WO2005018101A1

WO2005018101A1 - アンテナ整合装置

Info

Publication number: WO2005018101A1
Application number: PCT/JP2004/011618
Authority: WO
Inventors: Tsukasa Takahashi; Yoshio Koyanagi; Koichi Ogawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2005-02-24
Also published as: EP1655850A1; JP2005064948A; CN1830154A; US20070010217A1; JP3931163B2

Abstract

　人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができるアンテナ整合装置。この装置では、送信用アンテナ素子ＴＡ１にインピーダンス調整用の可変容量コンデンサＶＣ１及びＶＣ２が、受信用アンテナ素子ＲＡ１には可変容量コンデンサＶＣ３及びＶＣ４がそれぞれ接続され、インピーダンス整合状態となる各可変容量コンデンサの容量値をアンテナ素子と人体との距離に対応させて予めテーブルに用意して記憶部（１０６）が記憶する。送信用アンテナ素子ＴＡ１又は受信用アンテナ素子ＲＡ１のいずれかについて適応制御処理を終わらせ、そのときの容量値に対応する他の容量値をテーブルから読み出し、読み出した値を初期値として、他のアンテナ素子について適応制御処理を行う。

Description

明細書

アンテナ整合装置

技術分野

[0001] 本発明は、アンテナ整合装置に関し、例えば、携帯電話機等の無線通信装置に適用して好適なものである。

背景技術

[0002] 図 1は、従来の携帯電話機の構成を示す図である。この図において、筐体 11は、筐体外部にヘリカルアンテナ 12を備え、ヘリカルアンテナ 12と筐体内部の整合回路 13とが接続されている。

[0003] また、筐体内部において、整合回路 13は切り替えスィッチ 14を介して無線送信部 15及び無線受信部 16に接続されている。整合回路 13は、通常、自由空間において、ヘリカルアンテナ 12の入力インピーダンスが使用周波数で整合状態となるように調整される。

[0004] 図 2は、図 1に示した携帯電話機の人体近接時の一例を示す図である。ここでは、人体近接時として通話状態を表している。この状態のとき、ヘリカルアンテナ 12の入力インピーダンスが大きく変化し、インピーダンス不整合が生じ、電力損失が増加する。この損失電力を抑えるため、ヘリカルアンテナ 12の入力インピーダンスを自動整合する装置及びアルゴリズムがすでに発明されている（特許文献 1参照）。

特許文献 1：特開平 8 - 097733号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力、しながら、ヘリカルアンテナ装置が 1つであること、また、ヘリカルアンテナ装置の周波数帯域が狭レ、ことから、送信周波数と受信周波数が離れている場合は制御による収束時間が遅れる。また、送信周波数と受信周波数が離れており、かつ、送受信を同時に行う場合、送信又は受信のいずれかで不整合が生じ、通話品質が大幅に劣化するという問題がある。

[0006] 本発明の目的は、携帯電話等に搭載されるアンテナ装置が、人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減するアンテナ整合装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明のアンテナ整合装置は、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子にそれぞれ接続され、インピーダンスの調整を行う整合手段と、前記アンテナ素子に給電したときに反射される信号、反射係数、電圧定在波比のうちいずれかを検出する第 1検出手段と、前記アンテナ素子で受信された信号を検出する第 2検出手段と、前記整合手段の制御情報を人体とアンテナ素子との距離に対応付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された制御情報を用いて、インピーダンス整合状態となるように前記整合手段を適応制御する制御手段と、を具備する構成を採る。

発明の効果

[0008] 本発明によれば、携帯電話等に搭載されるアンテナ装置が、人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減すること力 Sできる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]従来の携帯電話機の構成を示す図

[図 2]携帯電話機の人体近接時の一例を示す図

[図 3]本発明の実施の形態 1に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図

[図 4]記憶部に記憶されたテーブルを示す図

[図 5A]本発明の実施の形態における適応制御部の処理手順を示すフロー図

[図 5B]本発明の実施の形態における適応制御部の処理手順を示すフロー図

[図 6A]本発明の実施の形態における適応制御部の処理手順を示すフロー図

[図 6B]本発明の実施の形態における適応制御部の処理手順を示すフロー図

[図 7]送受信タイミングスロットを示した模式図

[図 8]本発明の実施の形態 2に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図

[図 9]本発明の実施の形態 3に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図

[図 10]本発明の他の実施の形態に係るアンテナ整合装置を示す構成図発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

