アダプティブアンテナ装置及び無線通信装置
【課題】無線通信装置に搭載され、無線通信装置が使用される環境に関わらず、従来技術に比較して高品質の無線通信を実現するアダプティブアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ素子１０ａは、互いに異なる位置に給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２を有し、第１の無線信号を受信する。アンテナ素子１０ｂは、互いに異なる位置に給電点Ｑ２−１，Ｑ２−２を有し、第２の無線信号を受信する。コントローラ６０は、第１の無線信号の復調信号のレベルが実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２１を制御し、かつ、第２の無線信号に関の復調信号のレベルが実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２２を制御し、スイッチ２１及び２２からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力する。
【解決手段】アンテナ素子１０ａは、互いに異なる位置に給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２を有し、第１の無線信号を受信する。アンテナ素子１０ｂは、互いに異なる位置に給電点Ｑ２−１，Ｑ２−２を有し、第２の無線信号を受信する。コントローラ６０は、第１の無線信号の復調信号のレベルが実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２１を制御し、かつ、第２の無線信号に関の復調信号のレベルが実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２２を制御し、スイッチ２１及び２２からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、準ミリ波帯、又はミリ波帯の無線通信システムに用いられるアダプティブアンテナ装置及び当該アダプティブアンテナ装置を有する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯、準ミリ波帯、又はミリ波帯の無線通信システムにおいては、より高い信号品質及び通信の高速化をはかるために、複数のアンテナ素子により受信された各無線信号のうち、より大きな受信電力を有する無線信号を選択する選択ダイバーシチ処理が行われている。これにより、フェージングの影響を緩和できる。例えば、無線通信回路等を内蔵する下筐体と、液晶ディスプレイ等を備える上筐体とがヒンジ部で開閉可能に連結されてなる従来技術に係る折り畳み型の携帯端末装置においては、上筐体に２つのアンテナ素子を設けることにより携帯端末装置を小型化させ、当該２つのアンテナ素子を用いて選択ダイバーシチ処理が行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４４４５号公報。
【特許文献２】特開２００４−５４６２６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第４世代の携帯電話機やデジタルテレビジョン放送信号を受信する携帯無線端末装置のように広帯域の無線信号を送受信する携帯無線端末装置においては、より高い信号品質が求められるため、複数のアンテナ素子で受信した受信信号を同相合成する合成ダイバーシチ処理等のアダプティブ制御の使用が有効である。この場合、複数のアンテナ素子の放射効率をすべて高くする必要がある。
【０００５】
しかしながら、携帯無線端末装置は人間によって保持されて使用されるため、当該携帯無線端末装置と人体頭部との接触、胴体との距離及び手の位置などによって、アンテナ装置の指向特性及び放射効率は大きく変化する。従来技術に係る折り畳み型携帯端末装置においては、上筐体に設けられる２つのアンテナ素子の給電点はそれぞれヒンジ部近傍に設けられており、人間が当該携帯端末装置を手で保持して使用するときのように給電点が手で覆われるときには、２つのアンテナ素子の放射効率がともに大きく低下し、合成ダイバーシチ処理を行えないという課題があった。また、携帯無線端末装置の小型化に伴い、複数のアンテナ素子間の距離が近くなり、複数のアンテナ素子間で受信された各無線信号間の相関が高くなり、データを受信できなくなるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、無線通信装置に搭載され、無線通信装置が使用される環境に関わらず、従来技術に比較して高品質の無線通信を実現するアダプティブアンテナ装置及び当該アダプティブアンテナ装置を有する無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係るアダプティブアンテナ装置は、
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、
上記第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、
上記第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、
