり、比較的簡単な構成で広帯域特性を持った良好なアンテナ装置が得られる。 As described above, the communication device links the RSSI measurement and the motion measurement by the acceleration sensor, so that the state where the human body is close to the device and the normal communication state where the human body is not close or a non-human body object are close. It is possible to accurately determine the state. The communication apparatus can reduce the SAR by reducing the power supplied to the antenna elements 11 and 12 in the state where the former human body is close to the device as compared with the case where only one antenna element is used. it can. On the other hand, when determining the normal communication state in which the latter human body is not close or the state in which the non-human body object is close, the communication device forms two coupled antennas so that one antenna element alone Therefore, the antenna characteristic is wider than that of the antenna characteristic, and a good antenna apparatus having a broadband characteristic can be obtained with a relatively simple configuration.
なお、RSSI計測と加速度センサーによる動き計測を連携する以外にも、静電センサーや温度センサーなどの各種のセンサー情報をRSSI計測と連携させることによっても、同様に人体近接状態を的確に判定することができる。例えば、RSSI計測と静電センサーによる静電容量計測を連携する場合、図13に示したフローチャート中のステップS1306では、RSSIの計測値が規定値以下のレベルになったときであっても、静電容量の変化が検出されないときには、RSSI計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定することができる。また、RSSI計測と温度センサーによる温度計測を連携する場合、図13に示したフローチャート中のステップS1306では、RSSIの計測値が規定値以下のレベルになったときであっても、温度上昇が検出されないときには、RSSI計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定することができる。 In addition to linking RSSI measurement and motion measurement by an acceleration sensor, it is also possible to accurately determine the proximity state of the human body by linking various sensor information such as electrostatic sensors and temperature sensors with RSSI measurement. Can do. For example, when RSSI measurement and capacitance measurement by an electrostatic sensor are linked, in step S1306 in the flowchart shown in FIG. 13, even if the RSSI measurement value becomes a level equal to or lower than a specified value, When a change in electric capacity is not detected, it can be determined that the RSSI measurement value has decreased due to another cause that the human body does not approach. Further, when the RSSI measurement and the temperature measurement by the temperature sensor are linked, in step S1306 in the flowchart shown in FIG. 13, a temperature rise is detected even when the RSSI measurement value becomes a level equal to or lower than the specified value. If not, it can be determined that the decrease in the RSSI measurement value is another cause that the human body does not approach.
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。 The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention.
本発明に係るアンテナ装置は、タブレットPCや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に適用され、SARを低減することができるが、その他のさまざまな通信機器にも使用することも勿論可能である。 The antenna device according to the present invention can be applied to small communication devices such as a tablet PC, an electronic book, a mobile communicator, a smartphone, and the like, and can reduce SAR, but various other communication devices. Of course, it can also be used.
本発明に係るアンテナ装置は、2GHz帯や5GHz帯などを使用する無線LANシステム、LTEや3G通信システム、その他、比較的高い周波数帯域で広帯域を使用するさまざまな無線通信システムで使用される通信装置に適用することができる。 The antenna device according to the present invention is a communication device used in various wireless communication systems using a wide band in a relatively high frequency band, such as a wireless LAN system using 2 GHz band or 5 GHz band, LTE or 3G communication system, and the like. Can be applied to.
本明細書では、RSSI計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体と機器本体との近接状態を判定する方法を用いた実施形態について説明したが、静電センサーや温度センサーなど加速度センサー以外の各種のセンサー情報をRSSI計測と連携させることによっても、同様に人体近接状態を的確に判定することができる。 In this specification, although the embodiment using the method of determining the proximity state between the human body and the device main body by linking the RSSI measurement and the motion measurement by the acceleration sensor has been described, other than the acceleration sensor such as an electrostatic sensor or a temperature sensor. The human body proximity state can be accurately determined in the same manner by linking various sensor information with RSSI measurement.
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。 In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.
