JP5880425B2 - アンテナ調整回路、アンテナ調整方法、および通信機器 - Google Patents

Description

本開示は、アンテナの共振周波数を調整するアンテナ調整回路、アンテナ調整方法、および通信機器に関する。

近年、通信距離が数十センチ程度の非接触通信である近距離無線通信（ＮＦＣ；Near Field Communication）と呼ばれる通信技術がしばしば用いられている。このような通信技術としては、日本では、例えばＦｅｌｉＣａ（登録商標）が知られている。この近距離無線通信の通信機能は、しばしばＩＣカードや携帯電話に搭載され、これを装置にかざすことにより、電車などの交通機関の改札や、ビルへの入館の際の認証などが行われるようになっている。また、この近距離無線通信は、電子マネーにも用いられるなど、その適用範囲がさらに広がっている。

このような近距離無線通信の機能を有するＩＣカードや携帯電話（通信機器）などは、アンテナや、そのアンテナを介してデータを送受信する回路などを内蔵している。これらの回路等について、様々な検討がなされている（例えば、特許文献１〜３など）。

特許第３８７４１４５号公報 特許第４３７９４４６号公報 特許第４６０９３９４号公報

ところで、このような近距離無線通信において、アンテナの共振周波数は、通信特性に影響を与える重要なパラメータである。よって、そのような近距離無線通信に用いられる通信機器の生産工程では、アンテナを通信機器に組み込んだ後に、その共振周波数が所定の周波数範囲に収まるように調整される。その際、この共振周波数は、シンプルな方法で効率よく調整することが望まれる。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、シンプルな方法で効率よくアンテナの共振周波数を調整することができるアンテナ調整回路、アンテナ調整方法、および通信機器を提供することにある。

本開示のアンテナ調整回路は、駆動部と、制御部とを備えている。駆動部は、アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力するものである。制御部は、可変容量からの出力信号の位相に基づいて、可変容量の容量値を設定するものである。上記駆動部は、クロック信号に基づいて交流駆動信号を生成するものである。上記制御部は、クロック信号と出力信号との位相差に基づいて、可変容量の容量値を設定するものである。

本開示のアンテナ調整方法は、クロック信号に基づいて交流駆動信号を生成し、アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力し、クロック信号と、可変容量からの出力信号との位相差に基づいて、可変容量の容量値を設定するものである。

本開示の通信機器は、アンテナと、通信部と、アンテナ調整回路とを備えている。通信部は、アンテナを利用して通信を行うものである。アンテナ調整回路は、駆動部と、制御部を有している。駆動部は、アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力するものである。制御部は、可変容量からの出力信号の位相に基づいて、可変容量の容量値を設定するものである。上記駆動部は、クロック信号に基づいて交流駆動信号を生成するものである。上記制御部は、クロック信号と出力信号との位相差に基づいて、可変容量の容量値を設定するものである。

本開示のアンテナ調整回路、アンテナ調整方法、および通信機器では、可変容量の容量値を設定することにより、アンテナの共振周波数が調整される。その可変容量の容量値は、交流駆動信号を可変容量に入力した際に、その可変容量から出力される出力信号の位相に基づいて設定される。

本開示のアンテナ調整回路、アンテナ調整方法、および通信機器によれば、可変容量から出力される出力信号の位相に基づいて、可変容量の容量値を設定するようにしたので、シンプルな方法で効率よくアンテナの共振周波数を調整することができる。

本開示の実施の形態に係る携帯電話の一構成例を表すブロック図である。 図１に示した非接触通信部の一構成例を表す回路図である。 図２に示したアンテナの一特性例を表す特性図である。 図１に示した非接触通信部における調整動作の一例を表すフローチャートである。 図２に示した駆動部の一動作例を表す説明図である。 図２に示した非接触通信部における調整動作の一例を表す説明図である。 変形例に係る非接触通信部の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係る非接触通信部の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係る非接触通信部の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係る非接触通信部の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係る非接触通信部の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係る非接触通信部の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係る非接触通信部の一構成例を表す回路図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［構成例］
（全体構成例）
図１は、実施の形態に係る携帯電話の一構成例を表すものである。この携帯電話１は、非接触の近距離無線通信を行うものである。なお、本開示の実施の形態に係るアンテナ調整方法および通信機器は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。

携帯電話１は、無線通信部１１と、非接触通信部２０と、音声入力部１３と、音声出力部１４と、操作部１５と、表示部１６と、制御部１７とを備えている。

無線通信部１１は、携帯電話の基地局との間で、音声通話のための無線通信を行うものである。

非接触通信部２０は、外部の通信機器との間で近距離無線通信を行うものである。非接触通信部２０は、詳細は後述するが、アンテナ２１と、そのアンテナ２１の共振周波数を調整するアンテナ調整回路３０とを備えている。

