JP2003332934A - 最適化アンテナ装置 - Google Patents
最適化アンテナ装置Info
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- JP2003332934A JP2003332934A JP2002133883A JP2002133883A JP2003332934A JP 2003332934 A JP2003332934 A JP 2003332934A JP 2002133883 A JP2002133883 A JP 2002133883A JP 2002133883 A JP2002133883 A JP 2002133883A JP 2003332934 A JP2003332934 A JP 2003332934A
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- antenna
- antenna element
- resonance frequency
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 とくに携帯機器のアンテナで、アンテナが人
に触れたり、移動しながら使用することにより、アンテ
ナの共振周波数などが変動してもその感度に影響を受け
ないように、また、アンテナが小型化されることにより
帯域幅が狭くなっても、所望の帯域内で、支障なく送受
信することができるように、その都度感度を最適化し得
る最適化アンテナ装置を提供する。 【解決手段】 アンテナ素子1に、その共振周波数を可
変し得る共振周波数調整手段(マッチング調整手段)2
が接続されると共に、アンテナ素子1により送信および
/または受信する信号の強度を検出する信号強度検出手
段3(3a、3b)が設けられ、その信号強度検出手段
3により検出する信号強度が最適になるように共振周波
数調整手段2を制御する制御手段4を有している。
に触れたり、移動しながら使用することにより、アンテ
ナの共振周波数などが変動してもその感度に影響を受け
ないように、また、アンテナが小型化されることにより
帯域幅が狭くなっても、所望の帯域内で、支障なく送受
信することができるように、その都度感度を最適化し得
る最適化アンテナ装置を提供する。 【解決手段】 アンテナ素子1に、その共振周波数を可
変し得る共振周波数調整手段(マッチング調整手段)2
が接続されると共に、アンテナ素子1により送信および
/または受信する信号の強度を検出する信号強度検出手
段3(3a、3b)が設けられ、その信号強度検出手段
3により検出する信号強度が最適になるように共振周波
数調整手段2を制御する制御手段4を有している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、とくに携帯電話機
など、無線通信機の携帯型端末に用いられるアンテナ装
置で、共振周波数などを最適化することにより送受信の
感度を向上させることができる最適化アンテナ装置に関
する。さらに詳しくは、アンテナに人の手が触れて共振
周波数などが変っても、アンテナ素子のインピーダンス
(共振周波数)が常に最適な状態に調整され、常に良好
な感度で送受信し得る最適化アンテナ装置に関する。
など、無線通信機の携帯型端末に用いられるアンテナ装
置で、共振周波数などを最適化することにより送受信の
感度を向上させることができる最適化アンテナ装置に関
する。さらに詳しくは、アンテナに人の手が触れて共振
周波数などが変っても、アンテナ素子のインピーダンス
(共振周波数)が常に最適な状態に調整され、常に良好
な感度で送受信し得る最適化アンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の携帯電話機などのアンテナは、筐
体の上端部に設けられ、通話中には感度を上げるため、
アンテナを引き出して長くする構造のものが一般的に用
いられている。また、最近では、携帯電話機などの端末
機の小型化に伴って、アンテナ自身も非常に小型化し、
携帯電話機などの筐体から僅かに突出した固定のアンテ
ナや、筐体自体をアンテナとしたもの、さらにはセラミ
ック基板にアンテナエレメントを形成した非常に小型の
アンテナを端末機の筐体内に収納するものなど、端末機
などに内蔵する構造のものも増えている。このような携
帯電話機などのアンテナは、アンテナを伸ばした状態で
も10cm程度であり、人間が手で携帯電話機などを保
持して耳にあてがいながら、しかも場合によっては歩き
ながら使用するため、使用中にアンテナに人間の頭や手
が触れたり近づきやすい。そのため、アンテナの共振周
波数が変化したり、電波を送受する基地局に対して、ア
ンテナの位置が人間の頭や顔の影になったりし、送受信
感度が低下し、しかもその状況が不規則に変化するた
め、受信感度がばらつき易い。
体の上端部に設けられ、通話中には感度を上げるため、
アンテナを引き出して長くする構造のものが一般的に用
いられている。また、最近では、携帯電話機などの端末
機の小型化に伴って、アンテナ自身も非常に小型化し、
携帯電話機などの筐体から僅かに突出した固定のアンテ
ナや、筐体自体をアンテナとしたもの、さらにはセラミ
ック基板にアンテナエレメントを形成した非常に小型の
アンテナを端末機の筐体内に収納するものなど、端末機
などに内蔵する構造のものも増えている。このような携
帯電話機などのアンテナは、アンテナを伸ばした状態で
も10cm程度であり、人間が手で携帯電話機などを保
持して耳にあてがいながら、しかも場合によっては歩き
ながら使用するため、使用中にアンテナに人間の頭や手
が触れたり近づきやすい。そのため、アンテナの共振周
波数が変化したり、電波を送受する基地局に対して、ア
ンテナの位置が人間の頭や顔の影になったりし、送受信
感度が低下し、しかもその状況が不規則に変化するた
め、受信感度がばらつき易い。
【0003】すなわち、図5に一般的なアンテナの周波
数特性が示されるように、アンテナの共振周波数f0で
はVSWRが最も小さく(ロスが小さくゲインは大き