[0011] (実施の形態 1)

図 3は、本発明の実施の形態 1に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図である。この図において、送信用アンテナ素子 TA1の一端は、可変容量コンデンサ VC 1を介して導体からなる無線機筐体 B1に接続されると共に、可変容量コンデンサ VC 2を介して不平衡型給電線路である同軸ケーブル CA1の中心導体に接続される。

[0012] 受信用アンテナ素子 RA1の一端は、可変容量コンデンサ VC3を介して無線機筐体 B1に接続されると共に、可変容量コンデンサ VC4を介して同軸ケーブル CA2の中心導体に接続される。なお、同軸ケーブル CA1及び CA2の接地導体は無線機筐体 B1に接続される。また、同軸ケーブル CA1の中心導体は、反射電力検出部 102 に接続され、同軸ケーブル CA2の中心導体は、受信電力検出部 103に接続される。なお、可変容量コンデンサ VC1— VC4は整合手段として機能する。

[0013] 無線送信部 101は、通信相手に送信する信号に符号化、変調、 D/A変換等の送信処理を行い、送信処理後の信号を反射電力検出部 102を介して送信用アンテナ素子 TA1から送信用周波数 ftの電波として送信する。

[0014] 反射電力検出部 102は、送信用アンテナ素子 TA1について、インピーダンスの不整合を生じていると、不整合を生じている部分で反射が起こり、その反射信号の電力を検出する。検出値は適応制御部 105に出力される。

[0015] 受信電力検出部 103は、受信用アンテナ素子 RA1で受信した信号を無線受信部 104に出力すると共に、受信用アンテナ素子 RA1で受信した信号の電力を検出し、検出した値 (検出値）を適応制御部 105に出力する。

[0016] 無線受信部 104は、受信用アンテナ素子 RA1で受信された信号に AZD変換、復調、復号等の受信処理を行う。

[0017] 記憶部 106は、人体とアンテナ素子との距離に応じて可変容量コンデンサの容量値 (制御情報）が予め記憶されている。また、可変容量コンデンサ VC1— VC4の初期値が記憶されている。

[0018] 適応制御部 105は、反射電力検出部 102から出力された反射電力の検出値を測定し、測定結果に基づいて、記憶部 106から容量値を読み出し、読み出した容量値を初期値として反射電力が最小となるように可変容量コンデンサ VC1及び VC2を適応的に制御する。また、受信電力検出部 103から出力された受信電力の検出値を測定し、測定結果に基づいて、記憶部 106から容量値を読み出し、読み出した容量値を初期値として受信電力が最大となるように可変容量コンデンサ VC3及び VC4を適応的に制御する。

[0019] これにより、送信用アンテナ素子 TA1及び受信用アンテナ素子 RA1について、ィンピーダンス整合をとることができる。

[0020] ここで、記憶部 106についてさらに具体的に説明する。図 4は、記憶部 106に記憶されたテーブルを示す図である。この図において、人体とアンテナ素子との距離を dj (K =j < =m)とし、送信用アンテナ素子 TA1に接続された可変容量コンデンサ V Cl、 VC2のそれぞれの容量を djに対応させて Cptj， Cstjとしている。また、受信用アンテナ素子 RA1に接続された可変容量コンデンサ VC3、 VC4のそれぞれの容量を djに対応させて Cprj, Csrjとしている。ここに示された各容量値は、対応する人体とアンテナ素子との距離においてインピーダンス整合状態となる値が予め用意されており、各可変容量コンデンサの容量値は互いに対応付けて記憶されている。

[0021] 次に、適応制御部 105における処理手順について説明する。図 5A及び図 5Bは、本発明の実施の形態における適応制御部 105の処理手順を示すフロー図である。この図において、ステップ（以下、「ST」と略す） 301では、カウンタ nを初期化し、 n= l とする。 ST302では、送信初期値を設定する。なお、 yt (n) = {gt (n) }^qを送信用評価関数とし、以下のような設定を行う。（1)初期値 ytOを評価関数値 yt (0)に代入する。（2)可変容量コンデンサ VC1の容量初期値 CptOを容量値 Cpt (O)に代入する。 ( 3)可変容量コンデンサ VC2の容量初期値 CstOを容量値 Cst (0)に代入する。（4) n = 1における所定の容量値 Cptlを容量値 Cpt (l)に代入し、可変容量コンデンサ V C1の容量値を Cptlにする。（5) n= lにおける所定の容量値 Cstlを容量値 Cst (l) に代入し、可変容量コンデンサ VC2の容量値を Cstlにする。