また、非接触通信部２０は、アンテナ調整モードＭ１および通常動作モードＭ２の２つの動作モードを有している。アンテナ調整モードＭ１は、アンテナ２１の共振周波数を調整する動作モードであり、携帯電話１の生産工程において使用される動作モードである。通常動作モードＭ２は、アンテナ調整モードＭ１における調整結果を利用して、非接触通信を行う動作モードであり、ユーザが使用する際には常にこの動作モードで動作するようになっている。

音声入力部１３および音声出力部１４は、携帯電話１を用いてユーザが音声通話するためのデバイスであり、音声入力部１３はマイクであり、音声出力部１４はスピーカである。操作部１５は、携帯電話１を操作するためのデバイスである。表示部１６は、携帯電話１の状態を表示するためのデバイスである。

制御部１７は、所定の処理を行い、これらの無線通信部１１、非接触通信部２０、音声入力部１３、音声出力部１４、操作部１５、表示部１６を制御するものである。

（非接触通信部２０）
図２は、非接触通信部２０の一構成例を表すものである。非接触通信部２０は、アンテナ２１と、通信回路２２と、容量素子Ｃ９と、容量バンク２３と、容量バンク設定回路２４と、アンテナ調整回路３０とを備えている。

アンテナ２１は、通常動作モードＭ２において、外部の通信機器との間で近距離無線通信によりデータを送受信するためのアンテナである。この例では、アンテナ２１は、等価回路がインダクタＬ２１および容量素子Ｃ２１の並列接続で表されるものである。すなわち、インダクタＬ２１の一端と容量素子Ｃ２１の一端とが互いに接続され、インダクタＬ２１の他端と容量素子Ｃ２１の他端とが互いに接続されている。

図３は、アンテナ２１の両端子間のインピーダンスの位相特性の一例を表すものである。位相θは、周波数が高くなるにつれて９０度から減少し、周波数ｆｏにおいて０度となった後に、−９０度に向かってさらに減少する。すなわち、アンテナ２１は、周波数ｆｏ（共振周波数）において並列共振するものである。

通信回路２２は、通常動作モードＭ２において、外部の通信機器との間で近距離無線通信によりデータを送受信する回路である。この通信回路２２は、容量素子Ｃ１を介してアンテナ２１の一端と接続されている。この例では、通信回路２２は、１３．５６［ＭＨｚ］の搬送波を用いて、外部の通信機器との間で通信するものである。また、通信回路２２は、制御部１７との間で、送受信するためのデータＤＡＴＡをやり取りするようになっている。この構成により、通信回路２２は、制御部１７から供給されたデータＤＡＴＡを、アンテナ２１を介して外部の通信機器に送信し、あるいは、外部の通信機器から送信されたデータを、アンテナ２１を介して受信し、制御部１７にデータＤＡＴＡとして供給するようになっている。

容量素子Ｃ９および容量バンク２３は、アンテナ２１の共振周波数を目標周波数ｆtgtに近づけるように調整するためのものである。この目標周波数ｆtgtは、近距離無線通信における通信特性から定められるパラメータであり、例えば１３．９［ＭＨｚ］である。容量素子Ｃ９は、アンテナ２１の共振周波数を目標周波数ｆtgtに近づけるためのものであり、容量バンク２３は、その共振周波数をさらに目標周波数ｆtgtに近づけるよう微調整するためのものである。

容量素子Ｃ９は、一端が容量素子Ｃ２を介してアンテナ２１の一端に接続され、他端が容量素子Ｃ３を介してアンテナ２１の他端に接続されている。

容量バンク２３は、容量素子Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）およびスイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）（Ｎは自然数）を有している。容量素子Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）は、一端が互いに接続されるとともに容量素子Ｃ９の一端に接続され、他端がそれぞれスイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）の一端と接続されている。スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）は、一端がそれぞれ容量素子Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）の他端と接続され、他端が互いに接続されるとともに容量素子Ｃ９の他端に接続されている。

容量素子Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）の各容量値は、１：２：４：〜：２^N-1のように重み付けされている。スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）は、後述するように、アンテナのＱ値（Quality Factor）を高くするため、対応する容量素子Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）のインピーダンスに比べ、オン抵抗を十分に小さくしている。具体的には、スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）のオン抵抗は、２^N-1：〜：４：２：１のように重み付けされている。これにより、容量素子Ｃ（ｎ）（ｎは１〜Ｎの任意の数）の容量値と、その容量素子Ｃ（ｎ）に接続されたスイッチＳＷ（ｎ）のオン抵抗の積は、ｎに依らずほぼ一定になっている。

この例では、容量バンク２３は、容量バンク設定回路２４、アンテナ調整回路３０とともに、１チップに集積されている。なお、これに限定されるものではなく、例えば、容量バンク２３、容量バンク設定回路２４、アンテナ調整回路３０のうちの少なくとも一つを別チップとして構成してもよい。容量バンク２３を別チップにする場合には、例えばＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）が使用可能である。

容量バンク設定回路２４は、容量バンク２３の容量値を設定するものである。容量バンク設定回路２４は、メモリＭ２４を有している。メモリＭ２４は、不揮発性メモリであり、容量バンク２３の各スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）のオンオフを設定するための設定データを保持するものである。

