WO2006033199A1

WO2006033199A1 - 平面アンテナ装置

Info

Publication number: WO2006033199A1
Application number: PCT/JP2005/013381
Authority: WO
Inventors: Tsukasa Takahashi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2006-03-30
Also published as: JP2006093990A

Abstract

　通話状態など人体近接時のインピーダンス不整合損失を短時間に軽減し、携帯電話等に応用できる平面アンテナ装置を提供する。　平面アンテナ素子１０１は、アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第１可変容量素子手段１０２を介して地板１０４に接続されている。平面アンテナ素子１０１は、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第２可変容量素子手段１０３を介して地板１０４に接続されている。平面アンテナ素子１０１は、給電部１０５において、給電線１０６に接続されている。第１可変容量素子手段１０２と第２可変容量素子手段１０３の容量値を制御することによって、通話状態などの人体近接時にずれた共振周波数を使用周波数に調整し、不整合損失を軽減し、良好な通信品質を確保できる。

Description

明細書

平面アンテナ装置

技術分野

[0001] 本発明は、平面アンテナ装置に係り、例えば、携帯電話機等の無線通信装置に適用して好適な平面アンテナ装置に関する。

背景技術

[0002] 図 11は、従来例として、携帯電話機等に用いられる板状逆 Fアンテナを示している

。この板状逆 Fアンテナは、平面状のアンテナ素子 1101と、給電線 1102が給電部 1

105にお!/ヽて接続されて!、る。

[0003] また、この板状逆 Fアンテナは、アンテナ素子 1101を地板 1104に接地するショートスタブ 1103を備えている。この板状逆 Fアンテナは、アンテナ素子 1101の周囲長により共振周波数が定まり、アンテナ素子 1101の縦の長さ (W)と横の長さ (L)との和力波長の 1Z4となる周波数で共振する。

[0004] 即ち、アンテナ素子 1101の周囲長が波長の 1Z2となる周波数で共振する。通常、使用周波数において、自由空間で共振するようにアンテナ寸法が決定される。

一例として、自由空間におけるアンテナの VSWRの周波数特性を、図 12に示している。

[0005] なお、 VSWRとは電圧定在波比の略で、この値が小さいほど次段の回路へ効率よく電力を伝送することができる。また、 VSWRの最小値は 1である。ここでは、使用周波数を 600MHzとし、使用周波数において VSWRが約 1. 1となっている。

[0006] 通話状態の場合、アンテナ素子と人体との距離が近ぐ使用周波数においてインピ一ダンスが整合状態からずれ、不整合状態となり不整合損失が増大し、通話品質が大幅に劣化する、という不具合が起きる。

[0007] 図 13、図 14はそれぞれ携帯電話機における通話状態を人体の正面力も示した図と、横力示した図である。

通話状態とは、携帯電話機の筐体 1304 (または 1402)を手で保持し、レシ一からの音が聞こえるように筐体に開けられたレシーバ音孔部 1306を耳に当て、マイクへ音が到達しやす!/、ように筐体に開けられたマイク音孔部 1307が口元に来るように、筐体 1304 (または 1402)を地面に垂直方向から 60° 傾けた状態のことである。

[0008] また、アンテナと人体との距離とは、通話状態において、アンテナの給電部と耳を含む人体頭部の最も近い距離のことで、図 13において、人体との距離は Spと示している部分である。

[0009] 図 15は、従来のアンテナの通話状態における VSWRの周波数特性を示している。

アンテナの共振周波数が使用周波数からずれ、使用周波数における VSWRが約 21 となっている。特許文献 1は、ずれた共振周波数を使用周波数に一致させる方法を開示している。

特許文献 1：特開平 9— 307344号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] し力しながら、特許文献 1では、共振周波数における VSWRが大きくずれた場合、

VSWRを自由空間と同等に小さく戻すことができず、不整合損失が解消されずに通話品質が劣化する、という不具合が生じる。

[0011] 一例として、図 16は、特許文献 1で開示された方法を適用した場合のアンテナの V

SWRの周波数特性を示している。使用周波数における VSWRは約 3. 2であり、比較的高くなつている。

[0012] 本発明の目的は、以上の課題を解決し、携帯電話機等の無線通信機においても、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、インピーダンス不整合による電力損失を軽減できるアンテナ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明の平面アンテナ装置は、平面状のアンテナ素子を具備し、前記アンテナ素子の周囲長に基づいて共振周波数が定まる平面アンテナにおいて、前記アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数を制御する第 1可変容量素子手段と、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第 2可変容量素子手段と、を備えて！/ヽる。

