JP2001217624A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用状態が変化した場合でも、アンテナの利
得低下を極力防止することができる無線通信装置を提供
する。 【解決手段】 制御回路８は、タッチセンサにより筐体
２が使用者の手によって把持されたことが検出される
と、アンテナ７を、自由空間に合わせてインピーダンス
整合を行ったマッチング回路１７より、その状態に合わ
せてインピーダンス整合を行ったマッチング回路１８に
接続するようにスイッチ１５及び１６を切り替える。ま
た、音声処理部によって使用者が通話状態にあることが
検出されると、アンテナ７を、その状態に合わせて整合
を行ったマッチング回路１９に接続するようにスイッチ
１５及び１６を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯可能に構成さ
れ、無線信号を用いて通信を行う無線通信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】斯様な無線通信装置たる例えば携帯電話
装置では、より良好な通話状態を確保するために、本体
に例えば２つのアンテナを備え、基地局から送信される
電波を各アンテナによって夫々受信した場合の受信レベ
ルを比較して、その時により高い受信レベルを示した方
のアンテナを用いて通話を行うようにすることが一般に
行われている（ダイバーシティ受信）。そして、このよ
うなアンテナについては、夫々使用周波数帯における受
信利得が最大となるように予めインピーダンスの整合
（マッチング）をとるように調整がなされている。

【０００３】この場合、アンテナのインピーダンスを整
合させる条件としては、主に、自由空間(Free Mode) と
通話状態(Talk Mode) との２つが考えられる。前者の場
合は、携帯電話装置の使用状態が極めて多様であるため
特定の整合条件を想定し難いことから、取り敢えず自由
空間を条件として整合させるものである。また、後者の
場合は、整合条件を通話状態に限定し、使用者が携帯電
話装置の本体を手により把持して頭部に近付けた状態に
おける伝送路のインピーダンスを考慮してアンテナのイ
ンピーダンスを整合させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合、携帯電話装置の実際の使用状態として自由空間に
置かれることは有り得ないため、結果として、どのよう
な使用状態においてもアンテナのインピーダンスの整合
は十分に図られることがない。

【０００５】また、後者の場合は、想定した通話状態に
おけるインピーダンスの整合は十分となるが、想定して
いない他の状態、例えば、携帯電話装置を身に付けて着
信を待受けしている状態や、携帯電話装置を手に持って
発信を行おうとしている状態などでは、整合は不十分と
なってしまう。従って、何れの場合も、アンテナの利得
が低下する状態を招いてしまうという問題があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、使用状態が変化した場合でも、アン
テナの利得低下を極力防止することができる無線通信装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の無線通信
装置によれば、接続切替え手段は、状態検出手段によっ
て本体外部の環境状態の変化が検出された場合に、アン
テナを、変化した環境状態に対応する整合回路に接続す
るように切り替えるので、アンテナのインピーダンス
は、切替え接続された整合回路により、変化した環境状
態に応じて整合するようになる。従って、本体外部の環
境状態が変化した場合に、アンテナのインピーダンスが
不整合となって利得が低下することを極力防止すること
ができ、通信状態を常に良好に維持することができる。

【０００８】請求項２記載の無線通信装置によれば、状
態検出手段としての把持状態検出手段が本体が使用者の
手によって把持された状態を検出すると、接続切替え手
段は、アンテナを対応する整合回路に接続するように切
り替える。

【０００９】即ち、例えばアンテナのインピーダンスが
予め自由空間に対して整合するように調整されている場
合に、無線通信装置の本体を使用者が把持すると伝送路
のインピーダンスに影響を及ぼすため、その状態のまま
ではアンテナのインピーダンスは不整合となってしま
う。従って、接続切替え手段が、アンテナを前記状態に
応じた整合回路に接続するように切り替えることで、ア
ンテナのインピーダンスを状態の変化に応じて整合させ
るように再調整することができる。

【００１０】請求項３記載の無線通信装置によれば、状
態検出手段としての通話状態検出手段が、使用者が通話
状態にあることを検出すると、接続切替え手段は、アン
テナを対応する整合回路に接続するように切り替える。