容量バンク設定回路２４は、アンテナ調整モードＭ１において、後述するように、調整制御回路３４から供給される制御信号ＣＴＬに基づいて、容量バンク２３の各スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）を制御することにより、容量バンク２３の容量値を設定する。そして、調整制御回路３４からの指示に基づいて、調整結果をメモリＭ２４に格納するようになっている。また、容量バンク設定回路２４は、通常動作モードＭ２において、メモリＭ２４に格納されたデータに基づいて、容量バンク２３の各スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）を制御することにより、容量バンク２３の容量値を設定するようになっている。

アンテナ調整回路３０は、アンテナ調整モードＭ１において、クロック信号ＣＬＫに基づいてアンテナ２１の共振周波数を調整する回路である。このアンテナ調整回路３０は、駆動部３１と、コンパレータ３２と、位相比較回路３３と、調整制御回路３４とを備えている。

クロック信号ＣＬＫは、高レベルと低レベルとの間で遷移する論理信号であり、その周波数は、アンテナ２１の共振周波数の目標周波数ｆtgtと同じ周波数である。このクロック信号ＣＬＫは、アンテナ２１の共振周波数を調整する際（アンテナ調整モードＭ１）に、携帯電話１の外部から供給されるものである。

駆動部３１は、インバータＩＮＶと、トランジスタＮ１，Ｎ２，Ｐ１，Ｐ２と、電流源ＣＳとを備えている。インバータＩＮＶは、クロック信号ＣＬＫを反転して出力するものである。トランジスタＮ１，Ｎ２は、この例では、Ｎ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであり、トランジスタＰ１，Ｐ２は、この例ではＰ型のＭＯＳトランジスタである。トランジスタＮ１は、ドレインがトランジスタＰ１のドレインに接続されるとともに容量素子Ｃ９の一端および容量バンク２３の一端に接続され、ゲートがインバータＩＮＶの出力端子に接続され、ソースが接地されている。トランジスタＰ１は、ドレインがトランジスタＮ１のドレインに接続されるとともに容量素子Ｃ９の一端および容量バンク２３の一端に接続され、ゲートがインバータＩＮＶの出力端子に接続され、ソースが電流源ＣＳの一端に接続されている。トランジスタＮ２は、ドレインがトランジスタＰ２のドレインに接続されるとともに容量素子Ｃ９の他端および容量バンク２３の他端に接続され、ゲートにはクロック信号ＣＬＫが供給され、ソースが接地されている。トランジスタＰ２は、ドレインがトランジスタＮ２のドレインに接続されるとともに容量素子Ｃ９の他端および容量バンク２３の他端に接続され、ゲートにはクロック信号ＣＬＫが供給され、ソースが電流源ＣＳの一端に接続されている。電流源ＣＳは、一定の電流を流す回路である。

コンパレータ３２は、容量素子Ｃ９および容量バンク２３の両端の電圧を比較し、その比較結果を信号ＣＯＭＰとして出力する回路である。すなわち、コンパレータ３２は、容量素子Ｃ９および容量バンク２３の両端間の電圧を増幅するものである。コンパレータ３２の正入力端子は、トランジスタＮ１，Ｐ１のドレイン、容量素子Ｃ９の一端および容量バンク２３の一端に接続され、負入力端子は、トランジスタＮ２，Ｐ２のドレイン、容量素子Ｃ９の他端および容量バンク２３の他端に接続されている。

位相比較回路３３は、クロック信号ＣＬＫおよび信号ＣＯＭＰの位相を比較し、その位相差Δθの情報を調整制御回路３４に出力するものである。

調整制御回路３４は、位相比較回路３３から供給された、クロック信号ＣＬＫと信号ＣＯＭＰの位相差の情報に基づいて制御信号ＣＴＬを生成し、容量バンク設定回路２４に対して供給するものである。

この構成により、アンテナ調整モードＭ１において、後述するように、調整制御回路３４は、容量バンク２３における容量値を様々な値に設定し、それぞれにおいて位相比較回路３３がクロック信号ＣＬＫおよび信号ＣＯＭＰの位相を比較する。そして、調整制御回路３４は、位相差Δθが所定の範囲内に収まるような容量バンク２３の容量値の設定を取得し、その設定データを容量バンク設定回路２４のメモリＭ２４に格納するようになっている。

ここで、容量バンク２３は、本開示における「可変容量」の一具体例に対応する。調整制御回路３４は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。トランジスタＰ２，Ｎ２は、本開示における「第１のトランジスタ」および「第２のトランジスタ」の一具体例に対応する。トランジスタＰ１，Ｎ１は、本開示における「第３のトランジスタ」および「第４のトランジスタ」の一具体例に対応する。コンパレータ３２は、本開示における「増幅部」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の携帯電話１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１，２を参照して、携帯電話１の全体動作概要を説明する。無線通信部１１は、携帯電話の基地局との間で無線通信を行う。通話の際、音声入力部１３はユーザが発する音声を入力し、音声出力部１４は音声を出力する。操作部１５は、ユーザの操作に応じて情報を入力し、表示部１６は、携帯電話１の状態を表示する。