[0014] ここで、前記アンテナ素子力の受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された値が最大となるように前記第 1可変容量素子手段と前記第 2可変容量素子手段を制御する制御手段と、を備えるのが好ましい。

[0015] また、前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された値が最小となるように前記第 1可変容量素子手段と前記第 2可変容量素子手段を制御する制御手段と、を備えるのが好まし、。

[0016] また、前記アンテナ素子力の受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する第 1検出手段と、前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する第 2検出手段と、前記第 1検出手段により検出された値が最大となるように、また、前記第 2検出手段により検出された値が最小となるように、第 1可変容量素子手段と第 2可変容量素子手段を制御する制御手段と、を備えるのが好まし、。

[0017] 本発明によれば、検出手段では、インピーダンスが整合か不整合かを検出しており、インピーダンスが不整合となっているときには、可変容量素子手段を制御する。第 1 可変容量手段により主に共振周波数を制御でき、第 2可変容量手段により主に共振周波数における電圧定在波比を制御できる。これらを組み合わせて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。

[0018] また、前記アンテナ素子が整合状態となる第 1可変容量素子と第 2可変容量素子の容量値またはその容量値を与える電圧を記憶した記憶手段を備え、前記制御手段により、第 1可変容量素子手段と第 2可変容量素子手段を制御する際に、前記記憶手段力読み出した制御情報を用いて制御を行なうことが好まし、。

[0019] 本発明によれば、インピーダンスが不整合となっているときには、前記記憶手段から読み出した制御情報を用いて可変容量素子手段を制御することにより、短時間にインピーダンス整合状態とすることができ、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。

[0020] また、前記制御手段が、前記第 1検出手段または第 2検出手段により検出されたいずれかの値の制御処理を完了し、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、他方の検出手段により検出された値の制御を行なうことが好ま、。

[0021] また、前記記憶手段が、人体との距離に対して前記アンテナ素子力インピーダンス整合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 V、ずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始するのが好まし、。

[0022] この場合は、インピーダンスのずれが小さい状態で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できる。

[0023] また、前記アンテナ素子がどのような状態にある力または、前記アンテナ素子と人体との距離の情報がユーザーにより前記制御手段に入力される入力手段を具備するのが好ましい。

[0024] この構成によれば、ユーザーにより入力された情報に対応する、記憶手段に予め記憶された初期値を読み出すことにより、インピーダンスのずれが小さい状態で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できる。

[0025] また、本発明の平面アンテナ装置は、前記構成において、前記可変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のが好ましい。

また、前記可変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のが好ましヽ。

[0026] この構成によれば、可変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、簡易にインピーダンス整合状態とすることができる。

[0027] また、前記可変整合手段が、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ィッチ手段と、を具備するのが好ましい。

[0028] 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、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索するので、短時間でインピーダンス整合状態とすることができる。発明の効果

[0029] 以上のように、本発明の平面アンテナ装置によれば、平面アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第 1可変容量素子手段を平面アンテナ素子と地板間に装荷し、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第 2可変容量素子手段を平面アンテナ素子と地板間に装荷し、インピーダンス整合状態となるように第 1可変容量素子、第 2可変容量素子の容量値をそれぞれ制御することによつて、通話状態で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。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]本発明の第 1実施形態に示す平面アンテナの構成図

