WO2005055445A1 - 移動体通信端末装置 - Google Patents

Abstract

　本発明の課題は、アンテナに人体の一部が接触又は近接した際でも、アンテナの送信電力を低下させることなく、通信品質を良好に維持できるようにすることである。 　移動体通信端末装置１の送信機２１は、パワーアンプ２１１と、アンテナ１０とパワーアンプ２１１との間に接続された移相器２１２とを備えて構成される。アンテナ１０の自由空間におけるインピーダンスをパワーアンプ２１１の低出力電力時における出力負荷インピーダンスに整合させておき、アンテナ１０に頭部や指が触れてインピーダンスが増加した場合に、移相器２１２によりアンテナ１０のインピーダンスをパワーアンプ２１１の出力電力値が大きくなる出力負荷インピーダンスへと変化させるように構成する。

Description

明 細 書

移動体通信端末装置

技術分野

[0001] 本発明は、携帯電話機等の移動体通信端末装置に関する。

背景技術

[0002] 携帯電話機等の移動体通信端末装置では、アンテナに使用者の頭部や指等が接 触又は近接した際に、アンテナのインピーダンスが変動してパワーアンプの出力負 荷インピーダンスとの不整合が生じ、アンテナ利得が低下したり、また、人体への電 波吸収によってアンテナ特性が劣化することがある。

[0003] 従来の移動体通信端末装置の構成例を図 6に示す。この従来例の移動体通信端 末装置は、アンテナ 31、デュープレクサ 32、無線送信部 33、無線受信部 34、整合 部 35、方向性結合部 36、検波部 37を備えて構成されている。この構成において、方 向性結合部 36で取り出された反射波を電圧に変換して整合部 35に印加すること〖こ より、デュープレクサ 32からアンテナ 31を見たインピーダンスを一定に保っている（例 えば、特許文献 1参照)。

[0004] し力しながら、上記従来の移動体通信端末装置にあっては、アンテナに使用者の 頭部や指等が接触又は近接した際に、インピーダンスの不整合を検出してアンテナ を整合させることにより、インピーダンス不整合によるアンテナ利得の低下は改善でき ても、電磁波の人体等への吸収によるアンテナ特性の劣化は改善できない。このた め、人体の影響を受けてアンテナ力もの送信電力が低下し、通信品質が低下してし まつことがあった。

[0005] 特許文献 1 :特開平 7— 7357号公報 （段落 [0017]— [0019]、図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アンテナに使用者の頭部や指等が 接触又は近接した際でも、アンテナの送信電力を低下させることなぐ通信品質を良 好に維持することが可能な移動体通信端末装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段

[0007] 本発明の移動体通信端末装置は、電磁波を送信するアンテナと、前記アンテナに 高周波送信信号を供給する送信機とを有する移動体通信端末装置であって、前記 送信機は、送信信号を電力増幅するもので前記アンテナのインピーダンスにより出力 負荷インピーダンスが変化するパワーアンプと、前記パワーアンプと前記アンテナと の間に接続され前記パワーアンプの出力負荷インピーダンスに前記アンテナのイン ピーダンスを整合させる移相器とを備えるものである。

[0008] この構成により、アンテナに使用者等の人体の頭部や指等が接触又は近接してァ ンテナのインピーダンスが無線機の特'性インピーダンスからずれてインピーダンス不 整合が生じた場合などに、パワーアンプの出力負荷インピーダンスがアンテナのイン ピーダンス変化に応じて変化するように構成することにより、アンテナの送信電力の 低下を防ぎ、通信品質を良好に維持することが可能となる。

[0009] また、本発明の一態様として、上記の移動体通信端末装置であって、前記アンテナ の自由空間におけるインピーダンスは、前記パワーアンプの低出力電力時における 出力負荷ィ

ンピーダンスに整合して ヽるものも含まれる。

[0010] この構成により、アンテナの自由空間におけるインピーダンスをパワーアンプの低 出力電力時における出力負荷インピーダンスに整合させておき、アンテナに使用者 等の人体の頭部や指等が接触又は近接してアンテナのインピーダンスが自由空間 におけるインピーダンス力も増加した場合などに、パワーアンプの出力負荷インピー ダンスがアンテナのインピーダンス変化に応じて変化するように構成することにより、 アンテナの送信電力の低下を防ぎ、通信品質を良好に維持することが可能となる。

[0011] また、本発明の一態様として、上記の移動体通信端末装置であって、前記移相器 は、前記アンテナのインピーダンスが増加した際に、前記パワーアンプの出力負荷ィ ンピーダンスを高出力電力時におけるインピーダンスの方向に変化させるものも含ま れる。

[0012] この構成により、アンテナに使用者等の人体の頭部や指等が接触又は近接してァ ンテナのインピーダンスが増加した場合などに、パワーアンプの出力負荷インピーダ ンスが高出力電力時の出力負荷インピーダンス方向へ変化するように構成すること により、パワーアンプ力 アンテナに供給する送信電力を増加させることができるため 、送信電力の低下を防ぎ、良好な通話品質を維持することが可能となる。