非接触通信部２０は、外部の通信機器との間で近距離無線通信を行う。具体的には、通常動作モードＭ２において、そのメモリＭ２４に格納された設定データに基づいて容量バンク２３が設定され、通信回路２２が外部の通信機器との間で近距離無線通信を行う。そのメモリＭ２４の設定データは、携帯電話１の生産工程（アンテナ調整モードＭ１）において、アンテナ調整回路３０がアンテナ２１の共振周波数を調整した後に格納される。

制御部１７は、これらの無線通信部１１、非接触通信部２０、音声入力部１３、音声出力部１４、操作部１５、表示部１６を制御する

（アンテナ調整モードＭ１における動作）
非接触通信部２０は、携帯電話１の生産工程において、アンテナや送受信回路等を携帯電話１に組み込んだ後に、アンテナ調整モードＭ１で動作を行い、アンテナ２１の共振周波数を調整する。

図４は、アンテナ調整モードＭ１における、非接触通信部２０の動作のフローチャートを表すものである。非接触通信部２０は、容量バンク２３の容量値を切り換えながら、クロック信号ＣＬＫおよび信号ＣＯＭＰの位相を比較することにより、アンテナ２１の共振周波数を調整する。以下にその詳細を説明する。

まず、制御部１７は、アンテナ調整回路３０の電源をオンにする（ステップＳ１）。

次に、携帯電話１の外部から、クロック信号ＣＬＫを入力する（ステップＳ２）。この例では、クロック信号ＣＬＫの周波数は１３．９［ＭＨｚ］である。駆動部３１は、このクロック信号ＣＬＫに基づいて、アンテナ２１、容量素子Ｃ９および容量バンク２３に対して、交流電流を出力する。

図５は、駆動部３１の一動作例を表すものであり、（Ａ）はクロック信号ＣＬＫが低レベルである場合の状態を示し、（Ｂ）はクロック信号ＣＬＫが高レベルである場合の状態を示す。この図５では、トランジスタＮ１，Ｎ２，Ｐ１，Ｐ２を、オンオフの状態を示すスイッチとして示している。

クロック信号ＣＬＫが低レベルである場合には、図５（Ａ）に示したように、トランジスタＮ１，Ｐ２がオン状態になり、トランジスタＮ２，Ｐ１がオフ状態になる。これにより、電流源ＣＳから供給された電流は、トランジスタＰ２、アンテナ２１等、トランジスタＮ１を介して接地に流れる。

一方、クロック信号ＣＬＫが高レベルである場合には、図５（Ｂ）に示したように、トランジスタＮ２，Ｐ１がオン状態になり、トランジスタＮ１，Ｐ２がオフ状態になる。これにより、電流源ＣＳから供給された電流は、トランジスタＰ１、アンテナ２１等、トランジスタＮ２を介して接地に流れる。

このようにして、アンテナ２１、容量素子Ｃ９および容量バンク２３には、クロック信号ＣＬＫの電圧レベルに応じて、互いに反対の向きに電流（交流電流）が流れる。

次に、調整制御回路３４は、容量バンク設定回路２４に対して制御信号ＣＴＬを供給することにより容量バンク２３の設定を指示し、容量バンク設定回路２４は、制御信号ＣＴＬに基づいて容量バンク２３の容量値を設定する（ステップＳ３）。調整制御回路３４は、この例では、まず、容量バンク２３の容量値を、一番小さい値に設定するように指示する。

これにより、アンテナ２１、容量素子Ｃ９および容量バンク２３の両端間には、容量バンク２３の容量値に応じた振幅および位相の交流電圧が生じる。すなわち、駆動部３１により供給された交流電流が、図３に示したようなアンテナ２１等のインピーダンスにより、交流電圧に変換される。コンパレータ３２は、その交流電圧に基づいて信号ＣＯＭＰを生成する。

次に、位相比較回路３３は、クロック信号ＣＬＫおよび信号ＣＯＭＰの位相を比較し、その位相差Δθの情報を出力する（ステップＳ４）。

そして、調整制御回路３４は、この位相差Δθが所定範囲Ｒａ内であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。ここで、所定範囲Ｒａは、例えば−５度〜５度の範囲である。位相差Δθがこの所定範囲に収まらない場合には、再度ステップＳ３に戻り、容量バンク２３の容量値を一段階大きく設定し直し、ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す。

図６は、ステップＳ３〜Ｓ５における動作を表すものである。図６において、複数の曲線は、アンテナ２１、容量素子Ｃ９および容量バンク２３のインピーダンスの位相特性を示している。図６に示したように、容量バンク２３の容量値を大きくすると、位相特性は低周波数側に移動し、これに応じて、目標周波数ｆtgtにおける位相θは減少する。言い換えれば、クロック信号ＣＬＫと信号ＣＯＭＰの位相差Δθが減少する。そして、調整制御回路３４は、この位相差Δθが、ゼロを中心とする所定範囲Ｒａ内に収まるまで、容量バンク２３の容量値を徐々に大きくするように制御する。