い)、共振周波数からずれるとロスが大きくなる。一
方、アンテナに手などが触れると、図5に破線で示され
るように、共振周波数が低い方にずれてf1になる。そ
の結果、本来送受信しようとする周波数f0では、VS
WRが大きくなり、損失ΔLが大きくなってゲインが低
下する。
数特性が示されるように、アンテナの共振周波数f0で
はVSWRが最も小さく(ロスが小さくゲインは大き
い)、共振周波数からずれるとロスが大きくなる。一
方、アンテナに手などが触れると、図5に破線で示され
るように、共振周波数が低い方にずれてf1になる。そ
の結果、本来送受信しようとする周波数f0では、VS
WRが大きくなり、損失ΔLが大きくなってゲインが低
下する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、携帯機
器を使用中にアンテナに手が触れたり、電波のやり取り
をする基地局とアンテナとの間に人間の頭や顔が介在す
ると、共振周波数がずれて感度が低下する。そのため、
携帯電話機などで話しながら動いたりすると、送受信の
感度が変動して、相手の話を聞き取りにくくなったり、
音声が途切れたりするという問題がある。とくに携帯電
話機などの端末機の小型化に伴い、アンテナとしての地
板が小さくなり、アンテナの放射特性が低下し、帯域の
端の方ではとくにその影響を受けやすい。従来は、その
分の損失を見込んで送信電力を上げており、電池の消耗
にもつながる。このような観点から、人間がアンテナに
手を触れても送受信感度が変化しないようなアンテナが
望まれている。
器を使用中にアンテナに手が触れたり、電波のやり取り
をする基地局とアンテナとの間に人間の頭や顔が介在す
ると、共振周波数がずれて感度が低下する。そのため、
携帯電話機などで話しながら動いたりすると、送受信の
感度が変動して、相手の話を聞き取りにくくなったり、
音声が途切れたりするという問題がある。とくに携帯電
話機などの端末機の小型化に伴い、アンテナとしての地
板が小さくなり、アンテナの放射特性が低下し、帯域の
端の方ではとくにその影響を受けやすい。従来は、その
分の損失を見込んで送信電力を上げており、電池の消耗
にもつながる。このような観点から、人間がアンテナに
手を触れても送受信感度が変化しないようなアンテナが
望まれている。
【0005】さらに、近年の携帯端末機の小型化に伴
い、端末機に搭載されるアンテナも非常に小型化が要求
されている。しかし、アンテナを小型化すると、帯域幅
が狭くなるのを避けることができないという問題を有し
ている。一方において、携帯電話機など端末機の急増に
伴い、チャネル数も増加し、帯域幅の全体を使用せざる
を得ない。そのため、帯域幅の端の方では、感度が低下
する傾向にあるにも拘わらず、さらなるアンテナの小型
化が要求されるため、アンテナの帯域幅が狭くても、従
来の広い周波数帯域で感度良く送受信することができる
アンテナが望まれている。
い、端末機に搭載されるアンテナも非常に小型化が要求
されている。しかし、アンテナを小型化すると、帯域幅
が狭くなるのを避けることができないという問題を有し
ている。一方において、携帯電話機など端末機の急増に
伴い、チャネル数も増加し、帯域幅の全体を使用せざる
を得ない。そのため、帯域幅の端の方では、感度が低下
する傾向にあるにも拘わらず、さらなるアンテナの小型
化が要求されるため、アンテナの帯域幅が狭くても、従
来の広い周波数帯域で感度良く送受信することができる
アンテナが望まれている。
【0006】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、とくに携帯機器のアンテナで、アンテナが人
に触れたり、移動しながら使用することにより、アンテ
ナの共振周波数(インピーダンス)などが変動してもそ
の感度に影響を受けないように、その都度感度を最適化
させることができる最適化アンテナ装置を提供すること
を目的とする。
たもので、とくに携帯機器のアンテナで、アンテナが人
に触れたり、移動しながら使用することにより、アンテ
ナの共振周波数(インピーダンス)などが変動してもそ
の感度に影響を受けないように、その都度感度を最適化
させることができる最適化アンテナ装置を提供すること
を目的とする。
【0007】本発明の他の目的は、アンテナを小型化す
ることにより、帯域幅が狭くなっても、所望の帯域内
で、支障なく送受信することができるように所望の周波
数帯域で感度を最適化し得る最適化アンテナ装置を提供
することにある。
ることにより、帯域幅が狭くなっても、所望の帯域内
で、支障なく送受信することができるように所望の周波
数帯域で感度を最適化し得る最適化アンテナ装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による最適化アン
テナ装置は、アンテナ素子と、該アンテナ素子に接続さ
れ、該アンテナ素子の共振周波数を可変し得る共振周波
数調整手段と、前記アンテナ素子により送信および/ま
たは受信する信号の強度を検出する信号強度検出手段
と、該信号強度検出手段により検出する信号強度が最適
になるように前記共振周波数調整手段を制御する制御手
段とを有している。
テナ装置は、アンテナ素子と、該アンテナ素子に接続さ
れ、該アンテナ素子の共振周波数を可変し得る共振周波
数調整手段と、前記アンテナ素子により送信および/ま
たは受信する信号の強度を検出する信号強度検出手段
と、該信号強度検出手段により検出する信号強度が最適
になるように前記共振周波数調整手段を制御する制御手
段とを有している。
【0009】なお、本発明では、従来アンテナと呼ばれ
ているものをアンテナ素子とし、従来のアンテナ(アン
テナ素子)に本発明による最適化手段が付加されたもの
をアンテナ装置としている。また、このアンテナ素子
は、送信もしくは受信専用のもののほか、送受信兼用の
ものを含み、送受信兼用のものも、送受信が同一周波数
の場合は送受信の最適化が図られる必要はなく、いずれ
か一方の最適化が図られておればよい。また、「信号強
