JP5655664B2

JP5655664B2 - 通信装置および通信方法

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Publication number: JP5655664B2
Application number: JP2011077511A
Authority: JP
Inventors: 崇之平林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012213031A

Description

本技術は、通信装置および通信方法に関する。特に本技術は、無線ＬＡＮシステム等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および通信方法に係り、タブレットやＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーション、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できる通信装置および通信方法に関する。

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 TermEvolution）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として、各種方式のものが開発され、実用化されている。

例えば、特許文献１には、この種の無線通信装置用のアンテナの一例についての記載がある。このアンテナは、複数のアンテナ素子を配置して、いわゆるダイバーシティ効果を持たせるようにしたものである。

特表２００９−５１４２９２号公報

ところで、無線伝送システムで無線伝送に使用する帯域として、比較的広い帯域を使用するものが増えており、数百ＭＨｚから数ＧＨｚなどの比較的高い周波数帯域用のアンテナとして、広帯域のものが望まれている。また、アンテナ自体はより小型低背な構成のものが望まれている。さらに、環境への配慮から、できるだけ無駄な電力を放射せず、省エネに動作する機器が求められている。

この発明の目的は、小型で広帯域の特性を持ち、かつ、省エネな動作をするアンテナを持つ通信装置を提供することにある。

本技術の概念は、
複数のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する第１のモードと、複数のアンテナ素子のうち、一部のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に、他の一部のアンテナ素子を用いて上記一部のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収する第２のモードを切り換えるモード切り換え部と、
上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する切り換え制御部とを備える
通信装置にある。

本技術において、切り換え制御部の制御のもと、モード切り換え部により、第１のモードおよび第２のモードの切り換えが行われる。ここで、第１のモードは、複数のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化するモードである。第２のモードは、複数のアンテナ素子のうち、一部のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に、他の一部のアンテナ素子を用いて、一部のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収するモードである。

この場合、例えば、複数のアンテナ素子は第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子の２つのアンテナ素子であり、モード切り換え部は、第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する第１のモードと、第１のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に第２のアンテナ素子を用いて第１のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収する第２のモードの切り換えを行う、ようにされる。

そして、例えば、無線通信部の出力を第１の出力および第２の出力に分配する電力分配部と、整流・昇圧部とをさらに備え、モード切り換え部は、第１の切り換えスイッチおよび第２の切り換えスイッチを有し、第１の切り換えスイッチは、第１のモードでは電力分配部の第１の出力を第１のアンテナ素子に供給し、第２のモードでは無線通信部の出力を第１のアンテナ素子に供給し、第２の切り換えスイッチは、第１のモードでは電力分配部の第２の出力を第２のアンテナ素子に供給し、第２のモードでは第２のアンテナ素子で回収された、第１のアンテナ素子から放射された電力の一部を整流・昇圧部に供給する、ようにされる。

また、例えば、第１のモードにおいて、電力分配部の第１の出力は第１の伝送線路を介して第１のアンテナ素子に供給され、電力分配部の第２の出力は第２の伝送線路を介して第２のアンテナ素子に供給され、第２の伝送線路には、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子の入力位相を調整する遅延線路が挿入されている。

このように本技術においては、モード切り換え部により、第１のモードあるいは第２のモードに切り換えることができる。そして、第１のモードに切り換えることで、結合アンテナによって小型で広帯域なアンテナを得ることができる。また、第２のモードに切り換えることで、一部のアンテナ素子を放射に使用し、他の一部のアンテナ素子を用いて放射電力の一部を回収することができる。したがって、本技術においては、小型で広帯域の特性を持ち、かつ、省エネな動作をするアンテナを持つ通信装置を実現できる。

なお、本技術において、例えば、切り換え制御部は、無線通信部が通信処理をしている無線チャネルを確認（モニタ）し、この無線チャネルに基づいてモード切り換え部の切り換え動作を制御する、ようにされてもよい。この場合、例えば、通信処理をしている無線チャネルが広帯域なアンテナ特性を必要としないチャネル（周波数）であるとき、自動的に、省エネな動作を行う第２のモードに切り換えることが可能となる。