ステップＳ５において、位相差Δθが所定範囲Ｒａ内に収まった場合には、容量バンク設定回路２４のメモリＭ２４は、容量バンク２３の設定データを格納する（ステップＳ６）。

そして、制御部１７は、アンテナ調整回路３０の電源をオフにする（ステップＳ７）。

以上でこのフローは終了する。

このような工程を経て生産された携帯電話１は、その後にユーザが使用する際には、このようなアンテナ２１の共振周波数の調整を行うことなく、外部の通信機器との間で近距離無線通信を行うことができる。すなわち、携帯電話１は、メモリＭ２４に記憶された設定データに基づいて容量バンク２３の容量値を設定することにより、このような調整を行うことなく近距離無線通信を行うことができる。

携帯電話１では、このように、外部から供給されたクロック信号ＣＬＫに基づいて、アンテナ２１の共振周波数の調整を行うことができる。これにより、以下に示すように、生産工程において効率的に調整を行うことができる。

すなわち、一般に、携帯電話に組み込まれたアンテナの共振周波数を調整する場合には、例えばネットワークアナライザを用いて、携帯電話の外部から、携帯電話に内蔵されたアンテナの共振周波数を測定し、その測定結果に基づいて、携帯電話内の容量バンクの容量値を調整する方法が考えられる。この場合には、携帯電話は、生産工程において準備されたネットワークアナライザの数しか同時に調整することができないため、調整工程の効率が低下するおそれがある。また、携帯電話内の容量バンクの容量値を携帯電話の外部から調整するための制御装置を準備する必要もある。

一方、携帯電話１では、携帯電話１に内蔵されたアンテナ調整回路３０がアンテナ２１の共振周波数を測定し、容量バンク２３の容量値を調整する。すなわち、ネットワークアナライザや上述したような調整用の制御装置を用いることなく、各携帯電話１が自らアンテナ２１の共振周波数の調整を行うことができるため、より多くの携帯電話１を同時に調整することができ、調整作業の効率を高めることができる。

また、携帯電話１では、クロック信号ＣＬＫと信号ＣＯＭＰの位相差を検出し、その位相差に基づいてアンテナ２１の共振周波数の調整を行っている。言い換えれば、携帯電話１では、アンテナ２１等のインピーダンスの位相特性を利用して調整を行っている。これにより、高い精度で共振周波数の調整を行うことができる。すなわち、例えば、アンテナ２１等のインピーダンスの大きさが共振周波数において大きくなることを利用して、アンテナ２１の調整を行うことも可能であるが、この場合には、ノイズなどにより調整精度が低下するおそれがある。一方、携帯電話１では、アンテナ２１等のインピーダンスの位相特性を利用したので、高い精度で調整を行うことができる。

また、携帯電話１では、容量バンク２３において、スイッチＳＷ（ｎ）のオン抵抗を、そのスイッチＳＷ（ｎ）に接続された容量素子Ｃ（ｎ）のインピーダンスよりも十分に小さくしたので、通信特性を高めることができる。すなわち、一般に通信では、アンテナのＱ値（Quality Factor）が高いことが望ましく、抵抗成分が大きくなるほどＱ値が下がり、通信特性に影響を与えてしまう。携帯電話１では、十分な通信特性が確保できる程度にスイッチＳＷ（ｎ）のオン抵抗を容量素子Ｃ（ｎ）のインピーダンスよりも小さくしたので、通信特性を高めることができる。

特に、携帯電話１では、スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）のオン抵抗を重み付けし、容量素子Ｃ（ｎ）の容量値とスイッチＳＷ（ｎ）のオン抵抗の積が一定になるようにしたので、容量バンク２３の容量値の設定によって通信特性が変化するおそれを低減することができる。例えば、容量バンク２３のような構成において、スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ）のオン抵抗が全て等しい場合には、容量値が一番大きい容量素子Ｃ（Ｎ）が選択された場合に、Ｑ値が低下してしまうおそれがある。容量バンク２３では、容量素子Ｃ（ｎ）の容量値とスイッチＳＷ（ｎ）のオン抵抗の積が一定になるようにしたので、容量素子Ｃ（ｎ）とスイッチＳＷ（ｎ）のインピーダンスの比がｎに依らずほぼ一定になるため、容量素子Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）のいずれを選択してもＱ値をほぼ一定にすることができる。よって、容量バンク２３の容量値の設定によって通信特性が変化するおそれを低減することができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、生産工程において、外部から供給されたクロック信号に基づいてアンテナの共振周波数の調整を行うようにしたので、ネットワークアナライザなどを用いる必要がないため、効率的に調整を行うことができる。

また、本実施の形態では、インピーダンスの位相特性を利用して、アンテナの共振周波数の調整を行うようにしたので、インピーダンスの大きさを利用する場合に比べて、高い精度で調整を行うことができる。