[図 2]本発明の第 1実施形態に示す第 1可変容量素子による調整後の VSWRの周波数特性を示す図

[図 3]本発明の第 1実施形態に示す第 2可変容量素子による調整後の VSWRの周波数特性を示す図

[図 4]本発明の第 1実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図

[図 5]本発明の第 1実施形態に示す第 1、第 2可変容量素子による調整後の通話状態における VSWRの周波数特性を示す図

[図 6]本発明の第 2実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図

[図 7]本発明の第 3実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図

[図 8]本発明の第 3実施形態に示す記憶部に記憶された、アンテナと人体との距離に対して整合する可変容量の容量値のテーブルを示す図

[図 9]本発明の第 4実施形態に示す平面アンテナ装置の回路ブロック構成図

[図 10]本発明の第 5実施形態に示す平面アンテナの構成図

[図 11]従来の平面アンテナの構成図

[図 12]従来の平面アンテナの自由空間における VSWRの周波数特性を示す図圆 13]通話状態を人体の正面力も示した図

圆 14]通話状態を人体の横力も示した図

[図 15]従来の平面アンテナの通話状態における VSWRの周波数特性を示す図 [図 16]従来の平面アンテナの通話状態において、特許文献 1で開示された方法を適用した後の VSWRの周波数特性を示す図

符号の説明

101 平面アンテナ素子

102 第 1可変容量素子手段

103 第 2可変容量素子手段

104 地板

105 給電部

106 給電線

401 平面アンテナ

402 受信電力検出部

403 無線受信部

404 制御部

602 反射電力検出部

603 無線送信部

604 制御部

702 スィッチ

703 反射電力検出部

704 無線送信部

705 受信電力検出部

706 無線受信部

707 制御部

708 記憶部

902 スィッチ

903 反射電力検出部 904 無線送信部

905 受信電力検出部

906 無線受信部

907 制御部

908 記憶部

909 入力部

1001 平面アンテナ素子

1002 第 1可変容量素子手

1003 第 2可変容量素子手

1004 地板

1005 給電部

1006 給電線

1007 キヤノンタ

1008 スィッチ

1009 キャパシタ

1010 スィッチ

1101 平面アンテナ素子

1102 給電線

1103 ショートスタブ

1104 地板

1105 給電部

1301 平面アンテナ素子

1302 給電線

1303 ショートスタブ

1304 筐体

1305 給電部

1306 レシーバ音孔部

1307 マイク音孔部 1401 平面アンテナ素子

1402 筐体

Ctl 送信周波数における第 1可変容量素子の容量

Crl 受信周波数における第 1可変容量素子の容量

Ct2 送信周波数における第 2可変容量素子の容量

Cr2 受信周波数における第 2可変容量素子の容量

Ctl l〜CtlN 送信周波数における第 1可変容量素子の容量

Crl l〜CrlN 受信周波数における第 1可変容量素子の容量

Ct21〜Ct2N 送信周波数における第 2可変容量素子の容量

Cr21〜Cr2N 受信周波数における第 2可変容量素子の容量

C11〜C1N 第 1可変容量部における複数キャパシタ

C21〜C2N 第 2可変容量部における複数キャパシタ

W 板状逆 Fアンテナの幅

L 板状逆 Fアンテナの長さ

Sp アンテナと人体との距離

発明を実施するための最良の形態

[0032] 以下、本発明に係る平面アンテナ装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

[0033] <第 1の実施形態 >

本発明の第 1の実施形態について、図 1から図 5、及び図 15を参照して説明する。図 1は、本発明に係る第 1の実施形態に用いられる平面アンテナの構成を示す図である。

[0034] 図 1において、平面アンテナ素子 101は、アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第 1可変容量素子手段 102を介して地板 104に接続されている。

[0035] また、平面アンテナ素子 101は、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第 2可変容量素子手段 103を介して地板 104に接続されている。更に、平面アンテナ素子 101は、給電部 1 05【こお!ヽて、給電線 106【こ接続されて!ヽる。

[0036] ここで、上記の可変容量素子によるインピーダンスの動作を説明する。ここでは、使用周波数を 600MHzとしている。自由空間においては、図 12のように、使用周波数における VSWRが約 1. 1とインピーダンス整合して!/、る。

[0037] この状態から、通話状態にすると、人体近接によって、図 15のように、共振周波数力 S約 524MHzとなり、使用周波数におけるアンテナの VSWRが約 21と大きくなる。このとき、第 1可変容量素子手段 102を調整することによって、図 2のように、共振周波数を調整できる。

[0038] また、共振周波数は、約 524MHzから 600MHzとなっている。さらに、第 2可変容量素子手段 103を調整することによって、図 3のように、共振周波数も少し変化する力主に共振周波数における電圧定在波比を小さくすることができる。