また、本技術において、例えば、切り換え制御部は、無線通信部における受信信号強度（ＲＳＳＩ：ReceivedSignal Strength Indication）および／または通信速度を確認（モニタ）し、この受信信号強度および／または通信速度に基づいてモード切り換え部の切り換え動作を制御する、ようにされてもよい。この場合、例えば、第２のモードにおいて受信信号強度および／または通信速度が設定値を満足するときには、そのモードを維持し、この第２のモードで受信信号強度や通信速度が設定値を満足しない場合のみ第１のモードに自動的に切り換えることが可能となる。

この場合、例えば、第１のモードおよび上記第２のモードを切り換えるための受信信号強度および／または通信速度の設定値をユーザが設定するためのユーザインタフェース部をさらに備える、ようにされてもよい。また、この場合、第１のモードおよび第２のモードを切り換えるための受信信号強度および／または通信速度の確認（モニタ）タイミングをユーザが設定するためのユーザインタフェース部をさらに備える、ようにされてもよい。

また、本技術において、例えば、使用国あるいは使用地域をユーザが選択するためのユーザインタフェース部をさらに備え、切り換え制御部は、ユーザインタフェース部による使用国あるいは使用地域の選択に基づいてモード切り換え部の切り換え動作を制御する、ようにされてもよい。この場合、例えば、使用国あるいは使用地域が広帯域なアンテナ特性を必要としないとき、自動的に、省エネな動作を行う第２のモードに切り換えることが可能となる。

本技術によれば、小型で広帯域の特性を持ち、かつ、省エネな動作をするアンテナを持つ通信装置を実現できる。

本技術の実施の形態としての通信装置の構成例を示すブロック図である。第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子の配置例を示す図である。第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子からなるアンテナ装置の設計モデル例を示した図である。広帯域モードおよび電力回収モードにおける放射特性のシミュレーション例を示す図である。無線チャネル（周波数）に基づくモード切り換え制御を行う場合におけるＣＰＵの制御手順の一例を示すフローチャートである。受信信号強度、通信速度に基づくモード切り換え制御を行う場合におけるＣＰＵの制御手順の一例を示すフローチャートである。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例

＜１．実施の形態＞
［通信装置の構成］
図１は、本技術の実施の形態としての通信装置１００の構成例を示している。この通信装置１００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、ユーザ操作部１０４と、表示部１０５を有し、これらは内部バス１０６に接続されている。また、この通信装置１００は、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂと、遅延線路１１２と、切り換えスイッチ１１３ａ，１１３ｂと、電力分配合成回路１１４と、無線通信回路（モジュール）１１５を有している。また、この通信装置１００は、インピーダンス整合回路１１６と、整流・昇圧回路１１７と、電圧供給部１１８を有している。

ＣＰＵ１０１は、通信装置１００の各部の動作を制御する。ＲＯＭ１０２は、制御ソフトウェアの格納およびデータの保管を行う。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアを構成する。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から読み出したソフトウェアやデータをＲＡＭ１０３上に展開してソフトウェアを起動させ、通信装置１００の各部を制御する。

ユーザ操作部１０４および表示部１０５は、ユーザインタフェース部を構成している。ユーザ操作部１０４は、通信装置１００の図示しない筐体に配置されたキー、釦、ダイアル、あるいは表示部１０５の表示面に配置されたタッチパネル等で構成される。表示部１０５は、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等で構成される。

第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂは、通信装置１００のアンテナを構成している。第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂは、それぞれ、例えば、いわゆる逆Ｆ型モノポール・アンテナとして構成されている。また、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂは、同じ長さに形成されている。逆Ｆ型アンテナは、λ0／４モノポール・アンテナ（λ0はアンテナの中心周波数における波長）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。