[0013] また、本発明の構成では、アンテナとパワーアンプとのインピーダンス不整合を検 出するための方向性結合器等を設ける必要がないため、回路規模を増大させること なぐ通信品質の低下を防止可能である。

発明の効果

[0014] 本発明によれば、アンテナに使用者の頭部や指等が接触又は近接した際でも、ァ ンテナの送信電力を低下させることなぐ通信品質を良好に維持することが可能な移 動体通信端末装置を提供できる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本発明の実施形態を説明するための移動体通信端末装置の概略構成を示す ブロック図

[図 2]本実施形態の移動体通信端末装置におけるパワーアンプの出力負荷インピー ダンスの等出力電力曲線を示すスミス図

[図 3]本実施形態の移動体通信端末装置におけるアンテナのインピーダンスを示す スミス図

[図 4(a)]本実施形態の移動体通信端末装置におけるアンテナインピーダンスを説明 するスミス図

[図 4(b)]本実施形態の移動体通信端末装置における移相器の効果を説明するスミス

[図 5]本実施の形態における移相器の構成図

[図 6]従来の移動体通信端末装置の構成例を示

符号の説明

[0016] 1 移動体通信端末装置

10 アンテナ

20 無線機

21 送信機 22 受信機

211 パワーアンプ

212 移相器

発明を実施するための最良の形態

[0017] 図 1は、本発明の実施形態を説明するための移動体通信端末装置の概略構成を 示すブロック図であり、図 2及び図 3は本実施形態の移動体通信端末装置の動作を 説明するためのスミス図である。本実施形態では、人体頭部に近接して使用する携 帯電話機等に適用可能な移動体通信端末装置の構成例を示す。

[0018] 図 1に示すように、本実施形態の移動体通信端末装置 1は、電磁波を送受信する アンテナ 10と、アンテナ 10に供給する送信高周波信号を生成する送信機 21と、アン テナ 10を介して受信した高周波信号を処理する受信機 22とを備えた無線機 20を有 する構成である。ここで、無線機 20は、送信機 21が送信信号の生成を行う図示しな Vヽ送信回路と接続され、受信機 20が受信信号の再生を行う図示しな ヽ受信回路に 接続される。

[0019] 送信機 21は、前記送信回路に接続され送信信号を増幅するパワーアンプ 211と、 アンテナ 10とパワーアンプ 211との間に接続された移相器 212とを有して構成される 。パワーアンプ 211は、送信回路から送出される送信信号を電力増幅する機能を有 し、図 2のスミス図に示すような出力特性を有するものである。

[0020] 図 2は、パワーアンプ 211の出力負荷インピーダンスの等出力電力曲線を示すスミ ス図であり、出力電力値ごとのパワーアンプ 211からアンテナ 10側を見た出力負荷ィ ンピーダンスが示されている。この図 2において、「35. OdBm」等の記載はパワーァ ンプ 211の出力電力値を示しており、出力負荷インピーダンスによって出力電力値 が変化することが等電力曲線で表されて 、る。

[0021] 移相器 212は、位相を変化させてパワーアンプ 211から見たアンテナ 10のインピー ダンスを調整するものであり、アンテナ 10に使用者の頭部や指等が接触又は近接し てアンテナ 10のインピーダンスが変化した場合に所定のインピーダンスとなるように 移相を変化させる。

[0022] この移相器 212は、誘導リアクタンス素子と容量リアクタンス素子を直列又は並列に 接続して共振回路を構成することにより実現することができる。また、誘導リアクタンス 素子と容量リアクタンス素子を T型又は π型に組み合わせて移相器を構成することに よっても実現できる。さらに、基板上に形成したストリップラインにより移相器を構成す ることち可會である。

[0023] 図 3は、アンテナ 10のインピーダンスを示すスミス図であり、自由空間におけるイン ピーダンスと人体が触れた場合のインピーダンスとが示されている。通常、アンテナ 1 0のインピーダンスは、無線機 20の特性インピーダンスに整合させるのが一般的であ る力 本実施形態では、図 3に示すように、自由空間におけるアンテナ 10のインピー ダンスを、図 2に示すパワーアンプ 211の出力電力が小さいときの出力負荷インピー ダンスとほぼ一致するように合わせ込んで設定する。また、移相器 212を設けることに よって、人体の頭部や指等が触れたときのインピーダンスが、図 2に示すパワーアン プ 211の出力電力が大きいときの出力負荷インピーダンスとほぼ一致するように設定 する。このとき、パワーアンプ 211とアンテナ 10との間に、パワーアンプ 211の出力負 荷インピーダンスを定インピーダンスに保っためのアイソレータなどの部品を設けず、 アンテナ 10のインピーダンスが変化するとパワーアンプ 211の出力負荷インピーダン スも変化するようにする。