度が最適になる」とは、受信信号強度や送信信号出力を
直接的に検出する送信信号強度の場合は、その強度を大
きくすることを意味し、送信信号強度をアンテナ素子に
より反射した反射電力により検出する場合は、その強度
を小さくすることを意味する。
ているものをアンテナ素子とし、従来のアンテナ(アン
テナ素子)に本発明による最適化手段が付加されたもの
をアンテナ装置としている。また、このアンテナ素子
は、送信もしくは受信専用のもののほか、送受信兼用の
ものを含み、送受信兼用のものも、送受信が同一周波数
の場合は送受信の最適化が図られる必要はなく、いずれ
か一方の最適化が図られておればよい。また、「信号強
度が最適になる」とは、受信信号強度や送信信号出力を
直接的に検出する送信信号強度の場合は、その強度を大
きくすることを意味し、送信信号強度をアンテナ素子に
より反射した反射電力により検出する場合は、その強度
を小さくすることを意味する。
【0010】この構成にすることにより、人間がアンテ
ナに触れようと触れまいと、また、アンテナの共振周波
数に影響するものが近づいても、または離れても、その
都度常に送受信する信号強度が最大になるように、すな
わちアンテナの共振周波数が最適になるように周波数調
整手段により調整されるため、常に最良の感度で送受信
をすることができる。その結果、無線機器のアンテナ感
度を必要以上に上げる必要がなく、また、携帯機器端
末、ひいてはその端末に搭載されるアンテナが小型化さ
れて帯域幅が狭くなっても、所望の帯域幅における周波
数の全体、すなわち帯域幅の端の方の周波数に対して
も、周波数調整手段により最高のゲインになるように調
整されるため、何の支障もなく、小型化を達成すること
ができる。
ナに触れようと触れまいと、また、アンテナの共振周波
数に影響するものが近づいても、または離れても、その
都度常に送受信する信号強度が最大になるように、すな
わちアンテナの共振周波数が最適になるように周波数調
整手段により調整されるため、常に最良の感度で送受信
をすることができる。その結果、無線機器のアンテナ感
度を必要以上に上げる必要がなく、また、携帯機器端
末、ひいてはその端末に搭載されるアンテナが小型化さ
れて帯域幅が狭くなっても、所望の帯域幅における周波
数の全体、すなわち帯域幅の端の方の周波数に対して
も、周波数調整手段により最高のゲインになるように調
整されるため、何の支障もなく、小型化を達成すること
ができる。
【0011】前記制御手段は、前記信号強度検出手段に
より検出した信号強度と、前記周波数調整手段に印加す
る制御電圧を一方向へずらせたときの前記信号強度検出
手段により検出した信号強度とを比較し、該制御電圧を
ずらせたことにより前記信号強度検出手段により検出さ
れる信号強度が最適強度の方向に変化するときは、さら
に制御電圧を同じ方向にずらせ、前記信号強度検出手段
により検出される信号強度が最適強度から離れる方向に
変化するときは、前記制御電圧を逆方向にずらすことを
繰り返すループが形成されていることにより、前記信号
強度検出手段により検出される信号強度を最適化するよ
うに形成される。
より検出した信号強度と、前記周波数調整手段に印加す
る制御電圧を一方向へずらせたときの前記信号強度検出
手段により検出した信号強度とを比較し、該制御電圧を
ずらせたことにより前記信号強度検出手段により検出さ
れる信号強度が最適強度の方向に変化するときは、さら
に制御電圧を同じ方向にずらせ、前記信号強度検出手段
により検出される信号強度が最適強度から離れる方向に
変化するときは、前記制御電圧を逆方向にずらすことを
繰り返すループが形成されていることにより、前記信号
強度検出手段により検出される信号強度を最適化するよ
うに形成される。
【0012】前記共振周波数調整手段は、前記アンテナ
素子に直列、並列、または直並列に接続された可変リア
クタンスにより構成することができる。可変リアクタン
スの中でも、バラクタダイオードを使用すれば、安価
で、簡単に共振周波数を調整しやすい。
素子に直列、並列、または直並列に接続された可変リア
クタンスにより構成することができる。可変リアクタン
スの中でも、バラクタダイオードを使用すれば、安価
で、簡単に共振周波数を調整しやすい。
【0013】前記信号強度検出手段が、前記アンテナ素
子に接続して設けられる送受信回路における受信信号の
一部を分岐する分岐回路であれば、簡単な構成で受信信
号の強度を簡単に検出することができる。また、前記ア
ンテナ素子の近傍に送信電力検出器が設けられれば、簡
単な構成で送信信号の強度を検出する前記信号強度検出
手段を構成することができる。この場合、アンテナ素子
から放射される信号を直接検出し得る場所に設けられな
い場合は、アンテナ素子に送信信号を送る伝送線路で、
アンテナ素子からの反射電力を検出することにより、確
実にアンテナ素子でのマッチング状態を検出することが
できる。この場合、反射電力が小さい方がアンテナ素子
のマッチングがとれていることになるので、前述の制御
手段による制御は、この検出電力が小さくなるように制
御することになる。
子に接続して設けられる送受信回路における受信信号の
一部を分岐する分岐回路であれば、簡単な構成で受信信
号の強度を簡単に検出することができる。また、前記ア
ンテナ素子の近傍に送信電力検出器が設けられれば、簡
単な構成で送信信号の強度を検出する前記信号強度検出
手段を構成することができる。この場合、アンテナ素子
から放射される信号を直接検出し得る場所に設けられな
い場合は、アンテナ素子に送信信号を送る伝送線路で、
アンテナ素子からの反射電力を検出することにより、確
実にアンテナ素子でのマッチング状態を検出することが
できる。この場合、反射電力が小さい方がアンテナ素子
のマッチングがとれていることになるので、前述の制御
手段による制御は、この検出電力が小さくなるように制
御することになる。
【0014】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の最適化アンテナ装置について説明をする。本発明に