【００１１】即ち、無線通信装置が、例えば携帯電話装
置のように無線信号による通話が可能に構成されている
場合、使用者は、通話を行う際には本体を手で把持した
上で頭部に近付けるので、上記と同様にアンテナのイン
ピーダンスが他の状態を想定して整合するように調整さ
れているとアンテナのインピーダンスは不整合となって
しまう。従って、アンテナを使用者が通話状態にある場
合に応じた整合回路に接続するように切り替えること
で、アンテナのインピーダンスをその状態の変化に応じ
て整合させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１実施例）以下、本発明の第
１実施例について図１乃至図５を参照して説明する。図
３は、携帯電話装置の外観を示す斜視図である。図３に
おいて、携帯電話装置（無線通信装置）１を構成する筐
体２の正面部には、通話開始キー，通話終了キー，リダ
イヤルキー，「０」〜「９」の数字キー，＊（アスタリ
スク）キー，＃（シャープ）キーやスクロールキーなど
の各種キーからなるキー操作部３，マイク４，スピーカ
５，電話番号などを表示する表示部（ＬＣＤ）６などが
設けられている。そして、筐体（本体）２の上面部に
は、伸縮式のロッドアンテナ（以下、単にアンテナと称
す）７が配置されている。

【００１３】図２は、携帯電話装置１の電気的構成を示
す機能ブロック図である。図２において、携帯電話装置
１は、マイクロコンピュータなどからなる制御回路（接
続切替え手段）８を中心として構成されており、その制
御回路８には、キー操作部３からの操作信号が与えられ
るようになっている。また、制御回路８は、表示部６に
おける表示を制御するようになっている。

【００１４】マイク４に入力された音声信号は、音声処
理部（通話状態検出手段）９に与えられてＡ／Ｄ変換さ
れると、データ変換部１０において、例えばπ／４シフ
トＤＱＰＳＫ(Differential Quadrature Phase Shift K
eying)信号に変換されるようになっている。そして、Ｄ
ＱＰＳＫ信号に変換（デジタル変調）された送信データ
は、送受信部１１に与えられ１．５ＧＨｚ帯の搬送波信
号によって直交変調されると、インピーダンス整合部１
２を介してアンテナ７から電波信号として外部に送信さ
れるようになっている。

【００１５】また、アンテナ７が電波信号を受信した場
合には、受信信号は、送受信部１１及びデータ変換部１
０において復調されて、音声処理部９に与えられる。そ
して、音声処理部９においてＤ／Ａ変換されると、スピ
ーカ５から音声信号として出力されるようになってい
る。

【００１６】制御回路８は、音声処理部９，データ変換
部１０，送受信部１１及びインピーダンス整合部１２の
制御を行うようになっている。一方、送受信部１１から
制御回路８に対しては、着信信号の検出や、送信信号ま
たは受信信号レベルの検出値などの情報が与えられるよ
うになっている。

【００１７】また、携帯電話装置１は、筐体２の内部に
タッチセンサ（把持状態検出手段）１３を備えている。
タッチセンサ１３は、ユーザが携帯電話装置１の筐体２
を手にして把持したか否かを検出するセンサであり、例
えば、筐体２の抵抗値の変化などにより上記検出を行う
ようになっている。そして、タッチセンサ１３の検出信
号は、制御回路８に与えられるようになっている。

【００１８】尚、アンテナ７は携帯電話装置１のメイン
アンテナであり、携帯電話装置１は、ダイバーシティ受
信のためにパターンアンテナや逆Ｆアンテナなどからな
るサブアンテナをも備えているが、図示を省略してい
る。

【００１９】図１は、インピーダンス整合部１２の詳細
な電気的構成を示すものである。送受信部１１は、切替
えスイッチのシンボルで表される共用回路１４を備えて
いる。共用回路１４の固定接点１４ａは送信系の伝送路
に接続されており、固定接点１４ｂは受信系の伝送路に
接続されている。また、可動接点１４ｃは、インピーダ
ンス整合部１２の前段スイッチ（接続切替え手段）１５
の可動接点１５ｄに給電線Ｌを介して接続されている。
そして、送受信部１１の共用回路１４において可動接点
１４ｃの切替えが行われることで、インピーダンス整合
部１２との間で送信系，受信系の信号が伝送されるよう
になっている。

【００２０】インピーダンス整合部１２においては、前
段スイッチ１５と後段スイッチ（接続切替え手段）１６
との間に３つのマッチング回路（整合回路）１７，１８
及び１９が配置されている。前段スイッチ１５及び後段
スイッチ１６は、何れも３つの固定接点１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ及び１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する３点切
替えスイッチであり、マッチング回路１７の両端は固定
接点１５ａ，１６ａに接続され、マッチング回路１８の
両端は固定接点１５ｂ，１６ｂに、マッチング回路１９
の両端は固定接点１５ｃ，１６ｃに接続されている。そ
して、後段スイッチ１６の可動接点１６ｄは、アンテナ
７に接続されている。

