JP2016103812A - 無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる周波数帯の受信特性をいずれも向上できること。【解決手段】携帯電話端末100には、音声用の一対のケーブル112にそれぞれ沿って設けられ、独立した系統の複数のアンテナとしてワンセグ用エレメント121と、MM用エレメント122を有するイヤホンアンテナ110が接続可能である。携帯電話端末100は、アンテナ間の干渉を補償する位相調整回路124と、アンテナ間の干渉の変化の要因の検出に基づき、位相調整部の動作を制御する制御部108と、を有する。【選択図】図1
Description
本発明は、複数のアンテナが接続される無線通信装置に関する。
無線通信装置としての携帯端末向けのテレビジョン放送として、日本ではUHF帯(470M〜770MHz)を利用した地上デジタル放送(ワンセグ放送と呼称される)がある。近年、VHF帯(170M〜222MHz)を利用したマルチメディア放送(以下MM放送)もサービス開始されている。
携帯端末では、ワンセグ放送用の受信用のアンテナとして、筐体から引き出し可能な伸縮式のロッドアンテナや、イヤホンコネクタに接続するイヤホンアンテナが用いられている。これに対し、MM放送の周波数の低いVHF帯は、アンテナに必要な長さ(1/4波長)が約35cmであり、UHF帯(10〜16cm)と比べて倍以上の長さが必要であり、携帯可能な小型用の携帯端末に搭載するにはデザインや実装に制限がある。
従来、VHF帯とUHF帯の2つの周波数に対応可能なアンテナとして、イヤホンコネクタに接続するイヤホン付きケーブルの内部に同軸スリーブアンテナを形成したイヤホンアンテナがある(例えば、下記特許文献1参照。)。この技術では、アンテナを左右のイヤホンに2分岐させ、互いの長さを変えることで、異なる2つの周波数に対応させている。
また、左右のイヤホンケーブルをダイポールアンテナの給電素子とGND素子として用いて感度を向上させる技術がある(例えば、下記特許文献2参照。)。また、イヤホンアンテナを携帯端末に着脱可能とし、FM放送を携帯端末のスピーカから音声出力する使用形態の場合に、携帯端末へのアンテナの接続忘れを報知する技術がある(例えば、下記特許文献3参照。)。
しかしながら、特許文献1のイヤホンアンテナは、インダクタを介してDC成分がGNDとなる1本のアンテナの先端を2分岐させた構成であり、一方のアンテナが他方のアンテナに干渉する。これにより、アンテナ利得の低下を招く。また、独立した2本のアンテナではないため、一方のインピーダンス調整を変えると、他方のアンテナに影響を与えインピーダンスが変化するため、双方のアンテナのインピーダンス調整が困難であった。また、特許文献2,3のイヤホンアンテナは、異なる2つの周波数に対応できない。
また、従来のイヤホンアンテナは、いずれも使用形態別のアンテナの放射パターンの変化を考慮していない。例えば、イヤホンから音声出力するためにイヤホンアンテナを頭部に装着する使用形態と、イヤホンを使用せずスピーカから音声出力するため机上等に載置する使用形態とでは、アンテナの放射パターン(アンテナ間の干渉状態)が変化する。アンテナ間干渉は、2つのアンテナの周波数、振幅、位相関係によって決まるが、周波数が同じ場合、振幅と位相はアンテナのGNDが設けられた携帯端末を中心にした方向によって異なるため、干渉も異なる。ある方向での振幅は、放射パターンによって決まるため、放射パターンが変わると干渉の状態も変わる。従来のイヤホンアンテナでは、使用形態が変化しても周波数が異なる2つのアンテナの互いの干渉状態の変化に対応できないため、アンテナ相互間の干渉を軽減することができず、アンテナ特性を向上できない。
一つの側面では、本発明は、異なる周波数帯の受信特性をいずれも向上できることを目的とする。
一つの案では、複数のアンテナが接続可能な無線通信装置において、前記アンテナ間の干渉を補償する位相調整部と、前記アンテナ間の干渉の変化の要因の検出に基づき、前記位相調整部の動作を制御する制御部と、を有することを要件とする。
一つの実施の形態によれば、異なる周波数帯の受信特性をいずれも向上できる。
以下、図面を参照して、本発明の無線通信装置にかかる実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態)
(無線通信装置の構成例)
図1は、実施の形態にかかる無線通信装置の全体構成を示す図である。無線通信装置としてスマートフォンなどの携帯電話端末100を例に説明する。図1(a)は、携帯電話端末100の正面図、図1(b)は、携帯電話端末100の背面図である。
(無線通信装置の構成例)
図1は、実施の形態にかかる無線通信装置の全体構成を示す図である。無線通信装置としてスマートフォンなどの携帯電話端末100を例に説明する。図1(a)は、携帯電話端末100の正面図、図1(b)は、携帯電話端末100の背面図である。
以下の説明では、携帯電話端末100が有する各種機能(アプリケーション)のうち、ワンセグ放送とMM放送の受信にかかる構成を主に説明する。
携帯電話端末100は、図1(a)に示すように、筐体101の正面101aには、中央部に各種情報を表示するタッチパネル型LCD等の表示部102が設けられ、上部に音声出力するレシーバ103が設けられ、下部に音声入力用のマイク104が設けられる。
筐体101の側面には、上部にイヤホンアンテナ110接続用の接続コネクタ105が設けられる。この接続コネクタは、例えば、3.5mmφのミニコネクタを使用することができる。筐体101の側面中央には、音量調整用のVOLキーや、電源キーなどのハードキー106が設けられる。