[0022] ST303では、反射電力検出部 102で検出された検出値 gtを測定し、測定して得られた値を gt (l)に代入する。 ST304では、 ST303で得られた gt (l)を上記送信用評価関数に代入し、 yt(l)を計算する。

[0023] ST305では、 Ayt及び ACit(n) (i=p, s)を以下の式により算出する。

Ayt=yt (n-l)-yt (n)… (1)

Δ Cit (n) =Cit (n-l)-Cit (n) (i=p、 s) · · (2)

[0024] ST306では、 ST305で求められた値を用いて、次式により Cit (n+ 1) (i = p、 s)を算出する。

Cit (n+ 1 ) = Cit (n) + { Δ yt/ Δ Cit (n) } X δ (i=p、 s) ··· (3)

ここで、 δはサンプル (検出値 gt)を更新する間隔 (周期)であり、送信用評価関数の値が収束する速度と収束後の残差によって予め決定される値である。

[0025] ST307では、 ST306で算出された Cit(n+1)となるように可変容量コンデンサ VC 1及び VC2を制御する。

[0026] ST308では、 ST307で Cit(n+1)に容量が制御されたことにより、 yt(n+l)を求め、 yt (n+ 1)と yt (n)との大小比較を行う。 yt (n+ l)<yt (n)であれば ST309に移行し、 yt (n+1) >=yt (n)であれば ST310に移行する。 yt(n+ 1)の算出方法にしたがい、繰り返し回数（カウンタ n)を増やしてレ、くと、 yt (n+ 1) > =yt (n)となる nがあり、このとき yt(n)が最小となる。すなわち、反射信号検出値 gt(n)が最小となる。 y t(n)が最小と判定されるまで、 ST305から ST307の処理が繰り返される。 yt (n)が最小となったとき、すなわち、反射信号検出値 gt(n)が最小となったとき、送信用アンテナ素子 TA1についてはインピーダンス整合状態となる。

[0027] ST309で ίま、カウンタ ηをインクリメントし、 ST305に戻る。

[0028] ST310では、 ST308でインピーダンス整合状態となった Cit (η)となるように可変容量コンデンサ VC1及び VC2を制御する。

[0029] ST311では、図 4に示したテーブルに基づいて、 Cit = Citj = Cit (n) (i=p, s)と対応する距離 djが共通する Cirj(i=p, s)を読み出し、 ST312に移行する。

[0030] 以下、受信用アンテナ素子 RA1について適応制御を行う。 ST312では、カウンタ n を初期化し、 n=lとする。 ST313では、受信初期値を設定する。なお、 yr(n) ={gr (n)}^qを受信用評価関数とし、 ST311でテーブル力読み出した値を用いて、以下のような設定を行う。（1)初期値 yrOを評価関数 yr(O)に代入する。（2)可変容量コンデンサ VC3の容量初期値 Cprjを容量値 Cpr (0)に代入する。（3)可変容量コンデンサ VC4の容量初期値 Csrjを容量値 Csr(0)に代入する。（4)n=lにおける所定の容量値 Cprlを容量値 Cpr(l)に代入し、可変容量コンデンサ VC3の容量値を Cprl にする。（5)n=lにおける所定の容量値 Csrlを容量値 Csr(l)に代入し、可変容量コンデンサ VC4の容量値を Csrlにする。

[0031] このように、送信用アンテナ素子 TA1について、インピーダンス整合状態としたときの Citjに対応する Cirjを受信用アンテナ素子 RA1の適応制御の初期値とすることにより、受信用アンテナ素子 RA1について、インピーダンス整合状態とするまでに要する日寺間を短縮することができる。

[0032] ST314では、受信電力検出部 103で検出された検出値 grを測定し、測定して得られた値を gr(l)に代入する。 ST315では、 ST314で得られた gr(l)を上記受信用評価関数に代入し、 yr(l)を計算する。