よる最適化アンテナ装置は、図1にその一実施形態のブ
ロック図が示されるように、アンテナ素子1に、その共
振周波数(インピーダンス)を可変し得る共振周波数調
整手段(マッチング調整手段)2が接続されると共に、
アンテナ素子1により送信および/または受信する信号
の強度を検出する信号強度検出手段3(3a、3b)が
設けられ、その信号強度検出手段3により検出する信号
強度が最適になるように共振周波数調整手段2を制御す
る制御手段4を有している。
明の最適化アンテナ装置について説明をする。本発明に
よる最適化アンテナ装置は、図1にその一実施形態のブ
ロック図が示されるように、アンテナ素子1に、その共
振周波数(インピーダンス)を可変し得る共振周波数調
整手段(マッチング調整手段)2が接続されると共に、
アンテナ素子1により送信および/または受信する信号
の強度を検出する信号強度検出手段3(3a、3b)が
設けられ、その信号強度検出手段3により検出する信号
強度が最適になるように共振周波数調整手段2を制御す
る制御手段4を有している。
【0015】アンテナ素子1としては、とくに限定され
ず、たとえばホイップ型、筐体などに固定した固定型、
筐体の壁面と兼用したり、セラミックアンテナなどによ
り筐体内に内蔵する構造のものなど、種々の従来のアン
テナを用いることができる。
ず、たとえばホイップ型、筐体などに固定した固定型、
筐体の壁面と兼用したり、セラミックアンテナなどによ
り筐体内に内蔵する構造のものなど、種々の従来のアン
テナを用いることができる。
【0016】共振周波数調整手段2は、たとえばバラク
タダイオードなどの可変リアクタンス素子またはフェラ
イト移相器などの可変位相素子を用いることができる。
バラクタダイオード21を共振周波数調整手段として用
いた例が図2(a)および(b)に示されているよう
に、アンテナ素子1の一端部に、並列(図2(a))ま
たは直列(図2(b))に接続される。このバラクタダ
イオード21の一端側には、電圧を印加し得る端子22
が形成されており、制御手段4からの制御信号に応じ
て、電圧を可変して印加し得るように構成されている。
バラクタダイオード(可変容量ダイオード)21は、p
n接合ダイオードの両端に逆方向電圧を印加すると、接
合近傍のキャリア(正孔、電子)が、それぞれの電極に
引っ張られて空乏層が形成され、ダイオードが一種の平
板型コンデンサと見なされるもので、印加電圧により空
乏層の厚さが変化するため、印加電圧によりアンテナ素
子に接続された容量が変化し、共振周波数を変化させる
ことができる。すなわち、アンテナ素子1などのインダ
クタンスLとバラクタダイオード21などの容量Cとの
間に共振周波数fは、f=1/(2π(LC)1/2)H
zの関係があり、バラクタダイオード21の容量を変化
させることにより、共振周波数を調整することができ
る。このバラクタダイオード21による周波数変化は、
たとえば800MHz程度の信号周波数に対して、±1
00MHz程度変化させることができる。なお、図2に
おいてRは抵抗、Cはキャパシタをそれぞれ示す。
タダイオードなどの可変リアクタンス素子またはフェラ
イト移相器などの可変位相素子を用いることができる。
バラクタダイオード21を共振周波数調整手段として用
いた例が図2(a)および(b)に示されているよう
に、アンテナ素子1の一端部に、並列(図2(a))ま
たは直列(図2(b))に接続される。このバラクタダ
イオード21の一端側には、電圧を印加し得る端子22
が形成されており、制御手段4からの制御信号に応じ
て、電圧を可変して印加し得るように構成されている。
バラクタダイオード(可変容量ダイオード)21は、p
n接合ダイオードの両端に逆方向電圧を印加すると、接
合近傍のキャリア(正孔、電子)が、それぞれの電極に
引っ張られて空乏層が形成され、ダイオードが一種の平
板型コンデンサと見なされるもので、印加電圧により空
乏層の厚さが変化するため、印加電圧によりアンテナ素
子に接続された容量が変化し、共振周波数を変化させる
ことができる。すなわち、アンテナ素子1などのインダ
クタンスLとバラクタダイオード21などの容量Cとの
間に共振周波数fは、f=1/(2π(LC)1/2)H
zの関係があり、バラクタダイオード21の容量を変化
させることにより、共振周波数を調整することができ
る。このバラクタダイオード21による周波数変化は、
たとえば800MHz程度の信号周波数に対して、±1
00MHz程度変化させることができる。なお、図2に
おいてRは抵抗、Cはキャパシタをそれぞれ示す。
【0017】図2に示される例は、バラクタダイオード
の両端に印加する電圧を可変させることにより、その容
量を変化させて共振周波数を変えたが、たとえばフェラ
イトを用いて、フェライトの励磁導線に流す電流を変化
させ、フェライトの透磁率を制御することにより、バラ
クタダイオードと同様の働きをさせることができる。
の両端に印加する電圧を可変させることにより、その容
量を変化させて共振周波数を変えたが、たとえばフェラ
イトを用いて、フェライトの励磁導線に流す電流を変化
させ、フェライトの透磁率を制御することにより、バラ
クタダイオードと同様の働きをさせることができる。
【0018】受信信号強度検出手段3aは、たとえば図
3に受信機の一部のブロック図が示されるように、受信
回路の一部に挿入した分岐回路3aにより構成すること
ができる。すなわち、アンテナ素子により受信した受信
信号は、図1に示される切替スイッチ5により受信回路
の入力端子5aを介して受信回路に送られ、ローノイズ
アンプ61、メインアンプ62を経て混合器(ミクサ
M)64で、ローカル発振器63の信号と共に混合さ
れ、中間周波信号IFが生成され、IFアンプ65によ
り増幅されて信号処理回路に送られるが、そのIFアン
プ65により増幅されたところで分岐回路3aによりそ
の一部を分岐して取り出すことにより受信信号強度を知
ることができる。このように、中間周波信号にした状態
で分岐させることにより、低周波の信号になるため、信
号強度の比較をする処理を通常の低周波で行うことがで