筐体101の内部には、チューナ107と、制御部(制御IC)108等が設けられる。これらチューナ107や制御部(制御IC)108、その他の携帯電話端末100の各種制御処理を行う制御回路は、回路基板109上に搭載される。
チューナ107は、上述した異なる周波数帯のワンセグ放送(UHF)と、MM放送(VHF)をそれぞれ受信処理する。制御部(制御IC)108は、ワンセグ放送受信時と、MM放送受信時における各種制御処理を行う。
イヤホンアンテナ110は、音声出力用のイヤホンの機能と、ワンセグ放送およびMM放送をそれぞれ受信するアンテナの機能を有する。このイヤホンアンテナ110の一端には、接続プラグ111が設けられ、所定長のケーブル(導体の配線部)112を介して、他端にはイヤホンピース113が設けられる。ケーブル112は、途中で2分岐されイヤホンピース113部分がユーザの耳に装着される。図1では、ケーブル112として配線部は図示を省略し、外皮を示してある。
図1では、イヤホンピース113部分には、左右独立のステレオ音声を出力する振動素子が設けられ、ユーザの耳穴に直接装着されるカナルタイプを例に示した。イヤホンの装着形態は、図1の例に限らず各種装着タイプのイヤホンでもよく、さらには、より大型の振動素子を有するヘッドホンであってもよい。
また、イヤホンアンテナ110のケーブル112に沿って、ワンセグ放送受信用のワンセグ用エレメント121と、MM放送受信用のMM用エレメント122とが設けられる。これらワンセグ用エレメント121と、MM用エレメント122は、接続プラグ111部分からそれぞれ独立した線路系統である。
ワンセグ用エレメント121は、ワンセグ放送の周波数帯の受信に適した長さ(例えば、10〜16cm)を有する。MM用エレメント122は、MM放送の周波数帯の受信に適した長さ(例えば、約35cm)を有する。図1では、ワンセグ用エレメント121を左(L)側に配置し、MM用エレメント122を右(R)側に配置しており、対応してケーブル112は、左(L)側よりも右(R)側の方が長い。
これらワンセグ用エレメント121と、MM用エレメント122は、互いが独立して形成された2本のアンテナエレメントであり、アンテナの給電側として機能する。また、アンテナのGND側は、例えば、携帯電話端末100の回路基板109等にベタ面(一様な全面)として形成されている(不図示)。
また、イヤホンアンテナ110のケーブル112の途中位置、すなわち、図1に示す例では、ケーブル112分岐位置の手前であり、ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122とが互いに沿った位置には、位相調整回路124が設けられる。
位相調整回路124は、制御部(制御IC)108からの制御信号に基づき、アンテナの位相調整を行う。位相調整回路124は、例えば、インダクタとコンデンサを含むπ型回路からなる受動素子とすることができ、スペースをとらない。この位相調整回路124は、ON/OFFで所定の位相を変化させ、インピーダンスは変化させない。位相調整回路124は、使用形態が変わることで変化する位相差をキャンセル(補償)するよう位相を調整するものであり、位相調整量に対応するインダクタおよびコンデンサそれぞれの値を予め設定しておく。使用形態について、イヤホンアンテナ110の人体への装着の有無別で異なる使用形態として説明する。
この位相調整回路124は、ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122との間に並列に設けられ、制御部(制御IC)108からDC成分の制御信号に基づく位相制御用切替SW(第1のスイッチ)125の切り替えにより動作制御される。
この位相調整回路124は、2つのアンテナ(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122)の使用形態別の干渉状態の変化を位相調整によりキャンセル(補償)する機能を有する。
実施の形態では、2つのアンテナ(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122)の干渉状態は、使用形態の変化を要因として変化する、という前提に基づき構成している。そして、イヤホンアンテナ110の使用形態の変化の検出によって位相調整回路124を動作制御する。これにより、イヤホンアンテナ110の使用形態が変化しても、アンテナ相互間の干渉の変化を軽減し、異なる周波数帯のアンテナの受信特性をいずれも向上させることができる。
詳細は後述するが、イヤホンアンテナ110を人体に装着しない(イヤホン機能を使用しない)自由空間モードの第1使用形態では位相調整回路124による位相調整を行わない。このとき位相調整回路124の動作はOFFとする。
そして、実施の形態では、この自由空間モード(第1使用形態)を基準として、使用形態が変更されたとき、すなわち、イヤホンアンテナ110を人体に装着する(イヤホン機能を使用する)人体装着モードの第2使用形態では位相調整回路124による位相調整を行う。このとき位相調整回路124の動作をONにする。
これにより、イヤホンアンテナ110の使用形態が自由空間モード(第1使用形態)から人体装着モード(第2使用形態)に変化したときのアンテナ相互間の干渉の変化を軽減する。なお、人体装着モードの第2使用形態を基準として、自由空間モードの第1使用形態に変更されたときに、位相調整回路124による位相調整を行ってもよい。