[0033] ST316では、 Ayr及び ACir(n) (i=p, s)を以下の式により算出する。

Δ yr = yr (n— 1 )— yr (n)… (4)

Δ Cir (n) = Cir (n- 1 ) -Cir (n) (i=p, s) · · (5)

[0034] ST317では、 ST316で求められた値を用いて、次式により Cir (n+ 1) (i=p, s)を算出する。

Cir (n + 1 ) = Cir (n) + { Δ yr/ Δ Cir (n) } X 5 (i=p, s)…（6)

[0035] ST318では、 ST317で算出された Cir(n+1)となるように、可変容量コンデンサ V

C3及び VC4を制御する。

[0036] ST319では、 ST317で Cir (n+1)に容量が制御されたことにより yr (n+ 1 )を求め、 yr(n+l)と yr(n)との大小比較を行う。 yr(n+l) >yr (n)であれば ST320に移行し、 yr(n+l)く =yr(n)であれば、受信用評価関数の値が収束したとして、 ST321 に移行する。ここで、 yr(n+l)の算出の方法にしたがい、繰り返しの回数（カウンタ n )を増やしていくと、で + くニ！^となる^ぁり、このとき yr(n)が最大となる。すなわち、受信信号検出値 gr(n)が最大となる。 yr(n)が最大と判定されるまで、 ST 316から ST318の処理が繰り返される。 yr(n)が最大となったとき、すなわち、受信信号検出値 gr(n)が最大となったとき、受信用アンテナ素子 RA1についてはインピ一ダンス整合状態となる。

[0037] ST320では、カウンタ nをインクリメントし、 ST316に戻る。

[0038] ST321では、 ST319でインピーダンス整合状態となった Cir (n)となるように、可変容量コンデンサ VC3及び VC4を制御する。受信用アンテナ素子 RA1についての適応制御は終了になり、適応制御処理を完了する。

[0039] このように、適応制御部 105による処理を行うことにより、最終的な容量 Cpt (n)、 Cs t (n)、 Cpr (n)、 Csr (n)が求められ、このとき、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態などの人体近接時において、インピーダンスのずれを補正し、不整合損による電力損失を低減することができると共に、良好な通話品質を確保することができる。

[0040] なお、上述した説明では、適応制御部 105の処理手順を送信用アンテナ素子 TA1 に接続された可変容量コンデンサ VC1、 VC2の制御を行った後に、受信用アンテナ素子 RA1に接続された可変容量コンデンサ VC3、 VC4の制御を行う場合にっレ、て述べたが、図 6Aの ST401— ST411に示すように、受信用アンテナ素子 RA1に接続された可変容量コンデンサ VC3及び VC4の制御を行った後に、図 6Bの ST412 一 ST421で送信用アンテナ素子 TA1に接続された可変容量コンデンサ VC1及び VC2の制御を行ってもよい。すなわち、適応制御部 105は、受信時又は送信時にかかわらず適応制御処理を開始することができる。

[0041] 図 7は、送受信タイミングスロットを示した模式図である。この図において、タイミングスロットは、アイドルスロット 501、受信スロット 502、送信スロット 503の順に構成されている。上述した適応制御処理は、受信スロット 502及び送信スロット 503で行うことは言うまでもなレヽが、アイドルスロット 501で行ってもよレヽ。アイドノレスロット 501は、制御信号の送受信に用いられるスロットであり、アイドルスロット 501で適応制御処理を行う場合、送受信スロットのように通話品質を高く確保する必要がないので、適応制御処理を高速に行わなくてもよい。このため、演算に要する処理負担を低減することができる。

[0042] このように本実施の形態によれば、送信用アンテナ素子と受信用アンテナ素子にィンピーダンス調整用の可変容量コンデンサがそれぞれ接続され、インピーダンス整合状態となる各可変容量コンデンサの容量値をアンテナ素子と人体との距離に対応させて予めテーブルに用意し、送信用アンテナ素子又は受信用アンテナ素子のいずれかについて適応制御処理を終わらせ、そのときの容量値に対応する他の容量値をテーブルから読み出し、読み出した値を初期値として、他のアンテナ素子について適応制御処理を行うことにより、アンテナ素子と人体との距離が変動し、インピーダンスのずれが生じた場合でも、短時間でインピーダンス整合状態とすることができるので、インピーダンスの不整合による電力損失を低減し、良好な通話品質を確保することができる。