[0039] 図 3において、共振周波数における VSWRは約 3. 3力約 1. 0となっている。これらの可変容量素子を組み合わせて調整することにより、使用周波数におけるアンテナの VSWRを小さくし、アンテナの不整合損失を軽減することができる。

[0040] 図 4は、本発明に係る第 1の実施形態である平面アンテナ装置の回路ブロック構成を示す図である。図 1で示した平面アンテナ素子 101は、受信電力検出部 402を介して無線受信部 403に接続されている。また、制御部 404は、受信電力検出部 402 に接続されている。

[0041] 無線受信部 403は、平面アンテナ 401で受信された受信用周波数 frの信号に AZ D変換、復調、復号等の受信処理を行なう。受信電力検出部 402は、平面アンテナ 4 01で受信した受信用周波数 frの信号の電力を検出し、受信電力を検波した電圧値を制御部 404に出力する。

[0042] 制御部 404は、受信電力検出部 402から出力された受信信号の電力を検波した電圧値を測定し、電圧値が最大になるように、図 1における第 1可変容量素子手段 102 と第 2可変容量素子手段 103の容量値 Crl、 Cr2を制御する。これにより、平面アンテナ素子 101につ、て、インピーダンス整合をとることができる。

[0043] 次に、制御部 404における処理手順について説明する。

(1)受信電力検出部 402で検出された受信電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部 404に送る。

(2)制御部 404において、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値 Crl、 Cr2を変化させて、第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値 Crl、 Cr2を設定する。

(3)上記の（1)〜（2)を繰り返して、受信電力検出部 402で検出された電圧値が最大となるように、制御部 404において制御処理を行なう。

(4)受信時の受信周波数 frにおける制御処理が完了する。このとき、受信周波数 fr において、インピーダンス整合状態になる。

[0044] このように、本実施の形態によれば、制御部 404における処理を行なうことにより、図 5のように、受信時において、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態の受信時において、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、良好な通信品質を確保することができる。

[0045] <第 2の実施形態 >

本発明の第 2の実施形態について、図 1、図 6を用いて説明する。図 6は、本発明に係る第 2の実施形態である平面アンテナ装置の回路ブロック構成を示す図である。なお、以下の説明においては、第 1の実施形態と同一の部分には、同一の符号を付けて詳細な説明を省略する。

[0046] 図 1で示した平面アンテナ素子 101は、反射電力検出部 602を介して無線送信部 603に接続されている。また、制御部 604は、反射電力検出部 602に接続されている

[0047] 無線送信部 603は、通信相手に送信する信号に符号化、変調、 DZA変換等の送信処理を行な!/ヽ、送信処理後の信号を反射電力検出部 602を介して平面アンテナ素子 101から送信周波数 ftの電波として送信する。

[0048] 反射電力検出部 602は、内部に方向性結合器を含んでおり、送信時に平面アンテナ素子 101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方向性結合器によって分岐し、反射電力を検波した電圧値を測定する。測定した電圧値は制御部 604に出力される。

[0049] 制御部 604は、反射電力検出部 602から出力された反射信号の電力を検波した電圧値を測定し、電圧値が最小になるように、図 1における第 1可変容量素子手段 102 と第 2可変容量素子手段の容量値 Ctl、 Ct2を制御する。これにより、平面アンテナ素子 101につ、て、インピーダンス整合をとることができる。

[0050] 次に、制御部 604における処理手順について説明する。

(1)反射電力検出部 602で検出された反射電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部 604に送る。

(2)制御部 604において、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値 Ctl、 Ct2を変化させて、第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値 Ctl、 Ct2を設定する。

(3)上記の（1)〜（2)を繰り返して、反射電力検出部 602で検出された電圧値が最小となるように、制御部 604において制御処理を行なう。

(4)送信時の送信周波数 ftにおける制御処理が完了する。このとき、送信周波数 ft において、インピーダンス整合状態になる。

[0051] このように、本実施の形態によれば、制御部 604における処理を行なうことにより、送信時において、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態の送信時において、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、良好な通信品質を確保することができる。

[0052] <第 3の実施形態 >

本発明の第 3の実施形態について、図 1、図 7、図 8を用いて説明する。図 7は、本発明に係る第 3の実施形態である平面アンテナ装置の回路構成を示すブロック図である。