位相調整回路124は、アンテナの放射体の近傍で電界が大きい箇所に設けることで位相調整を効率的に行うことができる。このため、位相調整回路124は、ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122に近い箇所であるケーブル112の途中位置に設けている。なお、位相調整回路124を携帯電話端末100の筐体101内部等に設けた場合、電界が小さいため位相(減衰等)を大きく調整することができず、位相調整の効果は低減する。
図1(b)に示すように、筐体101の背面101bには、中央に携帯電話端末100の各部に動作用の電源を供給する電池131が設けられ、下部に左右(ステレオ)音声出力用のスピーカ132を備える。
(イヤホンアンテナへの接続構成)
図2は、実施の形態にかかる無線通信装置のイヤホンアンテナへの接続構成を示す図である。イヤホンアンテナ110が有するイヤホンおよびエレメントと、携帯電話端末100の内部回路の接続構成を示す。
図2は、実施の形態にかかる無線通信装置のイヤホンアンテナへの接続構成を示す図である。イヤホンアンテナ110が有するイヤホンおよびエレメントと、携帯電話端末100の内部回路の接続構成を示す。
はじめにイヤホンの接続構成を説明する。図2には、所定長のケーブル112として、導体の配線部を示してある。携帯電話端末100の回路基板109には、制御回路の一つとしてオーディオ部(オーディオIC)201が設けられている。オーディオ部201は、携帯電話端末100の各種機能(アプリケーション)による音声処理を行い、音声出力については、左右のステレオ音声を出力する。
オーディオ部201の左右の音声出力には、それぞれ音声出力用切替SW(第2のスイッチ)202が接続され、スピーカ132あるいはイヤホンアンテナ110のいずれかに出力が切り替えられる。
音声出力用切替SW202は、制御部108が出力する制御信号S1により切替制御される。例えば、制御部108は、携帯電話端末100の接続コネクタ105に対するイヤホンアンテナ110の接続プラグ111の装着を検出して音声出力用切替SW202を切替制御する。このほか、携帯電話端末100の表示部102に対するユーザの音声出力の切り替え操作に基づき、音声出力用切替SW202を切替制御してもよい。
制御部108は、携帯電話端末100の接続コネクタ105に対するイヤホンアンテナ110の接続プラグ111の装着を検出したときには、イヤホン出力を有効にする制御信号S1により、音声出力用切替SW202をイヤホン側の接点aに切り替える。これにより、オーディオ部201の左右の音声出力は、音声出力用切替SW202〜接続コネクタ105,接続プラグ111〜イヤホンアンテナ110のケーブル112〜左右のイヤホンピース113の振動素子に出力され、イヤホン出力される。
一方、制御部108は、携帯電話端末100の接続コネクタ105に対するイヤホンアンテナ110の接続プラグ111の装着が未検出であれば、スピーカ出力を有効(イヤホン出力を無効)にする制御信号S1により、音声出力用切替SW202をスピーカ側の接点bに切り替える。これにより、オーディオ部201の左右の音声出力は、音声出力用切替SW202〜左右のスピーカ132に出力され、スピーカ出力される。
なお、音声出力用切替SW202の接点種類に応じて制御信号S1の出力を適宜設定できる。この制御部108が出力する制御信号S1は、DC成分の信号であり、アンテナ(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122)を介して、位相制御用切替SW125にも出力される。
例えば、音声出力用切替SW202は、通常時、スピーカ132側の接点bに切り替えられており、制御部108は、音声出力先としてイヤホンが有効(選択)された期間はON「High」状態の制御信号S1を出力して、音声出力用切替SW202をイヤホン側の接点aに切り替える。また、制御信号S1の出力により、位相制御用切替SW125が閉じられ、位相調整回路124を動作させる。
このように、制御部108は、音声出力がイヤホンの場合、イヤホン側に音声を出力するとともに、位相調整回路124を動作させる。すなわち、位相調整回路124は、イヤホンアンテナ110の使用形態が人体装着時に動作する。
つぎに、アンテナの接続構成を説明する。イヤホンアンテナ110のワンセグ用エレメント121は、携帯電話端末100の接続コネクタ105を介してワンセグ用整合回路211に接続される。また、イヤホンアンテナ110のMM用エレメント122は、携帯電話端末100の接続コネクタ105を介してMM用整合回路212に接続される。ワンセグ用整合回路211は、ワンセグ用エレメント121に対するインピーダンス調整を独立して行い、MM用整合回路212は、MM用エレメント122に対するインピーダンス調整を独立して行う。
これらワンセグ用整合回路211とMM用整合回路212は、アンテナ用切替SW(第3のスイッチ)213を介してチューナ107に接続される。チューナ107は、携帯電話端末100の表示部102に対するユーザのチャネル選択操作等に基づき、ワンセグ放送およびMM放送を受信(復調)し、表示部102に映像出力し、音声信号をオーディオ部201に出力する。
アンテナ用切替SW213は、制御部108が出力する制御信号S2により切替制御される。制御部108は、ユーザ等のチャネル選択操作に基づき、アンテナ用切替SW213を制御してアンテナを切替制御する。