図２は、第１のアンテナ素子１１１ａと第２のアンテナ素子１１１ｂの配置例を示している。アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂ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１３０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１１１ａの給電点１２１ａは、伝送線路１４０ａに接続されるとともに、接続導体１２２ａを介してグラウンド面１３０に短絡されている。また、第２のアンテナ素子１１１ｂの給電点１２１ｂは、伝送線路１４０ｂに接続されるとともに、接続導体１２２ｂを介してグラウンド面１３０に短絡されている。第１のアンテナ素子１１１ａの給電点１２１ａと第２のアンテナ素子１１１ｂの給電点１２１ｂとを逆向きにし、第１のアンテナ素子１１１ａの先端と第２アンテナ素子１１１ｂの先端とを近接させている。

通信装置１００は、ＣＰＵ１０１の制御のもと、選択的に、広帯域モード（第１のモード）あるいは電力回収モード（第２のモード：電力ハーベスティングモード）となる。広帯域モードでは、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂの双方から放射を行って、それらの放射を結合して広帯域化される。また、電力回収モードでは、第１のアンテナ素子１１１ａから放射を行うと共に、第２のアンテナ素子１１１ｂを用いて、第１のアンテナ素子１１１ａから放射された電力の一部を回収する。

図３は、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂからなるアンテナ装置の設計モデルを例示している。この場合、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂの波源（星印で図示）、すなわち、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂ上で励振時の電流分布が最も高くなるポイント同士の間隔はλ0／２とされる（λ0はアンテナの中心周波数における波長）。

無線通信回路１１５は、第１の出力ポート１１５-1と、第２の出力ポート１１５-2を持っている。無線通信回路１１５は、広帯域モードでは、第１のポート１１５-1に出力を出し、この第１のポート１１５-1から、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂを励振する。また、無線通信回路１１５は、電力回収モードでは、第２のポート１１５-2に出力を出し、この第２のポート１１５-2から、第１のアンテナ素子１１１ａのみを励振する。

電力分配合成回路１１４は、無線通信回路１１５の第１のポート１１５-1の出力を第１の出力および第２の出力に分配する。この場合、第１の出力に対して、第２の出力は、λ0／４だけ遅延されて出力される。

切り換えスイッチ１１３ａ，１１３ｂは、モード切り換え部を構成している。これら切り換えスイッチ１１３ａ，１１３ｂの切り換え動作は、ＣＰＵ１０１により制御される。この意味で、ＣＰＵ１０１は、切り換え制御部を構成している。なお、これら切り換えスイッチ１１３ａ，１１３ｂの切り換え動作が、例えば、無線通信回路１１５が備えるＣＰＵにより制御される構成も考えられる。

切り換えスイッチ１１３ａは、広帯域モードでは、電力分配合成回路１１４の第１の出力を、第１のアンテナ素子１１１ａに供給する。また、この切り換えスイッチ１１３ａは、電力回収モードでは、無線通信回路１１５の第２のポート１１５-2に出される出力を、第１のアンテナ素子１１１ａに供給する。

切り換えスイッチ１１３ｂは、広帯域モードでは、電力分配合成回路１１４の第２の出力を、遅延線路１１２を介して、第２のアンテナ素子１１１ｂに供給する。また、この切り換えスイッチ１１３ｂは、電力回収モードでは、第２のアンテナ素子１１１ｂで回収された、第１のアンテナ素子１１１ａから放射された電力の一部を、インピーダンス整合回路１１６を通じて整流・昇圧回路１１７に供給する。

遅延線路１１２は、電力分配合成回路１１４の第２の出力を第２のアンテナ素子１１１ｂに供給する際に、λ0／４の遅延を与える（λ0はアンテナの中心周波数における波長）。すなわち、電力分配合成回路１１４の第１の出力は、第１の伝送線路を介して第１のアンテナ素子１１１ａに供給され、電力分配合成回路１１４の第２の出力は第２の伝送線路を介して第２のアンテナ素子１１１ｂに供給される。遅延線路１１２は、第２の伝送線路に挿入されている。

上述したように、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂの波源、すなわち、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂ上で励振時の電流分布が最も高くなるポイント同士の間隔はλ0／２とされている（図３参照）。一方、電力分配合成回路１１４におけるλ0／４の遅延と、この遅延線路１１２におけるλ0／４の遅延により、第１のアンテナ素子１１１ａに供給される第１の出力に対し、第２のアンテナ素子１１１ｂに供給される第２の出力は、λ0／２だけ遅延したものとなる。