10…通信装置
11…第1のアンテナ素子、11a…給電点、11b…接続導体
12…第2のアンテナ素子、12a…給電点、12b…接続導体
13…分配合成回路
15…伝送線路
15a…インピーダンス回路、15b…SPSTスイッチ
15d…整流回路、15e…電力吸収部、
15f、15g…SPDTスイッチ、15h…分配合成回路
16…伝送線路
16a…インピーダンス回路、16b…SPSTスイッチ、16c…遅延線路
16d…整流回路、16e…電力吸収部、
16f、16g…SPDTスイッチ、16h…分配合成回路
17…グラウンド面
23…ハイブリッド回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Communication apparatus 11 ... 1st antenna element, 11a ... Feeding point, 11b ... Connection conductor 12 ... 2nd antenna element, 12a ... Feeding point, 12b ... Connection conductor 13 ... Distribution combining circuit 15 ... Transmission line 15a ... Impedance Circuit 15b SPST switch 15d rectifier circuit 15e power absorption unit
15f, 15g ... SPDT switch, 15h ... distribution and synthesis circuit 16 ... transmission line 16a ... impedance circuit, 16b ... SPST switch, 16c ... delay line 16d ... rectifier circuit, 16e ... power absorption part,
16f, 16g ... SPDT switch, 16h ... distribution / synthesis circuit 17 ... ground plane 23 ... hybrid circuit
Claims (13)
第2のアンテナ素子と、
第1の伝送線路を介して前記第1のアンテナ素子が接続されるとともに、第2の伝送線路を介して前記第2のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記第2の伝送線路上にのみ接続され、前記第2の伝送線路を前記第1の伝送線路よりも長くし、前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第1の接続切換部を介して前記第1の伝送線路上に前記第1のアンテナ素子と並列接続された、前記第1のアンテナ素子への給電電力を低減する第1の電力低減部と、
第2の接続切換部を介して前記第2の伝送線路上に前記第2のアンテナ素子と並列接続された、前記第2のアンテナ素子への給電電力を低減する第2の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路から遮断するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路に並列接続するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備するアンテナ装置。 A first antenna element;
A second antenna element;
A branch circuit in which the first antenna element is connected via a first transmission line, and the second antenna element is connected via a second transmission line;
Connected only on the second transmission line, make the second transmission line longer than the first transmission line, and adjust the input impedance or phase of the first antenna element and the second antenna element Delay line to
A first power reduction unit that reduces power supplied to the first antenna element, connected in parallel to the first antenna element on the first transmission line via a first connection switching unit;
A second power reduction unit that reduces power supplied to the second antenna element, connected in parallel with the second antenna element on the second transmission line via a second connection switching unit;
A determination unit for determining the proximity state of the human body;
When it is determined that the determination unit is not in the proximity state of a human body, the first connection switching unit cuts off the first power reduction unit from the first transmission line, and the second connection switching unit When the second power reduction unit is cut off from the second transmission line and the determination unit determines that the human body is in proximity, the first connection switching unit causes the first power reduction unit to be connected to the first power reduction unit. A control unit that is connected in parallel to the transmission line, and that connects the second power reduction unit in parallel to the second transmission line by the second connection switching unit;
An antenna device comprising:
前記第1の接続切換部は、前記第1のインピーダンス回路の他端を前記第1の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたSPSTスイッチであり、
前記第2の電力低減部は、一端が接地された第2のインピーダンス回路であり、
前記第2の接続切換部は、前記第2のインピーダンス回路の他端を前記第2の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたSPSTスイッチである、
請求項1に記載のアンテナ装置。 The first power reduction unit is a first impedance circuit having one end grounded,
The first connection switching unit is an SPST switch inserted on a line connecting the other end of the first impedance circuit in parallel with the first transmission line,
The second power reduction unit is a second impedance circuit having one end grounded,
The second connection switching unit is an SPST switch inserted on a line connecting the other end of the second impedance circuit in parallel with the second transmission line.