き、処理しやすい。
3に受信機の一部のブロック図が示されるように、受信
回路の一部に挿入した分岐回路3aにより構成すること
ができる。すなわち、アンテナ素子により受信した受信
信号は、図1に示される切替スイッチ5により受信回路
の入力端子5aを介して受信回路に送られ、ローノイズ
アンプ61、メインアンプ62を経て混合器(ミクサ
M)64で、ローカル発振器63の信号と共に混合さ
れ、中間周波信号IFが生成され、IFアンプ65によ
り増幅されて信号処理回路に送られるが、そのIFアン
プ65により増幅されたところで分岐回路3aによりそ
の一部を分岐して取り出すことにより受信信号強度を知
ることができる。このように、中間周波信号にした状態
で分岐させることにより、低周波の信号になるため、信
号強度の比較をする処理を通常の低周波で行うことがで
き、処理しやすい。
【0019】送信信号強度検出手段3bは、たとえばア
ンテナ素子の近傍に電力検出器を設け、アンテナ素子1
から放射される送信信号の一部を検波することもできる
が、適当な取り付け場所のない場合には、図1に示され
る送信機7からアンテナ素子1に接続するまでの間、た
とえば送信機7と切替スイッチ5との間にアンテナ素子
からの反射電力を分岐させる分岐回路を設け、アンテナ
素子1による反射電力を送信信号の強度検出手段とする
ことができる。この場合、アンテナ素子1のマッチング
が取れておれば反射電力は小さく、人間の手などが触れ
て共振周波数が変化すると反射電力が大きくなるため、
同様に送信信号とアンテナ素子とのマッチング状態を検
出することができる。なお、この送信電力の検出は、送
信電力が大きいので、直接検波方式で行うことができ
る。
ンテナ素子の近傍に電力検出器を設け、アンテナ素子1
から放射される送信信号の一部を検波することもできる
が、適当な取り付け場所のない場合には、図1に示され
る送信機7からアンテナ素子1に接続するまでの間、た
とえば送信機7と切替スイッチ5との間にアンテナ素子
からの反射電力を分岐させる分岐回路を設け、アンテナ
素子1による反射電力を送信信号の強度検出手段とする
ことができる。この場合、アンテナ素子1のマッチング
が取れておれば反射電力は小さく、人間の手などが触れ
て共振周波数が変化すると反射電力が大きくなるため、
同様に送信信号とアンテナ素子とのマッチング状態を検
出することができる。なお、この送信電力の検出は、送
信電力が大きいので、直接検波方式で行うことができ
る。
【0020】制御手段4は、信号強度検出手段3により
検出した信号強度が、最適であるか、すなわち受信機に
送られる受信信号、または送信信号の一部を直接検波す
ることにより検出した送信信号の場合は、その信号強度
が最大になるように、アンテナ素子1による反射により
送信信号強度を検出する場合は、その反射電力が最小に
なるように、共振周波数調整手段2を制御するもので、
マイクロコンピュータにより制御することができる。
検出した信号強度が、最適であるか、すなわち受信機に
送られる受信信号、または送信信号の一部を直接検波す
ることにより検出した送信信号の場合は、その信号強度
が最大になるように、アンテナ素子1による反射により
送信信号強度を検出する場合は、その反射電力が最小に
なるように、共振周波数調整手段2を制御するもので、
マイクロコンピュータにより制御することができる。
【0021】すなわち、たとえば図4にそのフローチャ
ートの一例が示されるようなループを構成することによ
り、アンテナの最適化を図ることができる。まず、たと
えば受信信号強度の最適化を図る場合、現在の受信信号
強度Aを記憶する(S41)。つぎに、共振周波数調整
手段2への制御信号を一定方向に僅かにずらす。たとえ
ば図2(a)に示されるバラクタダイオード21への印
加電圧を若干高くする信号を送る(S42)。そうする
と、バラクタダイオード21の空乏層が大きくなり、容
量が小さくなるため、アンテナ素子1の共振周波数が高
い方にずれる。この状態で、前述と同様に受信信号強度
Bを検出する(S43)。そして、受信信号強度AとB
とを比較し、受信信号強度AがBより大きいか否かを判
定する(S44)。受信信号強度AがBより大きくない
場合(No)、S41に戻り、同じステップを繰り返
す。
ートの一例が示されるようなループを構成することによ
り、アンテナの最適化を図ることができる。まず、たと
えば受信信号強度の最適化を図る場合、現在の受信信号
強度Aを記憶する(S41)。つぎに、共振周波数調整
手段2への制御信号を一定方向に僅かにずらす。たとえ
ば図2(a)に示されるバラクタダイオード21への印
加電圧を若干高くする信号を送る(S42)。そうする
と、バラクタダイオード21の空乏層が大きくなり、容
量が小さくなるため、アンテナ素子1の共振周波数が高
い方にずれる。この状態で、前述と同様に受信信号強度
Bを検出する(S43)。そして、受信信号強度AとB
とを比較し、受信信号強度AがBより大きいか否かを判
定する(S44)。受信信号強度AがBより大きくない
場合(No)、S41に戻り、同じステップを繰り返
す。
【0022】受信信号強度AがBより大きい場合(Ye
s)、現在の信号強度Cを記憶し(S45)、共振周波
数調整手段2への制御信号を前回とは逆の低くする方向
に変化させる(S46)。そして、そのときの受信信号
強度Dを検出し(S47)、前述の受信信号強度Cが調
整後の受信信号強度Dより大きいかを調べる(S4
8)。CがDより大きくない場合(No)ステップS4
5に戻り、同じ工程を繰り返す。CがDより大きい場合
(Yes)、ステップS41に戻り同じ工程を繰り返
す。その結果、制御信号が収斂して、受信信号が最大、
すなわちアンテナ素子の共振周波数が所望の受信信号周
波数に一致した状態に調整される。
s)、現在の信号強度Cを記憶し(S45)、共振周波
数調整手段2への制御信号を前回とは逆の低くする方向
に変化させる(S46)。そして、そのときの受信信号
強度Dを検出し(S47)、前述の受信信号強度Cが調
整後の受信信号強度Dより大きいかを調べる(S4