そのため、広帯域モードでは、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂのアレイ配置方向への同相合成により、放射効率が向上し、帯域が拡大される。図４は、放射特性のシミュレーション例を示している。実線ａは、広帯域モードで、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂの双方から放射する場合のシミュレーション結果を示している。一方、破線ｂは、電力回収モードで、第１のアンテナ素子１１１ａのみから放射する場合のシミュレーション結果を示している。なお、電力分配合成回路１１４において、第１の出力と第２の出力の遅延差が無いように設計し、遅延線路１１２においてλ0／２の遅延を与えるように構成しても、同様の結果を得ることができる。

インピーダンス整合回路１１６は、切り換えスイッチ１１３ｂ側の出力インピーダンスと、整流・昇圧回路１１７側の入力インピーダンスを等しくするインピーダンス整合を行う。このインピーダンス整合により、電力回収モードで、第２のアンテナ素子１１１ｂで回収された電力を効率よく整流・昇圧回路１１７に伝送することができる。

整流・昇圧回路１１７は、電力回収モードにおいて、インピーダンス整合回路１１６を通じて送られてくる電力を、整流し、さらに昇圧する。電圧供給部１１８は、整流・昇圧回路１１７で整流・昇圧された電力を回収し、通信装置１００の所定箇所に供給する。例えば、この回収電力は、例えば、ＬＥＤ発光用、バッテリ充電用などとして利用される。

例えば、上述のシミュレーションモデルにおいて、第１のアンテナ素子１１１ａと第２のアンテナ素子１１１ｂの結合を表すＳパラメータの計算値は、約−１３ｄＢである。仮に、無線通信回路（モジュール）１１５からの出力電力を３０ｄＢｍ、スイッチなど回路の損失を３ｄＢとすると、第２のアンテナ素子１１１ｂで取りだされて整流・昇圧回路１１７に入力される高周波電力は、３０−３−１３＝１４ｄＢｍ＝２５ｍＷとなる。整流・昇圧回路１１７の直流変換効率を、仮に６５％とすると、２５ｍＷ×０．６５＝１６．３ｍＷの電力を回収できることとなる。

［モード切り換え制御］
ＣＰＵ１０１は、上述したように、広帯域モードと電力回収モードとの間のモード切り換えを制御する。

（１）「無線チャネル（周波数）に基づくモード切り換え制御」
広帯域モードと電力回収モードの切り換え制御については、異なる地域でユーザが通信装置１００を使用する、いわゆるローミングの際に、無線通信回路（モジュール）１１５が実際に通信処理をしている無線チャネル（周波数）に基づいて行うことが考えられる。この場合、ＣＰＵ１０１は、無線通信回路１１５が実際に通信の処理をしている無線チャネルをモニタし、単体アンテナで通信可能なチャネルであれば電力回収モードとし、広帯域が必要なチャネルであれば広帯域モードに制御する。

すなわち、広帯域モードは、小型なアンテナ素子１１１ａの単独でカバーできる周波数帯域では実用が足りない場合に用いることができる。例えば、図４に示す放射特性のシミュレーション例では、ＧＳＭ７５０やＧＳＭ８５０と呼ばれる周波数や７５０ＭＨｚ帯のＬＴＥを用いる場合（米国等）では、アンテナ素子１１１ａの単独では放射効率が十分でないので、広帯域モードを用いることが望ましい。一方、例えばＧＳＭ９００と呼ばれる周波数を用いる場合（欧州等）では、アンテナ素子１１１ａの単独でも使用可能である。

図５のフローチャートは、その場合におけるＣＰＵ１０１のモード切り換え制御の手順の一例を示している。ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１において、処理を開始し、その後に、ステップＳＴ２の処理に移る。このステップＳＴ２において、ＣＰＵ１０１は、デフォルトとして、広帯域モードにする。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ３において、使用チャネル（周波数）を確認（モニタ）する。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ４において、広帯域が必要なチャネルであるか否かを判断する。