The antenna device according to claim 1.
前記第2のインピーダンス回路の前記一端は、第2の整流回路と、前記第2の整流回路で整流された電力を吸収する第2の電力吸収部を介して接地される、
請求項2に記載のアンテナ装置。 The one end of the first impedance circuit is grounded via a first rectifier circuit and a first power absorber that absorbs the power rectified by the first rectifier circuit,
The one end of the second impedance circuit is grounded via a second rectifier circuit and a second power absorber that absorbs the power rectified by the second rectifier circuit.
The antenna device according to claim 2.
前記第1の電力低減部は、前記1対のSPDTスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第1の分配合成回路であり、
前記第2の接続遮断部は、前記第2の伝送線路上で前記遅延回路の両端に接続された1対のSPDTスイッチであり、
前記第2の電力低減部は、前記1対のSPDTスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第2の分配合成回路である、
請求項1に記載のアンテナ装置。 The first connection blocking unit is a pair of SPDT switches inserted on the first transmission line;
The first power reduction unit is a first distribution / combination circuit including a port connected to the pair of SPDT switches and a grounded port.
The second connection blocking unit is a pair of SPDT switches connected to both ends of the delay circuit on the second transmission line;
The second power reduction unit is a second distribution / synthesis circuit including a port connected to the pair of SPDT switches and a grounded port.
The antenna device according to claim 1.
請求項1に記載のアンテナ装置。 The branch circuit is a hybrid circuit having a plurality of ports connected to a communication circuit.
The antenna device according to claim 1.
前記第2のインピーダンス回路は、前記第2のアンテナ素子と等価となるRC回路、LCR直列回路、又は、LCR並列回路である、
請求項2、3、又は5のいずれかに記載のアンテナ装置。 The first impedance circuit is an RC circuit equivalent to the first antenna element, an LCR series circuit, or an LCR parallel circuit,
The second impedance circuit is an RC circuit equivalent to the second antenna element, an LCR series circuit, or an LCR parallel circuit.
The antenna device according to claim 2.
請求項1に記載のアンテナ装置。 The determination unit determines a proximity state of a human body based on a measurement result of RSSI (Received Signal Strength Indicator) of a signal received by at least one of the first or second antenna elements.
The antenna device according to claim 1.
前記判定部は、前記第1又は第2のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のRSSIの計測結果と前記加速度センサーが計測する重力加速度を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項1に記載のアンテナ装置。 An acceleration sensor for measuring gravitational acceleration acting on the device body;
The determination unit determines the proximity state of the human body by linking the RSSI measurement result of the signal received by at least one of the first or second antenna elements and the gravitational acceleration measured by the acceleration sensor.
The antenna device according to claim 1.
前記RSSIの計測値が規定値以下になったときに、物体の近接状態と判定し、
前記加速度センサーが計測する重力加速度に基づいて前記装置本体の動きの有無を検出し、動きが検出されたときには人体の近接状態と判定し、動きが検出されなければ人物以外の物体の近接状態と判定する、
請求項8に記載のアンテナ装置。 The determination unit
When the measured value of the RSSI is equal to or less than a specified value, it is determined that the object is in proximity,
Based on the gravitational acceleration measured by the acceleration sensor, the presence or absence of movement of the apparatus main body is detected, and when the movement is detected, it is determined that the human body is in the proximity state. judge,
The antenna device according to claim 8.
