JP2016103812A - 無線通信装置 - Google Patents

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。）。

特開２００５−３４８２５２号公報 実開昭６３−７０７４２号公報 特開２００６−５４５８８号公報

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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（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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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

Claims (8)

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。
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請求項１に記載の無線通信装置。
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請求項２に記載の無線通信装置。
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請求項３に記載の無線通信装置。
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請求項２〜４のいずれか一つに記載の無線通信装置。
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請求項５に記載の無線通信装置。
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請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線通信装置。
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請求項２〜７のいずれか一つに記載の無線通信装置。

Images