広帯域が必要なチャネルであると判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ２の処理に戻り、上述したと同様の処理を繰り返す。一方、広帯域が必要でないと判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ５において、電力回収モードにする。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ６において、使用チャネル（周波数）を確認し、ステップＳＴ７において、広帯域が必要なチャネルであるか否かを判断する。

広帯域が必要なチャネルであると判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ２の処理に戻り、上述したと同様の処理を繰り返す。一方、広帯域が必要でないと判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ５の処理に戻り、上述したと同様の処理を繰り返す。

ＣＰＵ１０１が、上述の図５のフローチャートに示すようなモード切り換え制御を行うことで、通信処理をしている無線チャネルが広帯域なアンテナ特性を必要としないとき、自動的に、省エネな動作を行う電力回収モードに切り換えることが可能となる。

（２）「使用する国あるいは地域に基づくモード切り換え制御」
なお、上述では、ＣＰＵ１０１が使用チャネル（周波数）を確認してモードの切り換え制御を行うものである。しかし、例えば、ユーザがユーザ操作部１０４を操作して、通信装置１００を使用する国あるいは地域を選択し、ＣＰＵ１０１が、この選択に基づいてモードの切り換え制御を行うことも考えられる。この場合、使用国あるいは使用地域が広帯域なアンテナ特性を必要としないとき、自動的に、省エネな動作を行う電力回収モードに切り換えることが可能となる。

（３）「受信信号強度、通信速度に基づくモード切り換え制御」
また、広帯域モードと電力回収モードの切り換え制御の別の指標として、通信の感度や品質が挙げられる。この場合、ＣＰＵ１０１は、デフォルトを電力回収モードとしておき、受信信号強度（ＲＳＳＩ）、通信速度を確認（モニタ）し、これらが設定値より劣化した場合に広帯域モードに切り換える。この場合、受信信号強度（ＲＳＳＩ）および通信速度のいずれか一方を用いるか、あるいは、両方を用いることができる。

ＣＰＵ１０１は、切り換えたことで特性が改善したら、一定時間はそのモードで動作を続け、適宜、電力回収モードに切り換えて、特性を確認する。そして、ＣＰＵ１０１は、特性が設定値を満足していなければ広帯域モードに戻し、満足していたら電力回収モードを継続する。なお、ＣＰＵ１０１は、広帯域モードおよび電力回収モードのいずれでも設定値より劣化している場合には、広帯域モードを適用する。

図６のフローチャートは、その場合におけるＣＰＵ１０１のモード切り換え制御の手順の一例を示している。ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１１において、処理を開始し、その後に、ステップＳＴ１２の処理に移る。このステップＳＴ１２において、ＣＰＵ１０１は、デフォルトとして、電力回収モードにする。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１３において、受信信号強度（ＲＳＳＩ）、通信速度を確認（モニタ）する。

なお、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１３において、受信信号強度および通信速度の両方を必ずしも確認する必要はない。受信信号強度および通信速度のうち必要とするものだけを確認すればよい。このことは、後述のステップＳＴ１７における処理においても同様である。詳細説明は省略するが、受信信号強度や通信速度は、無線通信回路（モジュール）１１５において計測され、その計測値がＣＰＵ１０１に送られる。

ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１３の処理の後、ステップＳＴ１４において、受信信号強度（ＲＳＳＩ）、通信速度が設定値を満足しているか否かを判断する。設定値を満足していると判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１２の処理に戻り、上述したと同様の処理を繰り返す。一方、設定値を満足していないと判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１５において、広帯域モードにする。

次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１６において、広帯域モードの状態で、一定時間の経過を待つ。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１７において、受信信号強度（ＲＳＳＩ）、通信速度を確認（モニタ）する。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１８において、受信信号強度、通信速度が設定値を満足しているか否かを判断する。

設定値を満足していると判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１２の処理に戻り、電力回収モードとし、上述したと同様の処理を繰り返す。一方、設定値を満足していないと判断するとき、ＣＰＵ１０１は、ステップＳＴ１５の処理に戻り、上述したと同様の処理を繰り返す。