上記第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第１のスイッチ手段を制御し、かつ、上記第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第２のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第２のスイッチ手段を制御し、上記第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、上記アダプティブ制御後の合成無線信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記アダプティブアンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有し、上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記アダプティブアンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有し、上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記アダプティブアンテナ装置において、上記アダプティブアンテナ装置は、互いに開閉可能に連結された第１及び第２の筐体に収容され、上記第１と第２のアンテナ素子はともに上記第１の筐体に収容されたことを特徴とする。
【００１１】
またさらに、上記アダプティブアンテナ装置において、上記評価値は、上記無線信号のレベルと、上記無線信号の復調信号のレベルと、上記無線信号の復調信号の信号品質のうちの１つであることを特徴とする。
【００１２】
また、上記アダプティブアンテナ装置において、上記制御手段は、上記合成無線信号の評価値が実質的に最大となるように、上記第１及び第２の無線信号に関する各振幅量と各移相量の少なくとも一方を制御することにより上記第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御することを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記アダプティブアンテナ装置において、上記合成無線信号の評価値は、上記合成無線信号のレベルと、上記合成無線信号の所望波対雑音及び干渉波電力比とのうちの１つであることを特徴とする。
【００１４】
第２の発明に係る無線通信装置は、上記のアダプティブアンテナ装置と、上記各無線信号を復調信号に復調して出力する復調手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るアダプティブアンテナ装置又は無線通信装置によれば、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、制御手段とを備え、当該制御手段は、第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第１のアンテナ素子の給電点を選択するように第１のスイッチ手段を制御し、かつ、第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するように第２のスイッチ手段を制御し、第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力するので、従来技術に比較して、無線通信装置が使用される環境に関わらず、従来技術に比較して高品質の無線通信を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１７】
実施形態．
図１は、本発明の一実施形態に係る折り畳み型携帯電話機１の開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。図２は、図１の折り畳み型携帯電話機１のアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、無線通信装置である折り畳み型携帯電話機１は、互いに開閉可能に連結してなる筐体２及び筐体３を備えて構成される。ここで、筐体２の一端に一体的に形成されたヒンジ円筒部４ａ，４ｂは、筐体３の一端に一体的に形成されたヒンジ円筒部４ｃ（以下、ヒンジ円筒部４ａ，４ｂ，４ｃを併せてヒンジ部４という。）に挟持されて回動可能に軸支される。この構成により折り畳み型携帯電話機１は、開状態（図１参照。）と閉状態とを有する。ここで、実施形態において開状態とは、筐体２と筐体３が直線上に展開した状態であるが、本発明はこれに限らず、筐体２と筐体３とが例えば１５０度等の所定の角度をなして展開した状態であってもよい。また、実施形態において開状態とは、筐体２と筐体３とが互いに接して閉じた状態である。
【００１９】
図１において、筐体２は、前面側に設けられる図示しない液晶ディスプレイと、給電点Ｑ１−１及びＱ１−２を有するアンテナ素子１０ａと、給電点Ｑ２−１及びＱ２−２を有するアンテナ素子１０ｂと、給電ケーブル１１−１，１１−２，１２−１，１２−２とを備える。また、筐体３は、誘電体基板上に形成された無線通信回路６と、筐体３の広さと同程度の広さ及び平板の形状を有する接地導体５とを備える。さらに、図２において、無線通信回路６は、インピーダンス整合回路６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１及び６１ｂ−２と、スイッチ２１及び２２と、無線受信回路６２ａ及び６２ｂと、レベル検出回路６３ａ及び６３ｂと、コントローラ６０と、受信アダプティブ制御回路７０と、出力端子８０とを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂと、給電ケーブル１１−１，１１−２，１２−１，１２−２と、無線通信回路６とは、第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を構成する。
【００２０】