制御部108は、ワンセグ放送のチャネル選択時には、アンテナ用切替SW213を接点c側に切り替え、ワンセグ用エレメント121をチューナ107に接続する。MM放送のチャネル選択時には、アンテナ用切替SW213を接点d側に切り替え、MM用エレメント122をチューナ107に接続する。これにより、ワンセグ放送用とMM放送用に周波数帯が異なり独立した2本のアンテナ(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122)を適切に切り替えることができる。
(イヤホンアンテナの接続部の構成)
図3は、実施の形態にかかる無線通信装置のイヤホンアンテナの接続部の構成を示す図である。携帯電話端末100の接続コネクタ105と、イヤホンアンテナ110の接続プラグ111の構成例を示す。
図3は、実施の形態にかかる無線通信装置のイヤホンアンテナの接続部の構成を示す図である。携帯電話端末100の接続コネクタ105と、イヤホンアンテナ110の接続プラグ111の構成例を示す。
接続コネクタ105は、5極(5ピン)の電極を有する。1ピンは通話用のMICとワンセグ用アンテナ(ワンセグ用エレメント121)で共用する。2ピンはヘッドセット検出用である。3ピンはオーディオ信号(右)用、4ピンはオーディオ信号(左)用である。5ピンはGNDおよびMM用アンテナ(MM用エレメント122)で共用する。2ピンと5ピンは軸方向の同一位置に設ける。
アンテナ以外のラインには、アンテナへの影響を回避するため、高周波信号を通さないフェライトビーズ(FB)301を挿入する。アンテナのラインには、制御信号S1のDC成分をカットするコンデンサ302を挿入する。
接続プラグ111は、4極(4ピン)の電極を有し、接続コネクタ105の各ピン番号(1〜5)を付してある。接続コネクタ105の2ピンと5ピンは接続プラグ111上で同一位置とされ、これら2ピンと5ピンは、接続コネクタ105に対する接続プラグ111の装着時に短絡される。
この接続コネクタ105は、実施の形態のイヤホンアンテナ110以外の4極のヘッドセット等であっても同様に接続でき、イヤホンおよびマイクの機能を使用できる。また、オーディオ信号のピン配置(配置位置)は、汎用の3極ピン配置と同様であるため、汎用の3極のイヤホンやヘッドホンが接続されても問題なく使用可能である。
(イヤホンアンテナの使用形態と放射パターンについて)
図4は、実施の形態にかかる無線通信装置に接続したイヤホンアンテナの使用形態を説明する図である。実施の形態では、図4(a)の自由空間モードと、図4(b)の人体装着モードとを例示する。これらのモードは、上述したワンセグ放送やMM放送の受信時(放送画面表示および音声出力)等の使用形態である。
図4は、実施の形態にかかる無線通信装置に接続したイヤホンアンテナの使用形態を説明する図である。実施の形態では、図4(a)の自由空間モードと、図4(b)の人体装着モードとを例示する。これらのモードは、上述したワンセグ放送やMM放送の受信時(放送画面表示および音声出力)等の使用形態である。
図4(a)に示す自由空間モードは、イヤホンアンテナ110のイヤホン機能は使用せずにアンテナ機能のみ使用し、携帯電話端末100を机上401などに置いた状態でスピーカ132から音声出力する使用形態である。
図4(b)の人体装着モードは、イヤホンアンテナ110のアンテナ機能を使用すると共に、イヤホンピース113をユーザ(人体)402の耳に挿入して、イヤホンの機能についても使用する使用形態である。この際、携帯電話端末100は手で保持し、イヤホンアンテナ110から音声出力する。
図5は、実施の形態にかかる無線通信装置に接続したイヤホンアンテナの使用形態別の放射パターンを説明する平面図である。図5(a)は、図4(a)の自由空間モードでのアンテナの放射パターンを示し、図5(b)は、図4(b)の人体装着モードでのアンテナの放射パターンを示す。いずれのモードにおいても、放射パターンは、アンテナの給電側のエレメントと、アンテナのGND側(携帯電話端末100内部のGND)との位置関係により定まる。
図5(a)に示す自由空間モードでは、人体によるアンテナへの影響はなく、ワンセグ放射パターンM1は、ワンセグ用エレメント121を中心とする放射パターンとなる。MM放射パターンM2は、MM用エレメント122を中心とする放射パターンとなる。
図5(b)に示す人体装着モードでは、イヤホンアンテナ110を人体402の頭部に装着するため、アンテナ周辺の遮蔽物が変わりアンテナの電流の流れが変わる。これにより、人体装着モードでは、ワンセグ放射パターンM1およびMM放射パターンM2のいずれも自由空間モードと異なる放射パターンとなる。ワンセグ放射パターンM1は、ワンセグ用エレメント121を中心とするが、人体402の頭部が遮蔽する放射パターンとなる。MM放射パターンM2は、MM用エレメント122を中心とするが、人体402の頭部が遮蔽する放射パターンとなる。
図5の(a),(b)のいずれのモードにおいてもワンセグ放射パターンM1とMM放射パターンM2は、重なる領域を有する放射パターンとなる。ここで、一つのイヤホンアンテナ110に2つのアンテナを設けるとき、使用形態が異なることによって、自由空間モードと人体装着モードとでは放射パターンM1,M2が異なる。
自由空間モードと人体装着モード間で使用形態が変わることで、ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122の2つのアンテナの互いの位相差が変わり、干渉状態が変化する。この干渉状態の変化でアンテナ性能が変化し、アンテナ特性の劣化が生じる。