8)。CがDより大きくない場合(No)ステップS4
5に戻り、同じ工程を繰り返す。CがDより大きい場合
(Yes)、ステップS41に戻り同じ工程を繰り返
す。その結果、制御信号が収斂して、受信信号が最大、
すなわちアンテナ素子の共振周波数が所望の受信信号周
波数に一致した状態に調整される。
【0023】図4に示される例は、受信信号強度を最大
にする例であったが、送信信号強度を最適にする場合も
同様に制御信号を出すことにより最適化することができ
る。この場合、前述のように、送信信号強度をアンテナ
素子の反射電力により検出する場合には、反射電力が小
さいほどアンテナ素子のマッチングがとれたことになる
ので、AとBおよびCとDの大小関係が逆になるが、そ
の他は同様である。
にする例であったが、送信信号強度を最適にする場合も
同様に制御信号を出すことにより最適化することができ
る。この場合、前述のように、送信信号強度をアンテナ
素子の反射電力により検出する場合には、反射電力が小
さいほどアンテナ素子のマッチングがとれたことになる
ので、AとBおよびCとDの大小関係が逆になるが、そ
の他は同様である。
【0024】この送信信号強度の調整と、受信信号強度
の調整は、それぞれ別個に行うことができる。すなわ
ち、図1に模式的に切替スイッチ5により送信機7と受
信機6とを切り替える図で示してあるように、たとえば
送信と受信は時分割により時間ごとに切り替えて行う
(TDMA)ため、送信の際には送信信号強度が最大に
なるように調整し、受信の際には受信信号強度が最大に
なるように調整することにより、それぞれの信号を最適
化することができる。もちろん、アンテナ素子が、送信
専用または受信専用である場合は、それぞれの信号が常
に前述のループで最適化される。また、送受両用のアン
テナ素子の場合に、必ずしも送信信号および受信信号の
両方を常に最適化しないで、いずれか一方のみを最適化
しても非常に効果は大きい。
の調整は、それぞれ別個に行うことができる。すなわ
ち、図1に模式的に切替スイッチ5により送信機7と受
信機6とを切り替える図で示してあるように、たとえば
送信と受信は時分割により時間ごとに切り替えて行う
(TDMA)ため、送信の際には送信信号強度が最大に
なるように調整し、受信の際には受信信号強度が最大に
なるように調整することにより、それぞれの信号を最適
化することができる。もちろん、アンテナ素子が、送信
専用または受信専用である場合は、それぞれの信号が常
に前述のループで最適化される。また、送受両用のアン
テナ素子の場合に、必ずしも送信信号および受信信号の
両方を常に最適化しないで、いずれか一方のみを最適化
しても非常に効果は大きい。
【0025】本発明によるアンテナ装置の構成によれ
ば、アンテナ素子に共振周波数調整(マッチング調整)
手段が設けられ、制御手段により常に送信信号強度およ
び/または受信信号強度を最適化しているため、携帯電
話機などで、使用中に人間の手がアンテナ素子に触れた
り、アンテナ素子が頭に触って、アンテナ素子の共振周
波数がずれても、その影響をキャンセルして常に送受信
する信号の周波数で共振させることができる。その結
果、常に最適な状態でアンテナ素子を作動させることが
できるため、必要以上に送受信感度を高くする必要がな
く、また、使用状態により話中の会話が途切れたり、聞
き難くなるというような不都合が生じない。
ば、アンテナ素子に共振周波数調整(マッチング調整)
手段が設けられ、制御手段により常に送信信号強度およ
び/または受信信号強度を最適化しているため、携帯電
話機などで、使用中に人間の手がアンテナ素子に触れた
り、アンテナ素子が頭に触って、アンテナ素子の共振周
波数がずれても、その影響をキャンセルして常に送受信
する信号の周波数で共振させることができる。その結
果、常に最適な状態でアンテナ素子を作動させることが
できるため、必要以上に送受信感度を高くする必要がな
く、また、使用状態により話中の会話が途切れたり、聞
き難くなるというような不都合が生じない。
【0026】さらに、アンテナを小型化すると帯域が狭
くなり、近年の携帯機器のさらなる小型化に伴って、ア
ンテナも小型化が要求されるが、本発明によれば、アン
テナの帯域が少々狭くても、常に必要な周波数に共振さ
せることができるため、何ら支障がなく、アンテナひい
ては携帯機器のさらなる小型化を図ることができる。す
なわち、携帯電話機など携帯機器のアンテナにおいて必
要とされる帯域幅は、機器により異なるが、せいぜい5
0〜100MHz程度であるのに、前述の最適化による
調整では、バラクタダイオードを使用して±100MH
z程度を調整することができ、極端な言い方をすれば、
アンテナ素子の帯域が殆どなくても、常に送受信する信
号の周波数に共振させて使用することができる。その結
果、さらなるアンテナの小型化を達成することができ
る。
くなり、近年の携帯機器のさらなる小型化に伴って、ア
ンテナも小型化が要求されるが、本発明によれば、アン
テナの帯域が少々狭くても、常に必要な周波数に共振さ
せることができるため、何ら支障がなく、アンテナひい
ては携帯機器のさらなる小型化を図ることができる。す
なわち、携帯電話機など携帯機器のアンテナにおいて必
要とされる帯域幅は、機器により異なるが、せいぜい5
0〜100MHz程度であるのに、前述の最適化による
調整では、バラクタダイオードを使用して±100MH
z程度を調整することができ、極端な言い方をすれば、
アンテナ素子の帯域が殆どなくても、常に送受信する信
号の周波数に共振させて使用することができる。その結
果、さらなるアンテナの小型化を達成することができ
る。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、アンテナに人間の手な
どが触れてその共振周波数が変化しても、常にその状態
で送受信信号の周波数に共振するように自動的に調整さ
れるため、携帯電話機などで話中に話が途切れたり感度
が変化することがないと共に、基地局などから遠いとこ
ろでも非常に高感度に送受信することができる。あるい