ここで、図１及び図２において、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置は、互いに異なる位置に給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２を有し第１の無線信号を受信するアンテナ素子１０ａと、互いに異なる位置に給電点Ｑ２−１，Ｑ２−２を有し第２の無線信号を受信するアンテナ素子１０ｂと、アンテナ素子１０ａの給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力するスイッチ２１と、アンテナ素子１０ｂの給電点Ｑ２−１，Ｑ２−２の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力するスイッチ２２と、第１の無線信号の復調信号のレベルが実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２１を制御し、かつ、第２の無線信号に関の復調信号のレベルが実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２２を制御し、スイッチ２１及び２２からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力するコントローラ６０とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
図１に示すように、筐体２において、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂはそれぞれ、筐体２の長手方向の長さと同程度の長辺及び筐体２の長手方向に直交する方向の長さの半分程度の短辺を有する長方形の平板形状を有し、筐体２の背面側であってそれぞれ図１の左側及び右側に設けられる。アンテナ素子１０ａの長手方向の右上側縁端部に給電点Ｑ１−１が設けられ、給電点Ｑ１−１は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１１−１を介してインピーダンス整合回路６１ａ−１に接続される。また、アンテナ素子１０ａの長手方向の左下側縁端部に給電点Ｑ１−２が設けられ、給電点Ｑ１−２は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１１−２を介してインピーダンス整合回路６１ａ−２に接続される。一方、アンテナ素子１０ｂの長手方向の左上側縁端部に給電点Ｑ２−１が設けられ、給電点Ｑ２−１は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１２−１を介してインピーダンス整合回路６１ｂ−１に接続される。また、アンテナ素子１０ｂの長手方向の右下側縁端部に給電点Ｑ２−２が設けられ、給電点Ｑ２−２は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１２−２を介してインピーダンス整合回路６１ｂ−２に接続される。ここで、インピーダンス整合回路６１ａ−１は、アンテナ素子１０ａ及び給電ケーブル１１−１のインピーダンスと無線受信回路６２ａのインピーダンス（５０Ωである。）とを整合させるために用いられ、インピーダンス整合回路６１ａ−２は、アンテナ素子１０ａ及び給電ケーブル１１−２のインピーダンスと無線受信回路６２ａのインピーダンスとを整合させるために用いられる。また、インピーダンス整合回路６１ｂ−１は、アンテナ素子１０ｂ及び給電ケーブル１２−１のインピーダンスと無線受信回路６２ｂのインピーダンス（５０Ωである。）とを整合させるために用いられ、インピーダンス整合回路６１ｂ−２は、アンテナ素子１０ｂ及び給電ケーブル１２−２のインピーダンスと無線受信回路６２ｂのインピーダンスとを整合させるために用いられる。
【００２２】
図２のアダプティブアンテナ装置において、アンテナ素子１０ａで受信された無線信号は、給電点Ｑ１−１を用いるときは、給電点Ｑ１−１から給電ケーブル１１−１、インピーダンス整合回路６１ａ−１及びスイッチ２１の接点ａ側を介して無線受信回路６２ａに入力され、一方、給電点Ｑ１−２を用いるときは、給電点Ｑ１−２から給電ケーブル１１−２、インピーダンス整合回路６１ａ−２及びスイッチ２１の接点ｂ側を介して無線受信回路６２ａに入力される。また、アンテナ素子１０ｂで受信された無線信号は、給電点Ｑ２−１を用いるときは、給電点２−１から給電ケーブル１２−１、インピーダンス整合回路６１ｂ−１及びスイッチ２２の接点ａ側を介して無線受信回路６２ｂに入力され、一方、給電点Ｑ２−２を用いるときは、給電点２−２から給電ケーブル１２−２、インピーダンス整合回路６１ｂ−２及びスイッチ２２の接点ｂ側を介して無線受信回路６２ｂに入力される。
【００２３】
無線受信回路６２ａ及び６２ｂはそれぞれ、無線信号の周波数を分離する高周波フィルタ、無線信号を増幅するための高周波増幅器及び無線信号を所定の中間周波数の中間周波信号に低域周波数変換するための混合器等の高周波回路、中間周波フィルタ及び中間周波アンプ等の中間周波数回路、及び中間周波信号をベースバンド信号に復調する復調回路を含む。無線受信回路６２ａは、入力される無線信号に対して所定の高周波フィルタ処理及び高周波増幅処理を行い、処理後の無線信号を所定の中間周波数の中間周波信号に低域周波数変換した後、中間周波信号に対して中間周波フィルタ処理を行い、フィルタ後の中間周波信号を、アンテナ素子１０ａで受信された無線信号の復調信号であるベースバンド信号に復調してレベル検出回路６３ａ及び受信アダプティブ制御回路７０に出力する。一方、無線受信回路６２ｂは、入力される無線信号に対して所定の高周波フィルタ処理及び高周波増幅処理を行い、処理後の無線信号を所定の中間周波数の中間周波信号に低域周波数変換した後、中間周波信号に対して中間周波フィルタ処理を行い、フィルタ後の中間周波信号を、アンテナ素子１０ｂで受信された無線信号の復調信号であるベースバンド信号に復調してレベル検出回路６３ｂ及び受信アダプティブ制御回路７０に出力する。
【００２４】
レベル検出回路６３ａ及び６３ｂはそれぞれ、入力されるベースバンド信号の電力レベルを検出し、検出した電力レベルを示す検出信号を発生して、コントローラ６０に出力する。
【００２５】