実施の形態では、自由空間モードと人体装着モードという使用形態が変化しても、ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122の2つのアンテナの干渉状態が変化しないように位相制御を行う。すなわち、イヤホンアンテナ110に設けた上記の位相調整回路124による位相調整のON/OFFを切り替えることにより、モードが変わった場合のモード間での位相差をキャンセル(補償)する。
ここで、図4(a)に示したように、自由空間モードでは、イヤホンアンテナ110のイヤホンからの音声出力は行わずに、音声出力は携帯電話端末100のスピーカ132から出力する。一方、図4(b)に示したように、人体装着モードでは、イヤホンアンテナ110のイヤホンから音声出力を行う。イヤホンアンテナ110のイヤホンからの音声出力の有無は、上述したように、ユーザ操作により明示的に行われる。
したがって、実施の形態では、制御部108は、音声出力について、イヤホンアンテナ110のイヤホンからの音声出力の有無に応じて使用形態(モード)が切り替わったと判別する。位相調整回路124は、使用形態(モード)が変わることで変化する位相差をキャンセル(補償)するよう位相を変化させる。
実施の形態では、制御部108は、自由空間モードでは位相調整回路124の動作をOFFとする。そして、人体装着モードでは、位相調整回路124の動作をONにする。すなわち、制御部108は、音声出力がスピーカ132からイヤホンアンテナ110への切り替えを検出することで、自由空間モードから人体装着モードへのモード切り替えと判断し、制御信号S1を出力して位相調整回路124を動作(ON)させる制御を行う。一方、音声出力がイヤホンアンテナ110からスピーカ132への切り替えを検出することで、人体装着モードから自由空間モードへのモード切り替えと判断し、制御信号S1の出力を停止して位相調整回路124の動作を停止(OFF)させる制御を行う。
(位相調整によるアンテナ間の干渉軽減について)
図6は、実施の形態にかかる無線通信装置のアンテナ間の干渉を位相調整により軽減させる原理の説明図である。2本のアンテナ間の干渉を位相調整により軽減させることについて、相関係数を用いて説明する。2本のアンテナ間の干渉は、相関係数が高い「1」に近いほど相関が強く干渉が強く、相関係数が低い「0」に近いほど相関が弱く干渉が弱いといえる。
図6は、実施の形態にかかる無線通信装置のアンテナ間の干渉を位相調整により軽減させる原理の説明図である。2本のアンテナ間の干渉を位相調整により軽減させることについて、相関係数を用いて説明する。2本のアンテナ間の干渉は、相関係数が高い「1」に近いほど相関が強く干渉が強く、相関係数が低い「0」に近いほど相関が弱く干渉が弱いといえる。
図6には、2本のアンテナ1,2において、水平面のみ考慮し、到来波は角度φによらず一様と仮定している。アンテナ1の放射パターンにおける振幅をA1、位相をθ1とし、アンテナ2の放射パターンにおける振幅をA2、位相をθ2とすると、
アンテナ1の放射パターンは、電界E1(φ)=A1(φ)exp(−jθ1(φ))
アンテナ2の放射パターンは、電界E2(φ)=A2(φ)exp(−jθ2(φ))
で表される。
アンテナ1の放射パターンは、電界E1(φ)=A1(φ)exp(−jθ1(φ))
アンテナ2の放射パターンは、電界E2(φ)=A2(φ)exp(−jθ2(φ))
で表される。
ここで、アンテナ1とアンテナ2の相関係数は、ピアソンの積率相関係数(下記式(1))により、
から、相関係数rは、
となり、アンテナ1,2の放射パターンは、振幅A1,A2と、位相差θ1−θ2で表され、振幅と位相差によってのみ決まることがわかる。
つまり、放射パターンによって振幅と位相差が変わり、相関係数が高くなる使用形態(モード)になった場合には干渉が強くなり、性能が劣化する。このような相関係数が高くなるモードの場合は、アンテナ1,2間(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122間)に位相調整回路124を挿入する(動作させる)。
位相調整回路124のON/OFF動作により、位相差θ1−θ2をキャンセル(補償)するように位相調整して相関係数を低くすることで、アンテナ1,2間(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122間)の干渉を軽減できる。実施の形態では、自由空間モード(第1使用形態)と人体装着モード(第2使用形態)との間で変化したときの干渉の変化を軽減させる。
(位相調整切り替えの制御信号の伝送について)
図7は、実施の形態にかかる無線通信装置の位相調整切り替え動作を説明する図である。制御部(制御IC)108が位相調整回路124に出力する制御信号S1の伝送について説明する。
図7は、実施の形態にかかる無線通信装置の位相調整切り替え動作を説明する図である。制御部(制御IC)108が位相調整回路124に出力する制御信号S1の伝送について説明する。
制御部108は、ユーザが表示部102上で音声出力がイヤホン側を選択した場合等に制御信号S1を出力する。この制御信号S1は、制御部108がON「High」のDC信号をワンセグ用の受信系統にバイアス印加することで、イヤホンアンテナ110のワンセグ用エレメント121に出力される。