[0043] (実施の形態 2)

実施の形態 1では、可変容量コンデンサの容量値を制御してインピーダンス整合を実現する場合について説明したが、本実施の形態では、可変容量ダイオードに印加する電圧を制御してインピーダンス整合を実現する場合について説明する。

[0044] 図 8は、本発明の実施の形態 2に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図である。ただし、図 8が図 3と共通する部分は、図 3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

[0045] 送信用アンテナ素子 TA1の一端は、接続点 P1で可変容量ダイオード VD1のカソードと接続され、可変容量ダイオード VD1のアノードが、接続点 P31に接続された高周波阻止用インダクタ L1を介して無線機筐体 B1に接続されている。

[0046] また、送信用アンテナ素子 TA1の一端は、接続点 P1で高周波阻止用インダクタ L 2と接続され、高周波阻止用インダクタ L2は適応制御部 603の制御電圧 Vptの出力端子に接続されている。

[0047] さらに、送信用アンテナ素子 TA1の一端は、接続点 P1で直流電圧阻止用キャパシタ C1が接続され、直流電圧阻止用キャパシタ C1は、接続点 P11で可変容量ダイォード VD2の力ソードと、高周波阻止用インダクタ L3を介して適応制御部 603の制御電圧 Vstの出力端子に接続されている。

[0048] 可変容量ダイオード VD2のアノードは、接続点 P12で直流電圧阻止用キャパシタ C2を介して同軸ケーブル CA1の中心導体に接続され、また、高周波阻止用インダクタ L4を介して無線機筐体 B1に接続されてレ、る。 [0049] 受信用アンテナ素子 RA1の一端は、接続点 P2で可変容量ダイオード VD3のカソードと接続され、可変容量ダイオード VD3のアノードが、接続点 P32に接続された高周波阻止用インダクタ L5を介して無線機筐体 B1に接続されている。

[0050] また、受信用アンテナ素子 RA1の一端は、接続点 P2で高周波阻止用インダクタ L 6と接続され、高周波阻止用インダクタ L6は適応制御部 603の制御電圧 Vprの出力端子に接続されている。

[0051] さらに、受信用アンテナ素子 RA1の一端は、接続点 P2で直流電圧阻止用キャパシタ C3が接続され、直流電圧阻止用キャパシタ C3は、接続点 P21で可変容量ダイォード VD4の力ソードと、高周波阻止用インダクタ L7を介して適応制御部 603の制御電圧 Vsrの出力端子に接続されている。なお、ここでは、制御電圧が制御情報に相当する。

[0052] 可変容量ダイオード VD4のアノードは、接続点 P22で直流電圧阻止用キャパシタ C4を介して同軸ケーブル CA2の中心導体に接続され、また、高周波阻止用インダクタ L8を介して無線機筐体 B1に接続されてレ、る。

[0053] 記憶部 601は、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピーダンス整合状態となる制御電圧 (Vpt, Vst, Vpr, Vsr)と、アンテナ素子が人体に近接していない状態でインピーダンス整合状態となる制御電圧 (Vpt, Vst, Vpr, Vsr)とを初期値として記憶している。また、図 4に示した容量値を制御電圧に変えたテーブルを記憶している。

[0054] 入力部 602はスィッチやボタン等を備え、ユーザがスィッチを切り替えることにより、人体に近接している状態か人体に近接していない状態かを適応制御部 603に通知する。これにより、アンテナ素子が人体に近接しているか否力、を判断するための回路を設ける必要がなぐ簡易な回路構成とすることができる。

[0055] 適応制御部 603は、入力部 602から通知された内容に応じて、記憶部 601に記憶された制御電圧を読み出し、読み出した制御電圧を初期値として適応制御に用いる

[0056] これにより、適応制御によりインピーダンス整合状態となったときの制御電圧と、初期値との差を小さくしておくことになり、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができる。このため、安定な通話品質を確保することができる。

[0057] なお、適応制御部 603における処理は、実施の形態 1で説明した容量値を制御電圧に変えるのみで、その他の処理は実施の形態 1と同様なので、その詳しい説明は省略する。