は、遠い距離での送受信の必要がなければ、送信電力ま
たは受信感度を落すことができ、携帯機器の電池の消耗
を抑制することができる。
どが触れてその共振周波数が変化しても、常にその状態
で送受信信号の周波数に共振するように自動的に調整さ
れるため、携帯電話機などで話中に話が途切れたり感度
が変化することがないと共に、基地局などから遠いとこ
ろでも非常に高感度に送受信することができる。あるい
は、遠い距離での送受信の必要がなければ、送信電力ま
たは受信感度を落すことができ、携帯機器の電池の消耗
を抑制することができる。
【0028】さらに、アンテナの所望帯域幅における端
部側の周波数においても、送受信の強度が低下すること
がなく、非常に高性能なアンテナとして機能すると共
に、帯域幅が所望の帯域幅より狭くても充分に所望の帯
域幅をカバーできるため、アンテナの小型化、ひいては
携帯電話機など無線通信機の端末機器の小型化を図るこ
とができるという大きな効果がある。
部側の周波数においても、送受信の強度が低下すること
がなく、非常に高性能なアンテナとして機能すると共
に、帯域幅が所望の帯域幅より狭くても充分に所望の帯
域幅をカバーできるため、アンテナの小型化、ひいては
携帯電話機など無線通信機の端末機器の小型化を図るこ
とができるという大きな効果がある。
【図1】本発明による最適化アンテナ装置の一実施形態
の構成説明図である。
の構成説明図である。
【図2】図1に示される共振周波数調整手段の一例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図3】図1に示される受信信号強度を検出する手段の
一例を示すための受信回路の一部の回路図である。
一例を示すための受信回路の一部の回路図である。
【図4】図1に示される制御手段の一例を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図5】アンテナの共振周波数がずれたときの損失を説
明するための、周波数に対するVSWRの変化例を示す
図である。
明するための、周波数に対するVSWRの変化例を示す
図である。
1 アンテナ素子
2 共振周波数調整手段
3a 受信信号強度検出手段
3b 送信信号強度検出手段
4 制御手段
Claims (5)
- 【請求項1】 アンテナ素子と、該アンテナ素子に接続
され、該アンテナ素子の共振周波数を可変し得る共振周
波数調整手段と、前記アンテナ素子により送信および/
または受信する信号の強度を検出する信号強度検出手段
と、該信号強度検出手段により検出する信号強度が最適
になるように前記共振周波数調整手段を制御する制御手
段とを有する最適化アンテナ装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記信号強度検出手段
により検出した信号強度と、前記周波数調整手段に印加
する制御電圧を一方向へずらせたときの前記信号強度検
出手段により検出した信号強度とを比較し、該制御電圧
をずらせたことにより前記信号強度検出手段により検出
される信号強度が最適強度の方向に変化するときは、さ
らに制御電圧を同じ方向にずらせ、前記信号強度検出手
段により検出される信号強度が最適強度から離れる方向
に変化するときは、前記制御電圧を逆方向にずらすこと
を繰り返すループが形成されていることにより、前記信
号強度検出手段により検出される信号強度を最適化する
請求項1記載の最適化アンテナ装置。 - 【請求項3】 前記共振周波数調整手段が、前記アンテ
ナ素子に直列、並列、または直並列に接続された可変リ
アクタンスである請求項1または2記載の最適化アンテ
ナ装置。 - 【請求項4】 前記信号強度検出手段が、前記アンテナ
素子に接続して設けられる送受信回路における受信信号
の一部を分岐する分岐回路からなる請求項1ないし3の
いずれか1項記載の最適化アンテナ装置。 - 【請求項5】 前記信号強度検出手段が、前記アンテナ
素子の近傍に設けられる送信電力検出器からなる請求項
1ないし4のいずれか1項記載の最適化アンテナ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002133883A JP2003332934A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 最適化アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002133883A JP2003332934A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 最適化アンテナ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003332934A true JP2003332934A (ja) | 2003-11-21 |
Family
ID=29696704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002133883A Pending JP2003332934A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 最適化アンテナ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003332934A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008530569A (ja) * | 2005-02-21 | 2008-08-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 媒体に封入されたオブジェクトの検出方法、ならびに該検出方法を実施するための測定装置 |