携帯電話端末100内部では、制御部108から出力される制御信号S1は、ワンセグ用の受信系統上において、ワンセグ用整合回路211の配置位置よりアンテナ側の位置に供給され、イヤホンアンテナ110のワンセグ用エレメント121に出力される。制御信号S1は、イヤホンアンテナ110内部でワンセグ用エレメント121を介して位相制御用切替SW125まで伝送され、位相制御用切替SW125を切り替え動作(ON)させる。位相調整回路124と位相制御用切替SW125の直列回路は、ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122との間に並列接続される。位相制御用切替SW125のONにより、位相調整回路124が動作(ON)する。
図7に示すように、ワンセグ用の受信系統には、ワンセグ用整合回路211の受信入力側にDCカット用のコンデンサ701を設ける。これにより、ワンセグ用の受信系統(チューナ107等)にDC電圧が印加されることを防ぐことができる。
また、イヤホンアンテナ110内部の位相制御用切替SW125部分にもDCカット用のコンデンサ702を設ける。これにより、ワンセグ用エレメント121の長さの途中位置に設けられた位相制御用切替SW125にDC電圧(ON)の制御信号S1を供給できるようになる。
図7に示す構成によれば、イヤホンアンテナ110のアンテナ用のエレメントを使用して位相調整回路124を制御する制御信号を伝送できるため、新たな制御線を追加することなく制御信号S1を伝送することができる。
(制御部の制御処理例)
図8は、実施の形態にかかる無線通信装置の制御処理例を示すフローチャートである。制御部108が行う制御処理例を説明する。はじめに、制御部108は、視聴サービスがワンセグ放送であるかMM放送であるかを判断する(ステップS801)。視聴サービスは、ユーザ操作等により選択される。
図8は、実施の形態にかかる無線通信装置の制御処理例を示すフローチャートである。制御部108が行う制御処理例を説明する。はじめに、制御部108は、視聴サービスがワンセグ放送であるかMM放送であるかを判断する(ステップS801)。視聴サービスは、ユーザ操作等により選択される。
視聴サービスがワンセグ放送であれば(ステップS801:ワンセグ)、制御部108は、アンテナ用切替SW213をワンセグ側(接点c)に切り替える(ステップS802)。これにより、ワンセグ用エレメント121がチューナ107に接続され、ワンセグ放送が視聴可能となる。
一方、視聴サービスがMM放送であれば(ステップS801:MM)、制御部108は、アンテナ用切替SW213をMM側(接点d)に切り替える(ステップS803)。これにより、MM用エレメント122がチューナ107に接続され、MM放送が視聴可能となる。
ステップS802、またはステップS803の実行後、制御部108は、ユーザ操作等による音声出力がイヤホンであるか、スピーカであるかを判断する(ステップS804)。音声出力先は、ユーザ操作等により選択される。
音声出力がイヤホンであれば(ステップS804:イヤホン)、制御部108は、音声出力用切替SW202をイヤホンアンテナ110側(接点a)に切り替える(ステップS805)。これにより、視聴中の放送(ワンセグまたはMM)の音声がイヤホンアンテナ110(イヤホンピース113)に出力され、イヤホンで視聴可能となる。
このように、音声出力がイヤホン側である場合、上述した人体装着モードであるため、制御部108は、位相制御用切替SW125をONにして(ステップS806)、一連の処理を終了する。これにより、位相調整回路124が動作し、人体装着モード時に適した位相調整が行われ、2本のアンテナ(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122間)の干渉を軽減させる。
一方、ステップS804において、音声出力がスピーカであれば(ステップS804:スピーカ)、制御部108は、音声出力用切替SW202をスピーカ132側(接点b)に切り替える(ステップS807)。これにより、視聴中の放送(ワンセグまたはMM)の音声がスピーカ132に出力され、スピーカ132で視聴可能となる。
このように、音声出力がスピーカ側である場合、上述した自由空間モードであるため、制御部108は、位相制御用切替SW125をOFFにして(ステップS808)、一連の処理を終了する。これにより、位相調整回路124は動作せず、位相調整を行わない状態で自由空間モード時の2本のアンテナ(ワンセグ用エレメント121とMM用エレメント122間)の干渉を軽減させる。
以上説明した処理によれば、音声出力がイヤホンであるかスピーカであるかにより、イヤホン出力であれば人体装着モードと判断し、スピーカ出力であれば自由空間モードと判断し、人体装着モード時には位相調整を行う。これにより、イヤホンアンテナ110を人体に装着したときのアンテナ間の干渉の変化を位相調整によりキャンセル(補償)することができる。そして、使用形態が自由空間モードから人体装着モード(あるいは人体装着モードから自由空間モード)に変化した場合でも、アンテナ間の干渉の変化を軽減できるようになる。
そして、実施の形態によれば、一つのイヤホンアンテナにワンセグ用エレメントとMM用エレメントを独立配線で設けた構成であるため、各アンテナで独立したインピーダンス調整を容易に行えるようになる。また、一つのイヤホンアンテナに複数のアンテナを設けても、使用環境の変化に対応でき、近接するアンテナ間の干渉を軽減できるため、各アンテナの放射特性および利得を向上できるようになる。これにより、ワンセグ放送やMM放送などの異なるアンテナ長(周波数帯)の放送波について、携帯電話端末に一つのイヤホンアンテナを接続してアンテナ切り替えするだけで、いずれの放送波の受信特性も向上できるようになる。