[0058] このように本実施の形態によれば、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピ一ダンス整合状態となる制御電圧と、アンテナ素子が人体に近接していないときにィンピーダンス整合状態となる制御電圧とをそれぞれ初期値として予め用意し、アンテナ素子が人体に近接してレ、るか否かに応じて初期値を選択し、選択した初期値を用レ、て適応制御処理を行うことにより、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができると共に、安定な通話品質を確保することができる。

[0059] (実施の形態 3)

図 9は、本発明の実施の形態 3に係るアンテナ整合装置の構成を示すブロック図である。ただし、図 9が図 3と共通する部分は、図 3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

[0060] 送信用アンテナ素子 TAlaの一端は、可変容量コンデンサ VClaを介して導体からなる無線機筐体 B1に接続され、また、可変容量コンデンサ VC2aを介して不平衡型給電線路である同軸ケーブル CAlaの中心導体に接続されている。なお、同軸ケーブル CA1 aの接地導体は無線機筐体 B1に接続されている。また、同軸ケーブル CA laの中心導体は反射電力検出部 102aに接続されている。

[0061] 受信用アンテナ素子 RAlaの一端は、可変容量コンデンサ VC3aを介して導体からなる無線機筐体 B1に接続され、また、可変容量コンデンサ VC4aを介して不平衡型給電線路である同軸ケーブル CA2aの中心導体に接続されている。なお、同軸ケーブル CA2aの接地導体は無線機筐体 B1に接続されている。同軸ケーブル CA2aの中心導体は受信電力検出部 103aに接続されている。

[0062] 無線送信部 101aは無線送信部 101と、反射電力検出部 102aは反射電力検出部

102とそれぞれ同じ構成であり、受信電力検出部 103aは受信電力検出部 103と、受信無線部 104aは受信無線部 104とそれぞれ同じ構成である。なお、反射電力検出部 102aが検出した値を gtaとし、受信電力検出部 103aが検出した値を graとする。また、送信用アンテナ素子 TA1と受信用アンテナ素子 RA1との組合せが用レ、る周波数帯と、送信用アンテナ素子 TAlaと受信用アンテナ素子 RAlaとの組合せが用いる周波数帯とは異なるものとする。

[0063] 記憶部 701は、送信用アンテナ素子 TA1及び TAlaに接続された可変容量コンデンサの容量値と、受信用アンテナ素子 RA1及び RAlaに接続された可変容量コンデンサの容量値とが、アンテナ素子と人体との距離に対応付けて記憶されている。また、各可変容量コンデンサの容量初期値が記憶されてレ、る。

[0064] 適応制御部 702は、反射電力検出部 102及び 102aで検出された検出値 gt及び gt aを測定し、測定結果に基づいて、記憶部 701から容量値を読み出し、読み出した容量値を初期値として反射電力が最小となるように可変容量コンデンサを適応的に制御する。また、受信電力検出部 103及び 103aで検出された検出値 gr及び graを測定し、測定結果に基づいて、記憶部 701から容量値を読み出し、読み出した値を初期値として受信電力が最大となるように可変容量コンデンサを適応的に制御する。

[0065] このように本実施の形態によれば、送信用アンテナ素子と受信用アンテナ素子との組を複数設け、それぞれの組が異なる周波数に対応する場合において、アンテナ素子と人体との距離が変動し、インピーダンスのずれが生じた場合でも、短時間でインピーダンス整合状態とすることができるので、インピーダンスの不整合による電力損失を低減し、良好な通話品質を確保することができる。

[0066] (他の実施の形態）

図 10は、本発明の他の実施の形態に係るアンテナ整合装置を示す構成図である。ただし、図 10が図 3と共通する部分は、図 3と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。図 10が図 3と異なる点は、可変容量コンデンサを複数のキャパシタと切り替えスィッチとを備える容量切替部に変更した点である。

[0067] 整合手段としての容量切替部 801は、異なる容量値 Cptl— CptNのキャパシタを複数備えており、切替スィッチを制御することにより接続するキャパシタを切り替える。なお、容量切替部 802 804も同様である。