受信アダプティブ制御回路７０は、２個の可変利得増幅器７１ａ及び７１と、２個の移相器７２ａ及び７２ｂと、加算器である信号合成器７３を備えて構成され、可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量はコントローラ６０によって詳細後述するように制御される。無線受信回路６２ａからのベースバンド信号は、可変利得増幅器７１ａ及び移相器７２ａを介して信号合成器７３に出力され、無線受信回路６２ｂからのベースバンド信号は、可変利得増幅器７１ｂ及び移相器７２ｂを介して信号合成器７３に出力される。信号合成器７３は、入力される２個のベースバンド信号を加算することにより合成して、合成後のベースバンド信号をコントローラ６０及び出力端子８０に出力する。
【００２６】
コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０から出力される合成後のベースバンド信号のレベルが実質的に最大になるように、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御する。また、コントローラ６０は、スイッチ２１を接点ａ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ａからの検出信号及びスイッチ２１を接点ｂ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ａからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ａからのベースバンド信号の電力レベルが大きくなるように給電点Ｑ１−１又はＱ１−２を選択するように、スイッチ２１を切り換える。さらに、コントローラ６０は、スイッチ２２を接点ａ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ｂからの検出信号及びスイッチ２２を接点ｂ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ｂからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ｂからのベースバンド信号の電力レベルが大きくなるように給電点Ｑ２−１又はＱ２−２を選択するように、スイッチ２２を切り換える。
【００２７】
一般に、図１の折り畳み型携帯電話機１のような携帯型の無線端末装置は、人間が手で保持した状態で使用される。従って、折り畳み型携帯電話機１が人間の手によってヒンジ部４で保持される場合、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂの一部が覆われてしまい、ヒンジ部４が手で覆われていない場合に比較して、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂのアンテナの放射効率（ＶＳＷＲに反比例する値）が大きく低下し、通信品質が低下し、最悪の場合は無線通信が不可能になる。一般に、アンテナ素子において電界分布は給電点に集中するので、特に、給電点が覆われたときにアンテナ素子の放射効率は低下する。図２のアダプティブアンテナ装置によれば、アンテナ素子１０ａの互いに異なる位置に２個の給電点Ｑ１−１及びＱ１−２を設け、アンテナ素子１０ｂの互いに異なる位置に給電点Ｑ２−１及びＱ２−２を設け、各アンテナ素子で受信される無線信号をベースバンド信号にそれぞれ復調し、ベースバンド信号の電力レベルが大きくなる方の給電点を選択するようにスイッチ２１及び２２を制御するので、２つのアンテナ素子１０ａ及び１０ｂの放射効率を高い状態に保ち、通信品質を高い状態に保つことができる。また、複数の異なるアンテナ素子を設ける必要がないので、従来技術に比較して無線端末装置を小型化できる。
【００２８】
以上の実施形態において、コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０から出力される合成後のベースバンド信号のレベルが実質的に最大になるように、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御したが、本発明はこれに限られない。各アンテナ素子１０ａ及び１０ｂにより受信された無線信号には、通常、所望波信号とともに熱雑音成分が受信される。さらに、隣接基地局からの同一周波数の同一チャンネル干渉波や、所望波であるが大きな経路を経由して到来したために時間的な遅れを生じる遅延波も受信される場合がある。遅延波は、テレビジョン放送やラジオ放送等のアナログ無線通信システムにおいて、例えばテレビジョン受像機で表示されるゴーストとして画面表示の品質を劣化させる。一方、ディジタル無線通信システムでは、熱雑音、同一チャンネル干渉波や遅延波は、いずれもビット誤りとして影響を及ぼし、直接的に信号品質を劣化させる。ここで、所望波電力をＳとし、熱雑音電力をＮとし、同一チャンネル干渉波と遅延波を含む干渉波電力をＩとすると、コントローラ６０は、信号品質を改善させるために、所望波対雑音及び干渉波電力比Ｓ／（Ｎ＋Ｉ）が実質的に最大になるようにアダプティブ制御してもよい。具体的には、コントローラ６０は、所望波対雑音及び干渉波電力比Ｓ／（Ｎ＋Ｉ）を実質的に最大にするために、受信アダプティブ制御回路７０Ａから出力される信号のビットエラーレート（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；以下、ＢＥＲという。）又はパケットエラーレート（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；以下、ＰＥＲという。）が実質的に最小になるように、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御してもよい。もしくは、コントローラ６０は、所望波のレプリカ信号と受信アダプティブ制御回路７０Ａから出力される信号との差が実質的に最小となるように、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ；実質的に最小自乗誤差）法によって可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御してもよい。また、コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御したが、本発明はこれに限られず、当該各移相量及び当該可変振幅量の一方のみを制御してもよい。