前記判定部が前記RSSIの計測結果に基づいて物体の近接状態を判定したときに、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路に並列接続するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路に並列接続し、
前記判定部が前記加速度センサーにより計測した重力加速度に基づいて人体の近接状態を判定したときには、前記第1の電力低減部の前記第1の伝送線路への並列接続及び前記第2の電力低減部の前記第2の伝送線路への並列接続を継続するが、人体以外の物体の近接状態を判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路から遮断するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路から遮断する、
請求項9に記載のアンテナ装置。 The controller is
When the determination unit determines the proximity state of the object based on the measurement result of the RSSI, the first power switching unit is connected in parallel to the first transmission line by the first connection switching unit, and The second power reduction unit is connected in parallel to the second transmission line by the second connection switching unit,
When the determination unit determines the proximity state of the human body based on the gravitational acceleration measured by the acceleration sensor, the first power reduction unit is connected in parallel to the first transmission line and the second power reduction unit The parallel connection to the second transmission line is continued, but when the proximity state of an object other than a human body is determined, the first power switching unit is connected to the first transmission line by the first connection switching unit. And from the second transmission line by the second connection switching unit, the second power reduction unit is cut off from the second transmission line,
The antenna device according to claim 9.
前記判定部は、前記第1又は第2のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のRSSIの計測結果と前記温度センサーが計測する温度を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項1に記載のアンテナ装置。 A temperature sensor for measuring the temperature of the device body;
The determination unit determines the proximity state of the human body by linking the RSSI measurement result of the signal received by at least one of the first or second antenna elements and the temperature measured by the temperature sensor.
The antenna device according to claim 1.
前記判定部は、前記第1又は第2のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のRSSIの計測結果と前記静電容量センサーが計測する静電容量の変化を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項1に記載のアンテナ装置。 A capacitance sensor,
The determination unit associates the RSSI measurement result of the signal received by at least one of the first or second antenna elements with the change in capacitance measured by the capacitance sensor, thereby determining the proximity state of the human body. judge,
The antenna device according to claim 1.
第2のアンテナ素子と、
第1の伝送線路を介して前記第1のアンテナ素子が接続されるとともに、第2の伝送線路を介して前記第2のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記分岐回路を介して前記第1のアンテナ素子及び前記第2のアンテナ素子と接続する通信回路と、
前記第2の伝送線路上にのみ接続され、前記第2の伝送線路を前記第1の伝送線路よりも長くし、前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第1の接続切換部を介して前記第1の伝送線路上に前記第1のアンテナ素子と並列接続された、前記第1のアンテナ素子への給電電力を低減する第1の電力低減部と、
第2の接続切換部を介して前記第2の伝送線路上に前記第2のアンテナ素子と並列接続された、前記第2のアンテナ素子への給電電力を低減する第2の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路から遮断するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第1の接続切換部によって前記第1の電力低減部を前記第1の伝送線路に並列接続するとともに、前記第2の接続切換部によって前記第2の電力低減部を前記第2の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備する通信装置。
A first antenna element;
A second antenna element;
A branch circuit in which the first antenna element is connected via a first transmission line, and the second antenna element is connected via a second transmission line;
A communication circuit connected to the first antenna element and the second antenna element via the branch circuit;
Connected only on the second transmission line, make the second transmission line longer than the first transmission line, and adjust the input impedance or phase of the first antenna element and the second antenna element Delay line to
A first power reduction unit that reduces power supplied to the first antenna element, connected in parallel to the first antenna element on the first transmission line via a first connection switching unit;
A second power reduction unit that reduces power supplied to the second antenna element, connected in parallel with the second antenna element on the second transmission line via a second connection switching unit;
A determination unit for determining the proximity state of the human body;
When it is determined that the determination unit is not in the proximity state of a human body, the first connection switching unit cuts off the first power reduction unit from the first transmission line, and the second connection switching unit When the second power reduction unit is cut off from the second transmission line and the determination unit determines that the human body is in proximity, the first connection switching unit causes the first power reduction unit to be connected to the first power reduction unit. A control unit that is connected in parallel to the transmission line, and that connects the second power reduction unit in parallel to the second transmission line by the second connection switching unit;
A communication apparatus comprising:
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Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
JPH05160631A (en) * | 1991-12-06 | 1993-06-25 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | Antenna equipment |
JPH11136157A (en) * | 1997-10-28 | 1999-05-21 | Nec Corp | Mobile radio terminal equipment |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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