【００２１】マッチング回路１７は、携帯電話装置１を
自由空間においた状態でアンテナ７のインピーダンスを
マッチングさせた回路であり、マッチング回路１８は、
携帯電話装置１を使用者が手により把持した状態におい
てアンテナ７のインピーダンスをマッチングさせた回路
である。また、マッチング回路１９は、使用者が携帯電
話装置１を用いて通話している状態においてアンテナ７
のインピーダンスをマッチングさせた回路である。

【００２２】前段スイッチ１５及び後段スイッチ１６の
切替え制御は、制御回路８により出力されるコントロー
ル信号１，２によって行われるようになっている。コン
トロール信号１，２の出力状態と、スイッチ１５及び１
６の切替え状態（可動接点１５ｄ及び１６ｄが、何れの
固定接点に接続されるか）は、以下のようになってい
る。 コントロール信号 接続される固定接点 出力無し １５ａ，１６ａ 信号１出力 １５ｂ，１６ｂ 信号２出力 １５ｃ，１６ｃ

【００２３】即ち、コントロール信号が何れも出力され
ないデフォルトの状態では、スイッチ１５及び１６の可
動接点１５ｄ及び１６ｄは固定接点１５ａ及び１６ａに
接続されて、マッチング回路１７がアンテナ７及び給電
線Ｌよりなる伝送線路に接続される。また、コントロー
ル信号１が出力された場合は、可動接点１５ｄ及び１６
ｄは固定接点１５ｂ及び１６ｂに接続されて、マッチン
グ回路１８が伝送線路に接続され、コントロール信号２
が出力された場合は、可動接点１５ｄ及び１６ｄは固定
接点１５ｃ及び１６ｃに接続されて、マッチング回路１
９が伝送線路に接続される。

【００２４】次に、本実施例の作用について図４をも参
照して説明する。図４は、制御回路８による、インピー
ダンス整合部１２にかかる部分の制御内容を示すフロー
チャートである。制御回路８は、先ずタッチセンサ１３
によって検出信号が出力されているか否かを判断し（ス
テップＳ１）、出力されていなければ（「ＮＯ」）、コ
ントロール信号１，２は何れもインピーダンス整合部１
２に対して出力しないようにする（ステップＳ２）。

【００２５】即ち、この場合、携帯電話装置１は、待受
け状態や、或いはハンズフリーによる通話状態など、筐
体２を手によって把持していない状態にあると想定する
ことができるので、携帯電話装置１を自由空間においた
状態でアンテナ７のインピーダンスを整合させたマッチ
ング回路１７をアンテナ７及び給電線Ｌに接続する。従
って、タッチセンサ１３によって検出信号が出力されな
い限り、制御回路８は、ステップＳ１，Ｓ２のループを
回って待機している。

【００２６】尚、このような場合の携帯電話装置１にお
ける筐体２の外部環境は極めて多様である。携帯電話装
置１は、例えば、テーブルの上などに載置されているか
もしれないし、使用者が衣服のポケットや鞄の中などに
入れていることもある。従って、特定の環境を想定する
ことは困難である。

【００２７】制御回路８がステップＳ１，Ｓ２のループ
を回っている状態において、携帯電話装置１の筐体２が
使用者の手によって把持されると、制御回路８はステッ
プＳ２で「ＹＥＳ」と判断しステップＳ３に移行する。

【００２８】ステップＳ３において、制御回路８は、音
声処理部９を介してマイク４に入力されている音声信号
のレベルが所定値以上であり、使用者が通話を行ってい
ると想定されるか否かを判断する。音声信号の入力レベ
ルが所定値未満であれば、制御回路８は「ＮＯ」と判断
してコントロール信号１をインピーダンス整合部１２に
出力する（ステップＳ４）。すると、スイッチ１５及び
１６の可動接点１５ｄ及び１６ｄの接続は、固定接点１
５ａ及び１６ａから固定接点１５ｂ及び１６ｂに切り替
わるので、マッチング回路１８がアンテナ７及び給電線
Ｌに接続されることになる。

【００２９】即ち、この場合、使用者は、携帯電話装置
１の筐体２を手にしているが通話は行っておらず、伝送
線路のインピーダンスに影響を与える外部要因は、使用
者の手だけであると想定される。従って、携帯電話装置
１を使用者が把持した状態においてアンテナ７のインピ
ーダンスを整合させたマッチング回路１８を伝送線路に
接続する。