上述した実施の形態では、2本のアンテナとしてワンセグ放送とMM放送を例に説明したが、これ以外にも異なる周波数帯(放送周波数帯)のアンテナ間の干渉を軽減できる。また、2本のアンテナの周波数帯が同じ場合でも、使用形態別のアンテナ間の干渉を軽減できるようになる。
また、イヤホンアンテナは、2つのアンテナを一つの接続プラグ内で独立にピン配置して携帯電話端末の接続コネクタに挿抜可能である。これら複数のアンテナに加えて、イヤホンやマイクの接続についても一つの接続プラグでピン配置したため、イヤホンアンテナが有する複数のアンテナ、イヤホン、マイク等の機能を携帯電話端末に対して簡単に挿抜できる。さらには、接続コネクタのイヤホンの音声用のピンを汎用の3極ピンと同じ位置に配置することで、3極ピンの接続プラグを有する汎用のイヤホンを使用することもできる。
また、上記実施の形態では、無線通信装置として携帯電話端末を例に説明したが、携帯電話端末に限らず、各種放送等を受信する機能を有する無線通信装置に適用できる。例えば、携帯プレーヤー、携帯型ノートPC、携帯型タブレット等にも同様に適用できる。
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)複数のアンテナが接続可能な無線通信装置において、
前記アンテナ間の干渉を補償する位相調整部と、
前記アンテナ間の干渉の変化の要因の検出に基づき、前記位相調整部の動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
前記アンテナ間の干渉を補償する位相調整部と、
前記アンテナ間の干渉の変化の要因の検出に基づき、前記位相調整部の動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
(付記2)複数の前記アンテナは、音声出力のイヤホンが有する一対のケーブルにそれぞれ沿って設けられ、受信周波数帯に対応してアンテナ長が異なる独立した系統の複数のエレメントを有することを特徴とする付記1に記載の無線通信装置。
(付記3)前記制御部は、
前記アンテナ間の干渉の変化の要因を、前記イヤホンを人体に装着せず自装置内部のスピーカから出力する第1使用形態と、前記イヤホンを人体に装着し当該イヤホンから音声出力する第2使用形態と、の切り替えに基づき検出することを特徴とする付記2に記載の無線通信装置。
前記アンテナ間の干渉の変化の要因を、前記イヤホンを人体に装着せず自装置内部のスピーカから出力する第1使用形態と、前記イヤホンを人体に装着し当該イヤホンから音声出力する第2使用形態と、の切り替えに基づき検出することを特徴とする付記2に記載の無線通信装置。
(付記4)前記位相調整部は、
前記第1使用形態から前記第2使用形態への切り替えで変化する複数の前記アンテナの位相差を補償することを特徴とする付記3に記載の無線通信装置。
前記第1使用形態から前記第2使用形態への切り替えで変化する複数の前記アンテナの位相差を補償することを特徴とする付記3に記載の無線通信装置。
(付記5)前記位相調整部は、前記イヤホン内部の複数の前記エレメント間に並列接続して設けられ、
前記制御部は、前記エレメントにDC電圧の制御信号を印加することで前記位相調整部の動作を切り替え制御することを特徴とする付記2〜4のいずれか一つに記載の無線通信装置。
前記制御部は、前記エレメントにDC電圧の制御信号を印加することで前記位相調整部の動作を切り替え制御することを特徴とする付記2〜4のいずれか一つに記載の無線通信装置。
(付記6)前記エレメント上の前記位相調整部の接続部と、自装置内部のチューナの受信入力側には、それぞれ前記制御信号のDC電圧をカットするコンデンサが設けられたことを特徴とする付記5に記載の無線通信装置。
(付記7)複数の前記アンテナは、自装置内部に設けられた個別のインピーダンス整合回路およびアンテナ切替スイッチを介してチューナに接続されたことを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の無線通信装置。
(付記8)前記イヤホンの接続プラグと、当該接続プラグが挿抜される自装置の接続コネクタは、前記イヤホンの音声用、および複数の前記エレメント用にそれぞれ独立してピン配置され、うち前記イヤホンの音声用のピンは汎用の3極ピンと同じ位置に配置されたことを特徴とする付記2〜7のいずれか一つに記載の無線通信装置。
(付記9)前記位相調整部は、前記アンテナのインピーダンスを変化させずに、前記位相差を補償するコンデンサとインダクタの受動回路からなることを特徴とする付記4〜8のいずれか一つに記載の無線通信装置。
(付記10)一方の前記エレメントは、UHF帯受信用のアンテナ長を有し、
他方の前記エレメントは、VHF帯受信用のアンテナ長を有することを特徴とする付記2〜9のいずれか一つに記載の無線通信装置。
他方の前記エレメントは、VHF帯受信用のアンテナ長を有することを特徴とする付記2〜9のいずれか一つに記載の無線通信装置。
100 携帯電話端末
102 表示部
105 接続コネクタ
107 チューナ
108 制御部
110 イヤホンアンテナ
111 接続プラグ
112 ケーブル
113 イヤホンピース
121 ワンセグ用エレメント
122 MM用エレメント
124 位相調整回路
125 位相制御用切替SW
132 スピーカ
201 オーディオ部
202 音声出力用切替SW
211 ワンセグ用整合回路
212 MM用整合回路
213 アンテナ用切替SW
102 表示部
105 接続コネクタ
107 チューナ