ＣＰＵ１０１が、上述の図６のフローチャートに示すようなモード切り換え制御を行うことで、以下のことが可能となる。すなわち、電力回収モードで受信信号強度や通信速度が設定値を満足するときには、そのモードを維持し、この電力回収モードで受信信号強度や通信速度が設定値を満足しない場合のみ広帯域モードに自動的に切り換えることが可能となる。

なお、通信装置１００において、ユーザは、ユーザ操作部１０４を操作して、受信信号強度や通信速度の設定値を任意に設定可能とされる。また、この通信装置１００においては、ユーザは、ユーザ操作部１０４を操作して、受信信号強度や通信速度の確認タイミング、すなわち、ステップＳＴ１６における一定時間を任意に設定可能とされる。

ＣＰＵ１０１が、上述の図６のフローチャートに示すようなモード切り換え制御を行うケースは、以下のような場合に効果的なものとなる。すなわち、例えば、ユーザが通信基地局に比較的近い位置にいる場合や、あるいは、今後の普及が予測される家庭用基地局、いわゆる「フェムトセル」を用いて、家庭内でユーザが回線に接続している場合などにおいて効果的なものとなる。すなわち、基地局が近くに存在することで、通信用のアンテナ特性を落としても通信可能で、電力回収モードが使用される可能性が高まるからである。

［通信装置の動作］
図１に示す通信装置１００の動作を簡単に説明する。最初に、広帯域モード時の動作を説明する。この場合、無線通信回路１１５の第１のポート１１５-1に出力が出され、この出力は電力分配合成回路１１４で第１の出力および第２の出力に分配される。この場合、第１の出力に対して、第２の出力は、λ0／４だけ遅延されて出力される。

電力分配合成回路１１４の第１の出力は、切り換えスイッチ１１３ａを通じて第１のアンテナ素子１１１ａに供給されて、放射が行われる。また、電力分配合成回路１１４の第２の出力は、切り換えスイッチ１１３ｂおよび遅延線路１１２を通じて、第２のアンテナ素子１１１ｂに供給されて、放射が行われる。

この場合、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂの放射が結合され、広帯域化される（図４の実線ａの特性参照）。すなわち、上述したように、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂの波源、すなわち、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂ上で励振時の電流分布が最も高くなるポイント同士の間隔はλ0／２とされている（図３参照）。また、電力分配合成回路１１４におけるλ0／４の遅延と、遅延線路１１２におけるλ0／４の遅延とにより、第１のアンテナ素子１１１ａに供給される第１の出力に対し、第２のアンテナ素子１１１ｂに供給される第２の出力は、λ0／２だけ遅延したものとなる。そのため、この広帯域モードでは、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂのアレイ配置方向への同相合成により、放射効率が向上し、帯域が拡大される。また、例えば、電力分配合成回路１１４において、第１の出力と第２の出力の遅延差が無いように設計し、遅延線路１１２においてλ0／２の遅延を与えるように構成しても、アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂのアレイ配置方向への同相合成になるので、同じ効果を得ることができる。

次に、電力回収モード時の動作を説明する。この場合、無線通信回路１１５の第２のポート１１５-2に出力が出され、この出力は切り換えスイッチ１１３ａを通じて第１のアンテナ素子１１１ａに供給されて、放射が行われる。この場合の帯域は、広帯域モード時に比べて、狭くなる（図４の破線ｂの特性参照）。

また、この場合、第１のアンテナ素子１１１ａから放射された電力の一部が、第２のアンテナ素子１１１ｂで回収される。この回収された電力は、切り換えスイッチ１１３ｂおよびインピーダンス整合回路１１６を通じて、整流・昇圧回路１１７に供給される。この整流・昇圧回路１１７では、インピーダンス整合回路１１６を通じて送られてくる電力が、整流され、さらに必要とする電圧に昇圧される。そして、電圧供給部１１８では、整流・昇圧回路１１７で整流・昇圧された電力が回収され、通信装置１００の所定箇所に供給されて利用される。