【００３０】以上の状態から、使用者が携帯電話装置１
の筐体２を側頭部に当てて通話を開始すると、マイク５
には、使用者の音声が入力されるようになる。すると、
音声処理部９においては、音声信号の入力レベルが所定
値以上となるため、制御回路８は、ステップＳ３におい
て「ＹＥＳ」と判断し、コントロール信号２をインピー
ダンス整合部１２に出力する（ステップＳ５）。する
と、スイッチ１５及び１６の可動接点１５ｄ及び１６ｄ
の接続は、固定接点１５ｂ及び１６ｂから固定接点１５
ｃ及び１６ｃに切り替わるので、マッチング回路１９が
アンテナ７及び給電線Ｌに接続されることになる。

【００３１】即ち、このように使用者が携帯電話装置１
により通話を行っている状態では、伝送線路のインピー
ダンスに影響を与える外部要因は、使用者の手と頭部で
あると想定される。従って、その状態でアンテナ７のイ
ンピーダンスを整合させたマッチング回路１９を伝送線
路に接続する。

【００３２】そして、使用者が携帯電話装置１による通
話を終了すると、音声処理部９における音声信号の入力
レベルは再びが所定値未満となるため、制御回路８は、
ステップＳ３において「ＮＯ」と判断して、コントロー
ル信号１をインピーダンス整合部１２に出力する（ステ
ップＳ５）。更に、使用者が筐体２を手から放して例え
ばテーブルの上などに載置すれば、タッチセンサ１３に
よる検出信号の出力も停止されるので、制御回路８は、
ステップＳ１において「ＮＯ」と判断して、コントロー
ル信号の出力を停止し（ステップＳ２）、初期状態に戻
る。

【００３３】ここで、図５は、アンテナのインピーダン
スを自由空間に対して整合させた場合（Ａ），その整合
条件のまま通話状態にある場合（Ｂ），アンテナのイン
ピーダンスを通話状態にて整合させた場合（Ｃ）夫々に
ついて、アンテナを含む伝送線路におけるＶＳＷＲ（Vo
ltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比）の測定結果
の一例を示すものである。尚、測定周波数帯は１．５Ｇ
Ｈｚ付近，測定スパンは１５０ＭＨｚ程度である。

【００３４】即ち、自由空間に対して整合させた（Ａ）
に対して、通話状態にある（Ｂ）ではアンテナの共振点
が周波数の低い方にずれているため、測定周波数帯にお
けるＶＳＷＲは概ね大きく上昇している。その結果、伝
送線路における反射が大きくなり、アンテナの利得が低
下することになる。

【００３５】そして、（Ｂ）に対して、通話状態に整合
させた（Ｃ）では、アンテナの共振点が周波数の高い方
に戻っているので、アンテナの利得低下が改善されてい
る。尚、この場合の整合回路におけるインピーダンスの
変更は、アンテナの共振点を周波数の高い方に移動させ
るように、マッチング回路のキャパシタンスやインダク
タンスを増減させるようにしている。

【００３６】以上のように本実施例によれば、制御回路
８は、タッチセンサ１３により筐体２が使用者の手によ
って把持されたことが検出されると、アンテナ７を、そ
の外部環境状態に合わせてインピーダンス整合を行った
マッチング回路１８に接続するように切り替えるので、
アンテナ７のインピーダンスは、切替え接続されたマッ
チング回路１８により、変化した環境状態に応じて整合
するようになる。従って、筐体２外部の環境状態が変化
しても、アンテナ７のインピーダンスが不整合となって
反射損失などにより利得が低下することを極力防止する
ことができ、通信状態を良好に維持することができる。

【００３７】また、制御回路８は、音声処理部９によっ
て使用者が通話状態にあることが検出されると、アンテ
ナ７をその状態に合わせて整合を行ったマッチング回路
１９に接続するように切り替えるので、上記状態変化に
応じてアンテナ７のインピーダンス整合を図るように再
調整することができる。従って、携帯電話装置１の筐体
２の外部環境が様々に変化しても、その状態に応じて極
力アンテナ７のインピーダンスの整合を図ることが可能
となるので、総じて、通信状態を常に良好とすることが
できる。