[0053] 図 1で示した平面アンテナ素子 101は、切り替えスィッチ 702に接続されている。切り替えスィッチ 702は、送信時には反射電力検出部 703を介して無線送信部 704〖こ、受信時には受信電力検出部 705を介して無線受信部 706に接続されるように切り替えられる。制御部 707は反射電力検出部 703と受信電力検出部 705と記憶部 708 に接続されている。

[0054] 無線送信部 704は、通信相手に送信する信号に符号化、変調、 DZA変換等の送信処理を行ない、送信処理後の信号を反射電力検出部 703、切り替えスィッチ 702 を介して平面アンテナ素子 101から送信周波数 ftの電波として送信する。

[0055] 反射電力検出部 703は、内部に方向性結合器を含んでおり、送信時に平面アンテナ素子 101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方向性結合器によって分岐し、反射電力を検波した電圧値を測定する。測定した電圧値は、制御部 707に出力される。

[0056] 受信電力検出部 705は、平面アンテナ素子 101で受信した受信用周波数 frの信号の電力を検出し、受信電力を検波した電圧値を制御部 707に出力する。無線受信部 706は、平面アンテナ素子 101で受信された受信用周波数 frの信号に AZD変換、復調、復号等の受信処理を行なう。

[0057] 記憶部 708は、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、図 1における第 1可変容量素子手段 102と第 2可変容量素子手段 103の容量値 (制御情報）が予め記憶されている。

[0058] また、第 1可変容量素子、第 2可変容量素子の容量値の初期値が記憶されている。

初期値の一例として、自由空間においてインピーダンス整合する、図 1における第 1 可変容量素子手段 102と第 2可変容量素子手段 103の容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。

[0059] 制御部 707は、反射電力検出部 703から出力された反射電力を検波した電圧値を測定、測定結果に基づいて、記憶部 708からの容量値を初期値として反射電力を検波した電圧値が最小となるように、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2 可変容量素子手段 103の値 Ctl、 Ct2を制御する。

[0060] また、受信電力検出部 705から出力された受信信号の電力を検波した電圧値を測定し、測定結果に基づいて、記憶部 708からの容量値を初期値として受信電力を検波した電圧値が最大となるように、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2 可変容量素子手段 103の値 Crl、 Cr2を制御する。これにより、平面アンテナ素子 1 01につ、て、インピーダンス整合をとることができる。

[0061] ここで、記憶部 708についてさらに具体的に説明する。図 8は、記憶部 708に記憶された人体との距離に対してインピーダンス整合する可変容量素子の容量値のテーブルを示す図である。 [0062] 送信周波数 ftにおいて、人体との距離に対してインピーダンス整合する、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値が記憶されている。また、受信周波数 frにおいて、同様にインピーダンス整合する、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値が予め記憶されている。

[0063] ここでは、送信周波数 ftにおける第 1可変容量素子手段 102の容量を Ctl、第 2可変容量素子手段 103の容量を Ct2、受信周波数 frにおける第 1可変容量素子手段 1 02の容量を Crl、第 2可変容量素子手段 103の容量を Cr2としている。

[0064] 次に、制御部 707における処理手順について説明する。

(1)送信時には記憶部 708から送信初期値を読み出して、第 1可変容量素子値 Ct 1及び第 2可変容量素子値 Ct2を設定する。

(2)この状態で、反射電力検出部 703で反射電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部 707に送る。

(3)制御部 707において、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値を変化させて、第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値 Ctl、 Ct2を設定する。

(4)上記（2)〜（3)を繰り返して、反射電力検出部 703で反射電力を検波した電圧値が最小となるように、制御部 707にお、て制御処理を行なう。

(5)送信時の送信周波数 ftにおける制御処理が完了する。このとき、送信周波数 ft において、インピーダンス整合状態になる。図 8より、送信周波数 ftにおける最適容量値に対応する人体との距離が存在し、受信時にはその人体との距離の受信周波数 frにおける容量値を読み出し、受信初期値として、第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値 Crl、 Cr2を設定する。

(6)この状態で、受信電力検出部 705で受信電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部 707に送る。