上述したように、図１に示す通信装置１００においては、ＣＰＵ１０１により切り換えスイッチ１１３ａ，１１３ｂ等が制御されて、広帯域モード（第１のモード）または電力回収モード（第２のモード）に選択的に切り換え可能とされている。そして、広帯域モードに切り換えることで、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂが使用され、それらの放射が結合されるので、小型で広帯域なアンテナを得ることができる。また、電力回収モードに切り換えることで、第１のアンテナ素子１１１ａのみが放射に使用され、第２のアンテナ素子１１１ｂによりその放射電力の一部が回収されて、利用される。したがって、小型で広帯域の特性を持ち、かつ、省エネな動作をするアンテナを持つ通信装置１００を実現できる。

＜２．変形例＞
なお、上述実施の形態においては、第１のアンテナ素子１１１ａおよび第２のアンテナ素子１１１ｂを備える例を示した。しかし、本技術は、３以上のアンテナ素子を備える通信装置にも同様に適用でき、同様の効果を得ることができる。その場合、例えば、複数のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する広帯域モードと、複数のアンテナ素子のうち、一部を用いて放射を行い、他の一部のアンテナ素子を用いて放射電力の一部を回収する電力回収モードを切り換えて使用することになる。

なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）複数のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する第１のモードと、複数のアンテナ素子のうち、一部のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に、他の一部のアンテナ素子を用いて上記一部のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収する第２のモードを切り換えるモード切り換え部と、
上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する切り換え制御部とを備える
通信装置。
（２）上記複数のアンテナ素子は第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子の２つのアンテナ素子であり、
上記モード切り換え部は、
上記第１のアンテナ素子および上記第２のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する第１のモードと、上記第１のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に上記第２のアンテナ素子を用いて上記第１のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収する第２のモードの切り換えを行う
前記（１）に記載の通信装置。
（３）無線通信部の出力を第１の出力および第２の出力に分配する電力分配部と、
整流・昇圧部とをさらに備え、
上記モード切り換え部は、第１の切り換えスイッチおよび第２の切り換えスイッチを有し、
上記第１の切り換えスイッチは、上記第１のモードでは上記電力分配部の第１の出力を上記第１のアンテナ素子に供給し、上記第２のモードでは上記無線通信部の出力を上記第１のアンテナ素子に供給し、
上記第２の切り換えスイッチは、上記第１のモードでは上記電力分配部の第２の出力を上記第２のアンテナ素子に供給し、上記第２のモードでは上記第２のアンテナ素子で回収された、上記第１のアンテナ素子から放射された電力の一部を上記整流・昇圧部に供給する
前記（２）に記載の通信装置。
（４）上記第１のモードにおいて、上記電力分配部の第１の出力は第１の伝送線路を介して上記第１のアンテナ素子に供給され、上記電力分配部の第２の出力は第２の伝送線路を介して上記第２のアンテナ素子に供給され、
上記第２の伝送線路には、上記第１のアンテナ素子と上記第２のアンテナ素子の入力位相を調整する遅延線路が挿入されている
前記（３）に記載の通信装置。
（５）上記切り換え制御部は、
無線通信部が通信処理をしている無線チャネルを確認し、該無線チャネルに基づいて上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する
前記（１）から（４）のいずれかに記載の通信装置。
（６）上記切り換え制御部は、
無線通信部における受信信号強度および／または通信速度を確認し、該受信信号強度および／または通信速度に基づいて上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する
前記（１）から（５）のいずれかに記載の通信装置。
（７）上記第１のモードおよび上記第２のモードを切り換えるための受信信号強度および／または通信速度の設定値をユーザが設定するためのユーザインタフェース部をさらに備える
前記（６）に記載の通信装置。
（８）上記第１のモードおよび上記第２のモードを切り換えるための受信信号強度および／または通信速度の確認タイミングをユーザが設定するためのユーザインタフェース部をさらに備える
前記（６）または（７）に記載の通信装置。
（９）使用国あるいは使用地域をユーザが選択するためのユーザインタフェース部をさらに備え、
上記切り換え制御部は、上記ユーザインタフェース部による上記使用国あるいは使用地域の選択に基づいて上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する
前記（１）から（８）のいずれかに記載の通信装置。