US7502598B2 (en) | 2004-05-28 | 2009-03-10 | Infineon Technologies Ag | Transmitting arrangement, receiving arrangement, transceiver and method for operation of a transmitting arrangement |
US7610060B2 (en) | 2004-03-29 | 2009-10-27 | Nec Corporation | Mobile wireless communication terminal and method of matching antenna in the same |
DE102010028886A1 (de) | 2009-05-28 | 2011-02-03 | Casio Computer Co., Ltd. | Funkwellenempfänger |
US8358985B2 (en) | 2009-01-14 | 2013-01-22 | Casio Computer Co., Ltd. | Radio wave receiving apparatus |
JP2013016949A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Toshiba Corp | アンテナ装置および無線通信装置 |
US9322853B2 (en) | 2013-07-26 | 2016-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna device and wireless communication apparatus |
JP2019134412A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-08-08 | ジーエヌ ヒアリング エー/エスGN Hearing A/S | デジタル調整可能なアンテナを有する聴覚機器 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63156128U (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-13 | ||
JPH0969799A (ja) * | 1995-09-01 | 1997-03-11 | Antenna Giken Kk | 自動制御サーキュレータ装置 |
JPH11251928A (ja) * | 1998-02-26 | 1999-09-17 | Nec Eng Ltd | アンテナ自動整合回路及び方法 |
-
2002
- 2002-05-09 JP JP2002133883A patent/JP2003332934A/ja active Pending
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JP4700699B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2011-06-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 媒体に封入されたオブジェクトの検出方法、ならびに該検出方法を実施するための測定装置 |
US7701191B2 (en) | 2005-02-21 | 2010-04-20 | Robert Bosch Gmbh | Method for the detection of objects enclosed in a medium, and measuring apparatus for carrying out said method |
JP2011075574A (ja) * | 2005-02-21 | 2011-04-14 | Robert Bosch Gmbh | 媒体に封入されたオブジェクトの検出方法、ならびに該検出方法を実施するための測定装置 |
JP2008530569A (ja) * | 2005-02-21 | 2008-08-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 媒体に封入されたオブジェクトの検出方法、ならびに該検出方法を実施するための測定装置 |
US8358985B2 (en) | 2009-01-14 | 2013-01-22 | Casio Computer Co., Ltd. | Radio wave receiving apparatus |
DE102010028886A1 (de) | 2009-05-28 | 2011-02-03 | Casio Computer Co., Ltd. | Funkwellenempfänger |
US8428531B2 (en) | 2009-05-28 | 2013-04-23 | Casio Computer Co., Ltd. | Radio wave receiver |
JP2013016949A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Toshiba Corp | アンテナ装置および無線通信装置 |
US8803758B2 (en) | 2011-07-01 | 2014-08-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna device and wireless communication apparatus |
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JP2019134412A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-08-08 | ジーエヌ ヒアリング エー/エスGN Hearing A/S | デジタル調整可能なアンテナを有する聴覚機器 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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