また、本実施の形態では、容量バンクの各スイッチのオン抵抗を重み付けしたので、容量バンクの容量値の設定によって通信特性が変化するおそれを低減することができる。

また、本実施の形態では、容量バンクを、アンテナ調整回路などとともに１チップで構成した場合には、ＭＭＩＣなどの高価な部品を必要としないため、コストを削減することができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、生産工程において、外部から１３．９［ＭＨｚ］のクロック信号ＣＬＫを供給するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば携帯電話１の内部にクロック信号ＣＬＫを生成するクロック生成部を設け、そのクロック生成部が生成したクロック信号ＣＬＫを用いるようにしてもよい。また、例えば、無線通信部１１などに１３．９［ＭＨｚ］のクロック信号源がある場合には、その信号を用いるようにしてもよい。また、例えば、無線通信部１１が周波数シンセサイザとしてフラクショナルＮ方式のＰＬＬ（Phase-Locked Loop）を有する場合には、この周波数シンセサイザを用いてクロック信号ＣＬＫを生成してもよい。携帯電話では、しばしば１９．２［ＭＨｚ］の基準クロックが用いられるが、この場合でも、フラクショナルＮ方式のＰＬＬにより１３．９［ＭＨｚ］のクロック信号ＣＬＫを生成することができる。

［変形例２］
上記実施の形態では、容量バンク２３の容量値を一段階ずつ徐々に大きくし、位相差Δθが所定範囲Ｒａ内に収まった時点で容量値の変更を停止し、その設定データをメモリＭ２４に格納するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、容量バンク２３の容量値を複数段階ずつ大きくし、所定範囲Ｒａ内に入った時の容量値と、その後にその所定範囲Ｒａから出たときの容量値とを求め、それらの平均値になるような設定データをメモリＭ２４に格納してもよい。

［変形例３］
上記実施の形態では、駆動部３１は、アンテナ２１、容量素子Ｃ９および容量バンク２３の両方の端子に対して電流を供給したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、一方の端子に対してのみ電流を供給してもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。

図７は、本変形例に係る非接触通信部２０Ｂの一構成例を表すものである。非接触通信部２０Ｂは、駆動部３１ＢおよびスイッチＳＷrefを有するアンテナ調整部３０Ｂを備えている。

駆動部３１Ｂは、トランジスタＮ３，Ｐ３と、電流源ＣＳ１，ＣＳ２とを有している。トランジスタＮ３は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタであり、ドレインが容量素子Ｃ９の他端および容量バンク２３の他端に接続され、ゲートにはクロック信号ＣＬＫが供給され、ソースが電流源ＣＳ２の一端に接続されている。トランジスタＰ３は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタであり、ドレインがトランジスタＮ３のドレインに接続されるとともに容量素子Ｃ９の他端および容量バンク２３の他端に接続され、ゲートにはクロック信号ＣＬＫが供給され、ソースが電流源ＣＳ１に接続されている。電流源ＣＳ１，ＣＳ２は、一定の電流を流す回路である。

スイッチＳＷrefは、アンテナ調整モードＭ１においてオン状態になり、通常動作モードＭ２においてオフ状態になるスイッチであり、一端には電圧Ｖrefが供給され、他端がコンパレータ３２の正入力端子などに接続されている。この電圧Ｖrefは、例えば、電源電圧ＶＤＤの半分程度の電圧である。なお、アンテナ調整モードＭ１において、さらに、コンパレータ３２の負入力端子側にも、高抵抗を介して電圧Ｖrefを供給してもよい。

この構成でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［変形例４］
上記実施の形態では、駆動部３１は、アンテナ２１等に対して交流電流を供給したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図８に示したように、交流電圧を供給してもよい。本変形例に係る駆動部３１は、トランジスタＮ４，Ｎ５，Ｐ４，Ｐ５を有している。トランジスタＮ４，Ｎ５は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＰ４，Ｐ５はＰ型のＭＯＳトランジスタである。トランジスタＮ４，Ｐ４は、インバータを構成し、入力されたクロック信号ＣＬＫを反転し、その出力信号を容量素子Ｃ４を介してアンテナ２１の他端に供給する。トランジスタＮ５，Ｐ６は、インバータを構成し、インバータＩＮＶの出力信号を反転し、その出力信号を容量素子Ｃ５を介してアンテナ２１の一端に供給する。この構成でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［変形例５］
また、上記実施の形態では、コンパレータ３２を用いたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図９に示したように、コンパレータを設けなくてもよい。図９に示した非接触通信部２０Ｇでは、位相比較回路３３は、クロック信号ＣＬＫと、アンテナ２１の一端から容量素子Ｃ１を介して供給された信号との位相を比較し、その位相差Δθの情報を調整制御回路３４に出力する。この構成でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［その他の変形例］
また、これらの変形例のうち、２つ以上の変形例を同時に適用してもよい。一例として、変形例４と変形例５を組み合わせたものを図１０に示す。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施の形態等では、アンテナ２１を、容量素子Ｃ１〜Ｃ３を介して、通信回路２２や容量バンク２３に接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１１に示したように、アンテナ２１を、通信回路２２や容量バンク２３に直接接続してもよい。また、例えば、容量素子Ｃ２，Ｃ３のうちの一方だけ設けてもよい。