(7)制御部 707において、図 1における第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値を変化させて、第 1可変容量素子手段 102及び第 2可変容量素子手段 103の容量値 Crl、 Cr2を設定する。 (8)上記の（6)〜（7)を繰り返して、受信電力検出部 705で受信電力を検波した電圧値が最大となるように、制御部 707において制御処理を行なう。

(9)受信時の受信周波数 frにおける制御処理が完了する。このとき、受信周波数 fr において、インピーダンス整合状態になる。

[0065] このように、本実施の形態によれば、制御部 707における処理を行なうことにより、送信時及び受信時において、インピーダンス整合状態になる。これにより、通話状態の送信時及び受信時において、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、良好な通信品質を確保することができる。

[0066] さらに、以前の処理方法では最適値との差が大きい初期値力制御処理を始めることになり、インピーダンス整合するまでに多くの処理時間を費やしていたが、送信周波数 ftにおいてインピーダンス整合状態としたときの容量値に対応する受信周波数 f rにおける容量値を、受信時における制御処理の初期値とすることにより、最適値との差が小さい初期値力制御処理を始めることになり、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ができる。

[0067] なお、上述の説明では、送信時の制御処理をした後で、受信時の制御処理を行なつているが、逆に、受信時の制御処理をした後で、送信時の制御処理を行なってもよい。

[0068] <第 4の実施形態 >

本発明の第 4の実施形態について、図 1、図 9を用いて説明する。図 9は、本発明に係る第 4の実施形態である平面アンテナ装置の回路構成を示すブロック図である。

[0069] 平面アンテナ素子 101は、切り替えスィッチ 902に接続されている。切り替えスイツチ 902は、送信時には反射電力検出部 903を介して無線送信部 904に、受信時には受信電力検出部 905を介して無線受信部 906に接続されるように切り替えられる。

[0070] 制御部 907は、反射電力検出部 903と、受信電力検出部 905と、記憶部 908と、ュ一ザ一が現在の状態を入力できる入力部 909が接続されている。

[0071] 入力部 909は、スィッチやボタン等を備え、ユーザーがスィッチを切り替えることにより、平面アンテナが自由空間または通話状態のいずれの状態であるかを制御部 907 に通知する。 [0072] 記憶部 908は、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、図 1における第 1可変容量素子手段 102と第 2可変容量素子手段 103の容量値 (制御情報）が予め記憶されている。

[0073] また、記憶部 908には、第 1可変容量素子手段 102、第 2可変容量素子手段 103 の容量値の初期値が記憶されている。初期値の一例として、自由空間または通話状態においてインピーダンス整合する、図 1における第 1可変容量素子手段 102と第 2 可変容量素子手段 103の容量値が記憶される。

[0074] 通話状態の場合の初期値は、複数の被験者による実験で、平面アンテナと人体との距離の平均を取り、その距離に対してインピーダンス整合する容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。

[0075] 制御部 907は、入力部 909から通知された内容に応じて、記憶部 908に記憶された容量値を読み出し、読み出した容量値を初期値として制御に用いる。なお、制御部 907における処理は、実施の形態 3と同様なので、その詳しい説明は省略する。

[0076] このように本実施の形態によれば、通話状態にお!、てインピーダンス整合となる容量を初期値として予め用意し、状態に応じて初期値を選択し、選択した初期値を用いて制御処理を行なうことにより最適値との差が小さい初期値力制御処理を始めることになり、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。

[0077] <第 5の実施形態 >

本発明の第 5の実施形態について、図 10を用いて説明する。図 10において、平面アンテナ素子 1001は、アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、主に共振周波数を制御する第 1可変容量素子手段 1002として、異なる容量値 C1 1〜C1Nを持つ複数のキャパシタ 1007と切り替えスィッチ 1008を介して地板 1004 に接続されている。

[0078] また、平面アンテナ素子 1001は、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第 2可変容量素子手段 1003として、異なる容量値 C21〜C2Nを持つ複数のキャパシタ 1009と切り替えスィッチ 1010を介して地板 1004に接続されている。

[0079] また、平面アンテナ素子 1001は、給電部 1005において、給電線 1006に接続されている。なお、ここでは、オンする切り替えスィッチが制御情報に相当する。