[0068] 本実施の形態は、上述した実施の形態 1一 3に適応することができ、容量切替部 80 1一 804は適応制御部によって制御される。 [0069] なお、上述した各実施の形態において、アンテナ素子はへリカルアンテナを用いても、ホイップアンテナを用いてもよい。また、それぞれのアンテナ素子は異なる共振周波数を有していてもよい。

[0070] また、上述した各実施の形態において、反射電力検出部は反射信号の電力を検出したが、本発明はこれに限らず、反射信号、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出するようにしてもよい。

[0071] また、上述した各実施の形態では、適応制御部が、反射電力検出部により検出された値が小さくなり、または、受信電力検出部により検出された値が大きくなるように可変容量素子を適応制御する際、複数のアンテナ素子のうちいずれかについて適応制御処理を完了し、そのときの制御情報に対応する他の制御情報を記憶部から読み出し、読み出した制御情報を用いて、他のアンテナ素子の可変容量素子を適応制御すると説明したが、本発明はこれに限らず、広ぐ記憶部に記憶された制御情報を用いて、インピーダンス整合状態となるように可変容量素子を適応制御することを含むものである。

[0072] 本発明のアンテナ整合装置の第 1の態様は、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子にそれぞれ接続され、インピーダンスの調整を行う整合手段と、前記アンテナ素子に給電したときに反射される信号、反射係数、電圧定在波比のうちいずれかを検出する第 1検出手段と、前記アンテナ素子で受信された信号を検出する第 2検出手段と、前記整合手段の制御情報を人体とアンテナ素子との距離に対応付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された制御情報を用いて、インピーダンス整合状態となるように前記整合手段を適応制御する制御手段と、を具備する構成を採る。

[0073] 本発明のアンテナ整合装置の第 2の態様は、上記構成において、前記制御手段が、前記第 1検出手段により検出された値が小さくなり、または、前記第 2検出手段により検出された値が大きくなるように前記整合手段を適応制御する際、前記複数のアンテナ素子のうちいずれかについて適応制御処理を完了し、そのときの制御情報に対応する他の制御情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した制御情報を用いて、他のアンテナ素子の整合手段を適応制御する構成を採る。 [0074] 本発明のアンテナ整合装置の第 3の態様は、上記構成において、前記制御手段が、前記第 1検出手段によって検出された反射信号を含む関数の所定の乗数倍で表された送信用評価関数と、前記第 2検出手段によって検出された受信信号を含む関数の所定の乗数倍で表された受信用評価関数とに基づいて、前記整合手段を適応制御する構成を採る。

[0075] これらの構成によれば、第 1検出手段及び第 2検出手段では、インピーダンスが整合か不整合力、を検出しており、通話状態など人体近接時にインピーダンスが不整合となっているときには、複数のアンテナのうちいずれかについて整合手段を適応制御することにより、インピーダンス整合状態とし、そのときの制御情報に対応する他の制御情報を用いて他のアンテナの整合手段を適応制御することにより、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

[0076] 本発明のアンテナ整合装置の第 4の態様は、上記構成において、前記記憶手段が、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピーダンス整合状態となる制御情報と、アンテナ素子が人体に近接していないときにインピーダンス整合状態となる制御情報とを予め記憶し、前記制御手段が、前記記憶手段に記憶されたレ、ずれかの制御情報を初期制御情報として適応制御処理を開始する構成を採る。

[0077] この構成によれば、アンテナ素子が人体に近接しているか否かに応じて、初期制御情報を選択的に用いることにより、インピーダンスのずれが小さい状態で適応制御処理を開始することになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮すること力 Sできる。

[0078] 本発明のアンテナ整合装置の第 5の態様は、上記構成において、アンテナ素子が人体に近接しているか否かの情報がユーザにより前記制御手段に入力される入力手段を具備する構成を採る。

[0079] この構成によれば、アンテナ素子が人体に近接しているか否かの情報がユーザにより入力される入力手段を設けることにより、アンテナ素子が人体に近接しているか否力、を判断するための回路を設ける必要がなぐ簡易な回路構成とすることができる。

[0080] 本発明のアンテナ整合装置の第 6の態様は、上記構成において、前記整合手段を可変容量コンデンサとし、制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とする構成を採る。

[0081] 本発明のアンテナ整合装置の第 7の態様は、上記構成において、前記整合手段を可変容量ダイオードとし、制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧とする構成を採る。

[0082] これらの構成によれば、整合手段を可変容量コンデンサや可変容量ダイオードとし、容量値や制御電圧でそれぞれ制御することにより、インピーダンス整合状態とすること力 Sできる。

[0083] 本発明のアンテナ整合装置の第 8の態様は、上記構成において、前記整合手段が

、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段と、を具備する構成を採る。

[0084] この構成によれば、容量の異なる複数のキャパシタを選択的に切り替えることにより

、インピーダンス整合状態とすることができる。

[0085] 本発明のアンテナ整合装置の第 9の態様は、上記構成において、前記アンテナ素子はそれぞれ異なる共振周波数を有する構成を採る。

[0086] この構成によれば、アンテナ素子の共振周波数をそれぞれ送信周波数、受信周波数に設定しておけば、送信と受信の周波数が異なる場合でも、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。

[0087] 本発明のアンテナ整合装置の第 10の態様は、上記構成において、前記制御手段力送信スロット及び受信スロット以外のタイミングスロット内で適応制御処理を行う構成を採る。

[0088] この構成によれば、送信スロット及び受信スロットで適応制御処理を行う場合に比ベ、通話品質に与える影響を低減することができると共に、適応制御処理を高速に行う必要性が低いので、演算に要する処理負担を低減することができる。

[0089] 本明細書は、 2003年 8月 14日出願の特願 2003— 293514に基づくものである。この内容をここに含めておく。

産業上の利用可能性本発明にかかるアンテナ整合装置は、携帯電話等に搭載されるアンテナ装置が、人体近接時に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、インピーダンスの不整合による電力損失を低減するという効果を有し、携帯電話機等の無線通信装置に適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のアンテナ素子と、

前記アンテナ素子にそれぞれ接続され、インピーダンスの調整を行う整合手段と、前記アンテナ素子に給電したときに反射される信号、反射係数、電圧定在波比のうちいずれかを検出する第 1検出手段と、

前記アンテナ素子で受信された信号を検出する第 2検出手段と、

前記整合手段の制御情報を人体とアンテナ素子との距離に対応付けて記憶する記憶手段と、

前記記憶手段に記憶された制御情報を用いて、インピーダンス整合状態となるように前記整合手段を適応制御する制御手段と、

を具備するアンテナ整合装置。

[2] 前記制御手段は、前記第 1検出手段により検出された値が小さくなり、または、前記第 2検出手段により検出された値が大きくなるように前記整合手段を適応制御する際、前記複数のアンテナ素子のうちいずれかについて適応制御処理を完了し、そのときの制御情報に対応する他の制御情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した制御情報を用いて、他のアンテナ素子の整合手段を適応制御する請求項 1に記載のアンテナ整合装置。

[3] 前記制御手段は、前記第 1検出手段によって検出された反射信号を含む関数の所定の乗数倍で表された送信用評価関数と、前記第 2検出手段によって検出された受信信号を含む関数の所定の乗数倍で表された受信用評価関数とに基づいて、前記整合手段を適応制御する請求項 1に記載のアンテナ整合装置。

[4] 前記記憶手段は、アンテナ素子が人体に近接しているときにインピーダンス整合状態となる制御情報と、アンテナ素子が人体に近接していないときにインピーダンス整合状態となる制御情報とを予め記憶し、

前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として適応制御処理を開始する請求項 1に記載のアンテナ整合装置。

[5] アンテナ素子が人体に近接しているか否かの情報がユーザにより前記制御手段に入力される入力手段を具備する請求項 4に記載のアンテナ整合装置。

[6] 前記整合手段を可変容量コンデンサとし、制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とする請求項 1に記載のアンテナ整合装置。

[7] 前記整合手段を可変容量ダイオードとし、制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧とする請求項 1に記載のアンテナ整合装置。

[8] 前記整合手段は、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスィッチ手段と、を具備する請求項 1に記載のアンテナ整合装置。

[9] 前記アンテナ素子はそれぞれ異なる共振周波数を有する請求項 1に記載のアンテナ整合装置。

[10] 前記制御手段は、送信スロット及び受信スロット以外のタイミングスロット内で適応制御処理を行う請求項 1に記載のアンテナ整合装置。