また、例えば、上記実施の形態等では、図２に示したように、駆動部３１の電源側に電流源ＣＳを設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１２に示したように、接地側に電流源ＣＳＥを設けてもよい。

また、例えば、図１３に示したように、容量バンク２３や、容量バンク設定回路２４も含めてアンテナ調整回路３０Ｆを構成してもよい。

また、上記実施の形態等では、携帯電話を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＩＣカードや通信モジュールなど、アンテナを有する通信機器であればどのようなものにも適用することができる。

なお、本技術は以下のような構成とすることができる。

（１）アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力する駆動部と、
前記可変容量からの出力信号の位相に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する制御部と
を備えたアンテナ調整回路。

（２）前記駆動部は、クロック信号に基づいて前記交流駆動信号を生成し、
前記制御部は、前記クロック信号と前記出力信号との位相差に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
前記（１）に記載のアンテナ調整回路。

（３）前記制御部は、前記クロック信号と前記出力信号とが同位相になるように、前記可変容量の容量値を設定する
前記（２）に記載のアンテナ調整回路。

（４）前記可変容量は２つの端子を有し、
前記駆動部は、
ゲートに前記クロック信号が印加され、ドレインが前記可変容量の一方の端子に接続された第１のトランジスタと、
ゲートに前記クロック信号が印加され、ドレインが前記可変容量の一方の端子に接続された、前記第１のトランジスタと異なる導電型の第２のトランジスタと
を有する
前記（２）または（３）に記載のアンテナ調整回路。

（５）前記駆動部は、
ゲートに前記クロック信号の反転信号が印加され、ドレインが前記可変容量の他方の端子に接続された第３のトランジスタと、
ゲートに前記クロック信号の反転信号が印加され、ドレインが前記可変容量の他方の端子に接続された、前記第３のトランジスタと異なる導電型の第４のトランジスタと
をさらに有する
前記（４）に記載のアンテナ調整回路。

（６）前記第１のトランジスタのソースおよび前記第３のトランジスタのソースに接続された電流源をさらに有する
前記（５）に記載のアンテナ調整回路。

（７）前記交流駆動信号は交流電流信号である
前記（１）から（６）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（８）前記交流駆動信号は交流電圧信号である
前記（１）から（５）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（９）前記アンテナは２つの端子を有し、
前記可変容量は、前記アンテナの両端子間に接続されている
前記（１）から（８）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１０）前記アンテナは２つの端子を有し、
前記可変容量は２つの端子を有し、
前記アンテナの一方の端子は、第１の容量素子を介して前記可変容量の一方の端子に接続され、
前記アンテナの他方の端子は、第２の容量素子を介して前記可変容量の他方の端子に接続されている
前記（１）から（８）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１１）前記アンテナは並列共振するものである
前記（１）から（１０）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１２）前記可変容量をさらに備えた
前記（１）から（１１）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１３）前記可変容量は、
２つの端子と、
両端子間に、それぞれスイッチを介して並列接続された複数の容量素子と
を有する
前記（１）から（１２）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１４）前記複数の容量素子の各容量値は重み付けされ、
前記スイッチのオン抵抗は、そのスイッチに接続された前記容量素子の容量値が大きいほど小さい
前記（１３）に記載のアンテナ調整回路。

（１５）前記クロック信号と前記出力信号との位相差を検出する位相比較部をさらに備え、
前記制御部は、前記位相比較部における比較結果に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
前記（２）から（１４）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１６）前記出力信号は電圧信号であり、
前記出力信号を増幅する増幅部をさらに備え、
前記制御部は、前記クロック信号と、前記増幅部において増幅された前記出力信号との位相差に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
前記（２）から（１５）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１７）前記可変容量の容量値を設定するためのデータを記憶する不揮発性メモリをさらに備えた
前記（１）から（１６）のいずれかに記載のアンテナ調整回路。

（１８）アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力し、前記可変容量からの出力信号の位相に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
アンテナ調整方法。

（１９）アンテナと、
前記アンテナを利用して通信を行う通信部と、
アンテナ調整回路と
を備え、
前記アンテナ調整回路は、
前記アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力する駆動部と、
前記可変容量からの出力信号の位相に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する制御部と
を有する
通信機器。

（２０）前記通信部は、クロック信号を生成する周波数シンセサイザを有し、
前記駆動部は、前記クロック信号に基づいて前記交流駆動信号を生成する
前記（１９）に記載の通信機器。