【００３８】（第２実施例）図６は本発明の第２実施例
を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号
を付して説明を省略し、以下ことなる部分についてのみ
説明する。図６は、図１相当図であるが、インピーダン
ス整合部１２に代わるインピーダンス整合部２０におい
ては、後段スイッチ１６は削除されており、前段スイッ
チ１５のみによって各マッチング回路１７〜１９の接続
を切り替える構成となっている。そして、各マッチング
回路１７〜１９の一端は、夫々線路（接続切替え手段）
２１ａ〜２１ｃを介してアンテナ７に共通に接続されて
いる。

【００３９】これらの線路２１ａ〜２１ｃは、例えばマ
ッチング回路１７が給電線Ｌに接続されている場合に、
アンテナ７から見たその他の２つのマッチング回路１
８，１９を含む伝送線路（スイッチ１５の固定接点１５
ｂ，１５ｃまで）が、線路２１ｂ，２１ｃを介すことに
より、アンテナ７に対して見掛け上開放された状態に等
しくなるように調整するために配置されている。

【００４０】即ち、各マッチング回路１７〜１９の一端
が、夫々線路２１ａ〜２１ｃを介してアンテナ７に共通
に接続されていても、アンテナ７は、給電線Ｌに接続さ
れている以外のマッチング回路の影響を受けることがな
い。その他の構成は第１実施例と同様である。

【００４１】以上のように構成された第２実施例によれ
ば、前段スイッチ１５のみによって各マッチング回路１
７〜１９の伝送線路に対する接続切替えを行うことがで
きるので、より低コストで構成することができる。

【００４２】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。把持状態検出手段，通話状態検出手
段の何れか一方のみを設けて、整合回路を２つにしても
良い。把持状態検出手段は、抵抗値の変化を検出するも
のに限らない。状態検出手段は、把持状態検出手段や通
話状態検出手段に限ることなく、筐体２の外部環境の状
態が変化したことを検出するものであれば良い。従っ
て、状態検出手段を３つ以上設けても良いし、整合回路
を４つ以上設けても良い。携帯電話装置１に限ることな
く、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)に適用しても
良い。また、通話を行わないデータ通信装置のようなも
のであっても、携帯可能に構成されているものであれば
適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を携帯電話装置に適用した場合の第１実
施例であり、携帯電話装置内部のインピーダンス整合部
を中心とする詳細な電気的構成を示す図

【図２】携帯電話装置の電気的構成を示す機能ブロック
図

【図３】携帯電話装置の外観を示す斜視図

【図４】制御回路の制御内容を示すフローチャート

【図５】アンテナを含む伝送線路におけるＶＳＷＲの測
定結果の一例を示す図

【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

１は携帯電話装置（無線電話装置）、２は筐体（本
体）、８は制御回路（接続切替え手段）、９は音声処理
部（通話状態検出手段）、１３はタッチセンサ（把持状
態検出手段）、１５は前段スイッチ（接続切替え手
段）、１６は後段スイッチ（接続切替え手段）、１７〜
１９はマッチング回路（整合回路）、２１ａ，２１ｂ，
２１ｃは線路（接続切替え手段）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｍ 1/725 Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｂ Ｆターム(参考） 5J021 AA01 AB03 CA06 DB04 EA04 GA08 HA05 HA10 JA02 5J047 AA01 AA02 AA03 AB06 FA12 FC05 FD01 5K011 DA02 EA06 GA05 GA06 JA01 KA13 5K027 AA11 BB03 CC08 5K067 AA23 BB04 EE02 KK00 KK01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 携帯可能に構成され、アンテナを介して
   送受信される無線信号により通信を行う無線通信装置に
   おいて、 給電線に配置され、前記アンテナのインピーダンスを本
   体外部の環境状態に応じて整合させるための複数の整合
   回路と、 前記環境状態の変化を検出するための１つ以上の状態検
   出手段と、 この状態検出手段によって前記環境状態の変化が検出さ
   れると、前記アンテナを、変化した環境状態に対応する
   整合回路に接続するように切り替える接続切替え手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 【請求項２】 前記状態検出手段として、本体が使用者
   の手によって把持された状態を検出する把持状態検出手
   段を備え、 前記接続切替え手段は、前記把持状態検出手段によって
   前記把持された状態が検出された場合に、前記アンテナ
   を対応する整合回路に接続するように切り替えることを
   特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 【請求項３】 無線信号による通話が可能に構成されて
   いると共に、 前記状態検出手段として、使用者が通話している状態に
   あることを検出するための通話状態検出手段を備え、 前記接続切替え手段は、前記通話状態検出手段によって
   前記通話状態が検出された場合に、前記アンテナを対応
   する整合回路に接続するように切り替えることを特徴と
   する請求項１または２記載の無線通信装置。