【００２９】
また、コントローラ６０は、給電点Ｑ１−１乃至Ｑ２−２のいずれを選択しても、レベル検出回路６３ａ及び６３ｂにおいて、所定のしきい値以上の電力レベルが検出されたと判断したとき、給電点Ｑ１−１及びＱ２−２又は給電点Ｑ１−２及びＱ２−１を選択するように、スイッチ２１及び２２を切り換えてもよい。このように切り換えることにより、アンテナ素子１０ａとアンテナ素子１０ｂとの間隔は、給電点Ｑ１−１及びＱ２−１又は給電点Ｑ１−２及びＱ２−２を選択する場合に比較して広くなり、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂで受信される無線信号間の相関は小さくなるので、受信アダプティブ制御回路７０からの出力信号から取り出したデータのエラー率を小さくできる。従って、従来技術に比較して、折り畳み型携帯電話機１を小型化しかつ信号品質を向上できる。なお、給電点Ｑ１−１及びＱ２−２の組み合わせ又は給電点Ｑ１−２及びＱ２−１の組み合わせのうちいずれの組み合わせを選択するかは、無線信号の電波環境や折り畳み型携帯電話機１と手の位置関係などに基づいて決定すればよい。
【００３０】
さらに、コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０からの信号に基づいてＢＥＲ、ＰＥＲ又はスループットを算出し、算出されたＢＥＲ又はＰＥＲが所定のしきい値以上又はスループットが所定のしきい値以下であると判断したときに、スイッチ２１及び２２を切り換えてもよい。
【００３１】
またさらに、上記の実施形態において、受信アダプティブ制御回路７０はインピーダンス整合回路６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１及び６１ｂ−２を備えたが、本発明はこれに限らず、アンテナ素子１０ａのインピーダンスと無線受信回路６２ａのインピーダンスとが整合し、アンテナ素子１０ｂのインピーダンスと無線受信回路６２ｂのインピーダンスとが整合しているときは、これらのインピーダンス整合回路を備えなくてもよい。この場合、スイッチ２１及び２２を筐体２に設けてもよい。
【００３２】
また、上記の実施形態において、コントローラ６０は、各アンテナ素子で受信される無線信号をベースバンド信号にそれぞれ復調した後のベースバンド信号の電力レベルが大きくなるように各アンテナ素子で給電点を選択するように、スイッチ２１及び２２を制御したが、本発明はこれに限られず、各アンテナ素子で受信される無線信号の中間周波信号のレベルに基づいてＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ；受信信号強度表示。以下、ＲＳＳＩという。）値を算出し、ＲＳＳＩ値が大きくなるように各アンテナ素子で給電点を選択するように、スイッチ２１及び２２を制御してもよい。
【００３３】
第１の変形例．
図３は、本発明の第１の変形例に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図３のアダプティブアンテナ装置は、図２のアダプティブアンテナ装置に比較して、無線通信回路６に代えて無線通信回路６Ａを備える。無線通信回路６Ａは、無線通信回路６に比較して、レベル検出回路６３ａ，６３ｂ及びコントローラ６０に代えて、信号品質測定器６４ａ，６４ｂ及びコントローラ６０Ａを備える。ここで、図３のアダプティブアンテナ装置は、アンテナ素子１０ａで受信される無線信号を復調したベースバンド信号の信号品質が高くなるように給電点Ｑ１−１又はＱ１−２を選択するように、スイッチ２１を切り換えかつ、アンテナ素子１０ｂで受信される無線信号を復調したベースバンド信号の信号品質が高くなるように給電点Ｑ２−１又はＱ２−２を選択するようにスイッチ２２を切り換えたことを特徴とする。
【００３４】
図３において、信号品質測定器６４ａ及び６４ｂはそれぞれ、入力されるベースバンド信号の信号品質であるＢＥＲを検出し、検出したＢＥＲを示す検出信号を発生して、コントローラ６０Ａに出力する。コントローラ６０Ａは、スイッチ２１を接点ａ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ａからの検出信号及びスイッチ２１を接点ｂ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ａからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ａからのベースバンド信号のＢＥＲが大きくなるように給電点Ｑ１−１又はＱ１−２を選択するように、スイッチ２１を切り換える。さらに、コントローラ６０Ａは、スイッチ２２を接点ａ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ｂからの検出信号及びスイッチ２２を接点ｂ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ｂからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ｂからのベースバンド信号のＢＥＲが大きくなるように給電点Ｑ２−１又はＱ２−２を選択するように、スイッチ２２を切り換える。
【００３５】
第１の変形例に係るアダプティブアンテナ装置は、実施形態に係るアダプティブアンテナ装置と同様の効果を奏する。
【００３６】
なお、信号品質測定器６４ａ及び６４ｂはそれぞれ、入力されるベースバンド信号のＰＥＲを検出し、検出したＰＥＲを示す検出信号を発生して、コントローラ６０Ａに出力してもよい。