１…携帯電話、１１…無線通信部、１３…音声入力部、１４…音声出力部、１５…操作部、１６…表示部、１７…制御部、２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…非接触通信部、２１…アンテナ、２２…通信回路、２３…容量バンク、２４…容量バンク設定回路、３０，３０Ｂ…アンテナ調整回路、３１，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｅ…駆動部、３２…コンパレータ、３３…位相比較回路、３４…調整制御回路、ＣＬＫ…クロック信号、ＣＯＭＰ…信号、ＣＳ，ＣＳＥ，ＣＳ１，ＣＳ２…電流源、ＣＴＬ…制御信号、Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ），Ｃ１〜Ｃ５，Ｃ９…容量素子、ＤＡＴＡ…データ、ｆtgt…目標周波数、ＩＮＶ…インバータ、Ｍ２４…メモリ、Ｎ１〜Ｎ５，Ｐ１〜Ｐ５…トランジスタ、ＳＷ（１）〜ＳＷ（Ｎ），ＳＷref…スイッチ、ＶＤＤ…電源電圧、Ｖref…電圧、θ…位相、Δθ…位相差。

Claims (19)

1. アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力する駆動部と、
   前記可変容量からの出力信号の位相に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する制御部と
   を備え、
   前記駆動部は、クロック信号に基づいて前記交流駆動信号を生成し、
   前記制御部は、前記クロック信号と前記出力信号との位相差に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
   アンテナ調整回路。
2. 前記制御部は、前記クロック信号と前記出力信号とが同位相になるように、前記可変容量の容量値を設定する
   請求項１に記載のアンテナ調整回路。
3. 前記可変容量は２つの端子を有し、
   前記駆動部は、
   ゲートに前記クロック信号が印加され、ドレインが前記可変容量の一方の端子に接続された第１のトランジスタと、
   ゲートに前記クロック信号が印加され、ドレインが前記可変容量の一方の端子に接続された、前記第１のトランジスタと異なる導電型の第２のトランジスタと
   を有する
   請求項１または請求項２に記載のアンテナ調整回路。
4. 前記駆動部は、
   ゲートに前記クロック信号の反転信号が印加され、ドレインが前記可変容量の他方の端子に接続された第３のトランジスタと、
   ゲートに前記クロック信号の反転信号が印加され、ドレインが前記可変容量の他方の端子に接続された、前記第３のトランジスタと異なる導電型の第４のトランジスタと
   をさらに有する
   請求項３に記載のアンテナ調整回路。
5. 前記第１のトランジスタのソースおよび前記第３のトランジスタのソースに接続された電流源をさらに有する
   請求項４に記載のアンテナ調整回路。
6. 前記交流駆動信号は交流電流信号である
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
7. 前記交流駆動信号は交流電圧信号である
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
8. 前記アンテナは２つの端子を有し、
   前記可変容量は、前記アンテナの両端子間に接続されている
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
9. 前記アンテナは２つの端子を有し、
   前記可変容量は２つの端子を有し、
   前記アンテナの一方の端子は、第１の容量素子を介して前記可変容量の一方の端子に接続され、
   前記アンテナの他方の端子は、第２の容量素子を介して前記可変容量の他方の端子に接続されている
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
10. 前記アンテナは並列共振するものである
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
11. 前記可変容量をさらに備えた
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
12. 前記可変容量は、
    ２つの端子と、
    両端子間に、それぞれスイッチを介して並列接続された複数の容量素子と
    を有する
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
13. 前記複数の容量素子の各容量値は重み付けされ、
    前記スイッチのオン抵抗は、そのスイッチに接続された前記容量素子の容量値が大きいほど小さい
    請求項１２に記載のアンテナ調整回路。
14. 前記クロック信号と前記出力信号との位相差を検出する位相比較部をさらに備え、
    前記制御部は、前記位相比較部における比較結果に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
    請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
15. 前記出力信号は電圧信号であり、
    前記出力信号を増幅する増幅部をさらに備え、
    前記制御部は、前記クロック信号と、前記増幅部において増幅された前記出力信号との位相差に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
    請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
16. 前記可変容量の容量値を設定するためのデータを記憶する不揮発性メモリをさらに備えた
    請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のアンテナ調整回路。
17. クロック信号に基づいて交流駆動信号を生成し、
    アンテナに接続された可変容量に対して前記交流駆動信号を入力し、
    前記クロック信号と、前記可変容量からの出力信号との位相差に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
    アンテナ調整方法。
18. アンテナと、
    前記アンテナを利用して通信を行う通信部と、
    アンテナ調整回路と
    を備え、
    前記アンテナ調整回路は、
    前記アンテナに接続された可変容量に対して交流駆動信号を入力する駆動部と、
    前記可変容量からの出力信号の位相に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する制御部と
    を有し、
    前記駆動部は、クロック信号に基づいて前記交流駆動信号を生成し、
    前記制御部は、前記クロック信号と前記出力信号との位相差に基づいて、前記可変容量の容量値を設定する
    通信機器。
19. 前記通信部は、クロック信号を生成する周波数シンセサイザを有し、
    前記駆動部は、前記クロック信号に基づいて前記交流駆動信号を生成する
    請求項１８に記載の通信機器。

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