108 制御部
110 イヤホンアンテナ
111 接続プラグ
112 ケーブル
113 イヤホンピース
121 ワンセグ用エレメント
122 MM用エレメント
124 位相調整回路
125 位相制御用切替SW
132 スピーカ
201 オーディオ部
202 音声出力用切替SW
211 ワンセグ用整合回路
212 MM用整合回路
213 アンテナ用切替SW
Claims (8)
- 複数のアンテナが接続可能な無線通信装置において、
前記アンテナ間の干渉を補償する位相調整部と、
前記アンテナ間の干渉の変化の要因の検出に基づき、前記位相調整部の動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする無線通信装置。 - 複数の前記アンテナは、音声出力のイヤホンが有する一対のケーブルにそれぞれ沿って設けられ、受信周波数帯に対応してアンテナ長が異なる独立した系統の複数のエレメントを有することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記制御部は、
前記アンテナ間の干渉の変化の要因を、前記イヤホンを人体に装着せず自装置内部のスピーカから出力する第1使用形態と、前記イヤホンを人体に装着し当該イヤホンから音声出力する第2使用形態と、の切り替えに基づき検出することを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。 - 前記位相調整部は、
前記第1使用形態から前記第2使用形態への切り替えで変化する複数の前記アンテナの位相差を補償することを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。 - 前記位相調整部は、前記イヤホン内部の複数の前記エレメント間に並列接続して設けられ、
前記制御部は、前記エレメントにDC電圧の制御信号を印加することで前記位相調整部の動作を切り替え制御することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の無線通信装置。 - 前記エレメント上の前記位相調整部の接続部と、自装置内部のチューナの受信入力側には、それぞれ前記制御信号のDC電圧をカットするコンデンサが設けられたことを特徴とする請求項5に記載の無線通信装置。
- 複数の前記アンテナは、自装置内部に設けられた個別のインピーダンス整合回路およびアンテナ切替スイッチを介してチューナに接続されたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の無線通信装置。
- 前記イヤホンの接続プラグと、当該接続プラグが挿抜される自装置の接続コネクタは、前記イヤホンの音声用、および複数の前記エレメント用にそれぞれ独立してピン配置され、うち前記イヤホンの音声用のピンは汎用の3極ピンと同じ位置に配置されたことを特徴とする請求項2〜7のいずれか一つに記載の無線通信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014242552A JP2016103812A (ja) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 無線通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014242552A JP2016103812A (ja) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 無線通信装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2014242552A Pending JP2016103812A (ja) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 無線通信装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2016103812A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020111554A1 (ko) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 삼성전자 주식회사 | 안테나에 의하여 측정되는 값을 보상하는 전자 장치 및 그 작동 방법 |
-
2014
- 2014-11-28 JP JP2014242552A patent/JP2016103812A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020111554A1 (ko) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 삼성전자 주식회사 | 안테나에 의하여 측정되는 값을 보상하는 전자 장치 및 그 작동 방법 |
US11563501B2 (en) | 2018-11-27 | 2023-01-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device compensatively adjusting value acquired by antenna, and operating method therefor |
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