【００３７】
第２の変形例．
図４は、本発明の第２の変形例に係る折り畳み型携帯電話機１Ａの開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。図４の折り畳み型携帯電話機１Ａは、図１の折り畳み型携帯電話機１に比較して、アンテナ素子１０ａの給電点Ｑ１−１に代えてアンテナ素子１０ａの右下縁端部に給電点Ｑ１−３を設け、アンテナ素子１０ｂの給電点Ｑ２−１に代えてアンテナ素子１０ｂの左下縁端部に給電点Ｑ２−３を設けたことを特徴とする。
【００３８】
一般に、折り畳み型携帯電話機は細長い形状を有する。従って、図１に示すように、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂの長手方向のできるだけ離れた位置に給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２，Ｑ２−１，Ｑ２−２を設けた方が、図４に示すように、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂのそれぞれの一端の異なる位置に給電点Ｑ１−２，Ｑ１−３，Ｑ２−２及びＱ２−３を設ける場合に比較して、各給電点が手で覆われて通信品質が低下する可能性が小さい。しかしながら、図４の折り畳み型携帯電話機１Ａによれば、図１の折り畳み型携帯電話機１に比較して、給電ケーブル１１−１及び１２−１の長さを短くできるので、給電ケーブル１１−１及び１２−１での伝搬損失を低減しかつ、筐体２内の構成を簡略化できる。
【００３９】
上記実施形態及び各変形例において、アンテナ素子の数は２つであったが、本発明はこれに限られず、３つ以上であってもよい。また、上記実施形態及び各変形例において、各アンテナ素子に設けられる給電点の数は２個であったが、本発明はこれに限られず、３個以上の給電点を設けてもよい。この場合、各アンテナ素子において、無線信号のレベルと、無線信号の復調信号のレベルと、無線信号の復調信号の信号品質の内の１つが実質的に最大になるように給電点を選択する。
【００４０】
上記実施形態及び各変形例において、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂは筐体２に設けられた平面アンテナであったが、本発明はこれに限らず、筐体２に設けられる板状導体と筐体３内の接地導体とを備えて構成されるダイポールアンテナであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上詳述したように、本発明に係るアダプティブアンテナ装置又は無線通信装置によれば、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、制御手段とを備え、当該制御手段は、第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第１のアンテナ素子の給電点を選択するように第１のスイッチ手段を制御し、かつ、第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するように第２のスイッチ手段を制御し、第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力するので、従来技術に比較して、無線通信装置が使用される環境に関わらず、従来技術に比較して高品質の無線通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る折り畳み型携帯電話機１の開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。
【図２】図１の折り畳み型携帯電話機１のアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の変形例に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の変形例に係る折り畳み型携帯電話機１Ａの開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ…折り畳み型携帯電話機、
２，３…筐体、
４ａ，４ｂ，４ｃ…ヒンジ円筒部、
４…ヒンジ部、
５…接地導体、
６，６Ａ…無線通信回路、
１０ａ，１０ｂ…アンテナ素子、
１１−１，１１−２，１２−１，１２−２…給電ケーブル、
２１，２２…スイッチ、
６０，６０Ａ…コントローラ、
６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２…インピーダンス整合回路、
６２ａ，６２ｂ…無線受信回路、
６３ａ，６３ｂ…レベル検出回路、
６４ａ，６４ｂ…信号品質測定器、
７０…受信アダプティブ制御回路、
７１ａ，７１ｂ…可変利得増幅器、
７２ａ，７２ｂ…移相器、
７３…信号合成器、
Ｑ１−１，Ｑ１−２，Ｑ１−３，Ｑ２−１，Ｑ２−２，Ｑ２−３…給電点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、準ミリ波帯、又はミリ波帯の無線通信システムに用いられるアダプティブアンテナ装置及び当該アダプティブアンテナ装置を有する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯、準ミリ波帯、又はミリ波帯の無線通信システムにおいては、より高い信号品質及び通信の高速化をはかるために、複数のアンテナ素子により受信された各無線信号のうち、より大きな受信電力を有する無線信号を選択する選択ダイバーシチ処理が行われている。これにより、フェージングの影響を緩和できる。例えば、無線通信回路等を内蔵する下筐体と、液晶ディスプレイ等を備える上筐体とがヒンジ部で開閉可能に連結されてなる従来技術に係る折り畳み型の携帯端末装置においては、上筐体に２つのアンテナ素子を設けることにより携帯端末装置を小型化させ、当該２つのアンテナ素子を用いて選択ダイバーシチ処理が行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４４４５号公報。