[0080] 第 5実施形態の平面アンテナ素子における回路構成は、可変容量素子として複数のキャパシタと切り替えスィッチを用いた平面アンテナを用いて、ること以外は、実施の形態 3と同様なので、その詳しい説明は省略する。

[0081] また、制御部における処理は、記憶部に予め記憶されている制御情報がオンする切り替えスィッチであること以外は、実施の形態 3と同様なので、その詳しい説明は省略する。

[0082] 上記のように、本実施の形態によれば、平面アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合状態となるオンする切り替えスィッチを記憶部において予め記憶し、制御の際には記憶部力読み出し、切り替えスィッチを制御し、接続するキャパシタを切り替えることによって、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索するので、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。

[0083] 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電力を検波した電圧を検出したが、本発明はこれに限らず、反射電力、反射電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のヽずれかを検出するようにしてもょ、。

[0084] さらに、上述した各実施の形態において、受信時は受信信号の電力を検出したが、本発明はこれに限らず、受信信号、受信感度のいずれかを検出するようにしてもよい。

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、 2004年 9月 22日出願の日本特許出願 No.2004-275466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

[0085] 本発明は、平面アンテナ装置に係り、例えば、携帯電話機等の無線通信装置に適用して好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 平面状のアンテナ素子を具備し、

前記アンテナ素子の周囲長に基づいて共振周波数が定まる平面アンテナにおいて前記アンテナ素子の周縁部で、共振周波数を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数を制御する第 1可変容量素子手段と、共振周波数における電圧定在波比を制御可能な位置に、前記アンテナ素子と地板間に装荷され、主に共振周波数における電圧定在波比を制御する第 2可変容量素子手段と、

を備えた平面アンテナ装置。

[2] 前記アンテナ素子力の受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する検出手段と、

前記検出手段により検出された値が最大となるように前記第 1可変容量素子手段と前記第 2可変容量素子手段を制御する制御手段と、

を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の平面アンテナ装置。

[3] 前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する検出手段と、

前記検出手段により検出された値が最小となるように前記第 1可変容量素子手段と前記第 2可変容量素子手段を制御する制御手段と、

[4] 前記アンテナ素子力の受信信号の受信電力、受信感度のいずれかを検出する第 1検出手段と、

前記アンテナ素子に給電したときに反射される電力、反射された電力を検波した電圧、反射係数、電圧定在波比のいずれかを検出する第 2検出手段と、

前記第 1検出手段により検出された値が最大となるように、また、前記第 2検出手段により検出された値が最小となるように、第 1可変容量素子手段と第 2可変容量素子手段を制御する制御手段と、

[5] 前記アンテナ素子が整合状態となる前記第 1可変容量素子手段と前記第 2可変容量素子手段の容量値またはその容量値を与える電圧を記憶した記憶手段を備え、前記制御手段により、前記第 1可変容量素子手段と前記第 2可変容量素子手段を制御する際に、前記記憶手段から読み出した制御情報を用いて制御を行なうことを特徴とする請求項 2から 4に記載の平面アンテナ装置。

[6] 前記制御手段は、前記第 1検出手段または前記第 2検出手段の一方により検出されたいずれかの値の制御処理を完了し、そのときの前記制御情報に対応する他の前記制御情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した前記制御情報を用いて、前記第 1検出手段又は前記第 2検出手段の他方により検出された値の制御をすることを特徴とする請求項 5に記載の平面アンテナ装置。

[7] 前記記憶手段は、人体との距離に対して前記アンテナ素子が整合状態となる制御情報を予め記憶し、

前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された!、ずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始することを特徴とする請求項 5又は 6に記載の平面アンテナ装置。

[8] 前記アンテナ素子がどのような状態にあるかの情報が、前記制御手段に入力される入力手段を具備することを特徴とする請求項 2から 7のいずれかに記載の平面アンテナ装置。

[9] 前記可変容量素子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ことを特徴とする請求項 2から 8のいずれかに記載の平面アンテナ装置。

[10] 前記可変容量素子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ことを特徴とする請求項 2から 8のいずれかに記載の平面アンテナ装置。

[11] 前記可変容量素子手段は、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、を具備することを特徴とする請求項 2から 8 の!、ずれかに記載の平面アンテナ装置。