[0024] 上記構成により、アンテナ 10に使用者の頭部や指等が接触又は近接してアンテナ 10のインピーダンスが自由空間におけるインピーダンス力 増加した際に、パワーァ ンプ 211の出力負荷インピーダンスが高出力電力時の出力負荷インピーダンスとな るよう〖こ変化する。したがって、アンテナ 10に使用者の頭部や指等が接触又は近接 したときに、アンテナ 10に供給する送信電力を増加させて、良好な通話品質を維持 することが可能となる。

[0025] 次に、上記のように構成された移動体通信端末装置 1において、送信時にアンテナ 10に使用者の頭部や指等が接触又は近接した際の動作を説明する。

[0026] アンテナ 10に使用者の頭部や指等が接触又は近接すると、アンテナ 10の共振周 波数が低下し、アンテナ 10のインピーダンスは高くなり一定方向に遷移する。本実施 形態の送信機 21では、パワーアンプ 211の出力負荷インピーダンスを一定に保つァ イソレータ等の部品を設けていないので、アンテナ 10のインピーダンスの変化は、移 相回路 212を通じてパワーアンプ 211に影響を及ぼし、その出力負荷インピーダンス が変化する。

[0027] このとき、アンテナ 10の給電線路等により位相が変化するため、必ずしもパワーァ ンプ 211の高出力負荷インピーダンスとは一致しないことがある。例えば、図 4 (a)の 様に、アンテナ 10に指が触れた場合にパワーアンプ 211の低出力負荷インピーダン スとなるとアンテナ 10から送信される電力も低下する。そこで、これに対応して本実施 形態では移相器 212を設けてある。移相器 212は、パワーアンプ 211の出力電力値 が大きくなる出力負荷インピーダンスにパワーアンプ 211から見たアンテナ 10のイン ピーダンスが合うように機能する。例えば、図 4 (a)の場合は 180度の移相器とするこ とで図 4 (b)の様になり、アンテナに指が触れた場合に高出力負荷インピーダンスとな る。その結果、パワーアンプ 211の出力電力値が増え、アンテナ 10の送信電力が増 加する。図 5に移相器の構成例を示す。図 5では集中定数により構成した例を挙げた 成されるものなどがある。

[0028] このようにして、アンテナ 10に使用者の頭部や指が触れるなどしてインピーダンス 不整合が生じ、アンテナ 10の効率が劣化した場合でも、パワーアンプ 211の出力電 力値が大きくなるので、アンテナ 10から送信される電力の低下を最小限に抑えること ができ、通話品質の劣化を防ぐことができる。

[0029] 上述したように、本実施形態では、移動体通信端末装置 1の送信機 21を、図示しな V、送信回路に接続されたパワーアンプ 211と、アンテナ 10とパワーアンプ 211との間 に接続された移相器 212とを有する構成とし、移相器 212は、自由空間におけるアン テナ 10のインピーダンスをパワーアンプ 211の低出力電力時における出力負荷イン ピーダンスに予め合わせておき、アンテナ 10のインピーダンスが高くなつた場合に、 ノ ヮ一アンプ 211の出力電力値が大きくなる出力負荷インピーダンスへと変化するよ うに構成する。

[0030] この構成により、通話状態等においてアンテナ 10に使用者の頭部や指等が接触又 は近接してアンテナ効率が劣化した場合に、パワーアンプ 211から見たアンテナ 10 のインピーダンスが高出力時における出力負荷インピーダンスとなるように変化し、パ ヮーアンプ 211の出力電力値を増加させることができる。これによつて、アンテナ 10 力も送信される電力の低下を最小限に抑えることができ、通話品質の劣化を防ぐこと が可能となる。

[0031] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。

本出願は、 2003年 12月 5日出願の日本特許、出願番号 2003-407513に基づくもの であり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0032] 本発明は、アンテナに使用者の頭部や指等が接触又は近接した際でも、アンテナ の送信電力を低下させることなぐ通信品質を良好に維持することが可能となる効果 を有し、携帯電話機等の移動体通信端末装置等に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 電磁波を送信するアンテナと、前記アンテナに高周波送信信号を供給する送信機 とを有する移動体通信端末装置であって、

前記送信機は、送信信号を電力増幅するもので前記アンテナのインピーダンスに より出力負荷インピーダンスが変化するパワーアンプと、前記パワーアンプと前記ァ ンテナとの間に接続され前記パワーアンプの出力負荷インピーダンスに前記アンテ ナのインピーダンスを整合させる移相器とを備える移動体通信端末装置。

[2] 請求項 1に記載の移動体通信端末装置であって、

前記アンテナの自由空間におけるインピーダンスは、前記パワーアンプの低出力 電力時における出力負荷インピーダンスに整合している移動体通信端末装置。

[3] 請求項 1に記載の移動体通信端末装置であって、

前記移相器は、前記アンテナのインピーダンスが増加した際に、前記パワーアンプ の出力負荷インピーダンスを高出力電力時におけるインピーダンスの方向に変化さ せるものである移動体通信端末装置。