１００・・・通信装置
１０１・・・ＣＰＵ
１０４・・・ユーザ操作部
１１１ａ・・・第１のアンテナ素子
１１１ｂ・・・第２のアンテナ素子
１１２・・・遅延回路
１１３ａ，１１３ｂ・・・切り換えスイッチ
１１４・・・電力分配合成回路
１１５・・・無線通信回路（モジュール）
１１５-1・・・第１のポート
１１５-2・・・第２のポート
１１６・・・インピーダンス整合回路
１１７・・・整流・昇圧回路
１１８・・・電圧供給部

Claims

複数のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する第１のモードと、複数のアンテナ素子のうち、一部のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に、他の一部のアンテナ素子を用いて上記一部のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収する第２のモードを切り換えるモード切り換え部と、
上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する切り換え制御部とを備える
通信装置。
上記複数のアンテナ素子は第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子の２つのアンテナ素子であり、
上記モード切り換え部は、
上記第１のアンテナ素子および上記第２のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する第１のモードと、上記第１のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に上記第２のアンテナ素子を用いて上記第１のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収する第２のモードの切り換えを行う
請求項１に記載の通信装置。
無線通信部の出力を第１の出力および第２の出力に分配する電力分配部と、
整流・昇圧部とをさらに備え、
上記モード切り換え部は、第１の切り換えスイッチおよび第２の切り換えスイッチを有し、
上記第１の切り換えスイッチは、上記第１のモードでは上記電力分配部の第１の出力を上記第１のアンテナ素子に供給し、上記第２のモードでは上記無線通信部の出力を上記第１のアンテナ素子に供給し、
上記第２の切り換えスイッチは、上記第１のモードでは上記電力分配部の第２の出力を上記第２のアンテナ素子に供給し、上記第２のモードでは上記第２のアンテナ素子で回収された、上記第１のアンテナ素子から放射された電力の一部を上記整流・昇圧部に供給する
請求項２に記載の通信装置。
上記第１のモードにおいて、上記電力分配部の第１の出力は第１の伝送線路を介して上記第１のアンテナ素子に供給され、上記電力分配部の第２の出力は第２の伝送線路を介して上記第２のアンテナ素子に供給され、
上記第２の伝送線路には、上記第１のアンテナ素子と上記第２のアンテナ素子の入力位相を調整する遅延線路が挿入されている
請求項３に記載の通信装置。
上記切り換え制御部は、
無線通信部が通信処理をしている無線チャネルを確認し、該無線チャネルに基づいて上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する
請求項１から４のいずれかに記載の通信装置。
上記切り換え制御部は、
無線通信部における受信信号強度および／または通信速度を確認し、該受信信号強度および／または通信速度に基づいて上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する
請求項１から５のいずれかに記載の通信装置。
上記第１のモードおよび上記第２のモードを切り換えるための受信信号強度および／または通信速度の設定値をユーザが設定するためのユーザインタフェース部をさらに備える
請求項６に記載の通信装置。
上記第１のモードおよび上記第２のモードを切り換えるための受信信号強度および／または通信速度の確認タイミングをユーザが設定するためのユーザインタフェース部をさらに備える
請求項６または７に記載の通信装置。
使用国あるいは使用地域をユーザが選択するためのユーザインタフェース部をさらに備え、
上記切り換え制御部は、上記ユーザインタフェース部による上記使用国あるいは使用地域の選択に基づいて上記モード切り換え部の切り換え動作を制御する
請求項１から８のいずれかに記載の通信装置。
複数のアンテナ素子の放射を結合して広帯域化する第１のモードによる通信と、複数のアンテナ素子のうち、一部のアンテナ素子を用いて放射を行うと共に、他の一部のアンテナ素子を用いて上記一部のアンテナ素子から放射された電力の一部を回収する第２のモードによる通信とを、選択的に行う
通信方法。