【特許文献２】特開２００４−５４６２６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第４世代の携帯電話機やデジタルテレビジョン放送信号を受信する携帯無線端末装置のように広帯域の無線信号を送受信する携帯無線端末装置においては、より高い信号品質が求められるため、複数のアンテナ素子で受信した受信信号を同相合成する合成ダイバーシチ処理等のアダプティブ制御の使用が有効である。この場合、複数のアンテナ素子の放射効率をすべて高くする必要がある。
【０００５】
しかしながら、携帯無線端末装置は人間によって保持されて使用されるため、当該携帯無線端末装置と人体頭部との接触、胴体との距離及び手の位置などによって、アンテナ装置の指向特性及び放射効率は大きく変化する。従来技術に係る折り畳み型携帯端末装置においては、上筐体に設けられる２つのアンテナ素子の給電点はそれぞれヒンジ部近傍に設けられており、人間が当該携帯端末装置を手で保持して使用するときのように給電点が手で覆われるときには、２つのアンテナ素子の放射効率がともに大きく低下し、合成ダイバーシチ処理を行えないという課題があった。また、携帯無線端末装置の小型化に伴い、複数のアンテナ素子間の距離が近くなり、複数のアンテナ素子間で受信された各無線信号間の相関が高くなり、データを受信できなくなるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、無線通信装置に搭載され、無線通信装置が使用される環境に関わらず、従来技術に比較して高品質の無線通信を実現するアダプティブアンテナ装置及び当該アダプティブアンテナ装置を有する無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係るアダプティブアンテナ装置は、
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、
上記第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、
上記第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、
上記第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第１のスイッチ手段を制御し、かつ、上記第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第２のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第２のスイッチ手段を制御し、上記第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、上記アダプティブ制御後の合成無線信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記アダプティブアンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有し、上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記アダプティブアンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有し、上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記アダプティブアンテナ装置において、上記アダプティブアンテナ装置は、互いに開閉可能に連結された第１及び第２の筐体に収容され、上記第１と第２のアンテナ素子はともに上記第１の筐体に収容されたことを特徴とする。
【００１１】
またさらに、上記アダプティブアンテナ装置において、上記評価値は、上記無線信号のレベルと、上記無線信号の復調信号のレベルと、上記無線信号の復調信号の信号品質のうちの１つであることを特徴とする。
【００１２】
また、上記アダプティブアンテナ装置において、上記制御手段は、上記合成無線信号の評価値が実質的に最大となるように、上記第１及び第２の無線信号に関する各振幅量と各移相量の少なくとも一方を制御することにより上記第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御することを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記アダプティブアンテナ装置において、上記合成無線信号の評価値は、上記合成無線信号のレベルと、上記合成無線信号の所望波対雑音及び干渉波電力比とのうちの１つであることを特徴とする。
【００１４】
第２の発明に係る無線通信装置は、上記のアダプティブアンテナ装置と、上記各無線信号を復調信号に復調して出力する復調手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るアダプティブアンテナ装置又は無線通信装置によれば、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、制御手段とを備え、当該制御手段は、第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第１のアンテナ素子の給電点を選択するように第１のスイッチ手段を制御し、かつ、第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するように第２のスイッチ手段を制御し、第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力するので、従来技術に比較して、無線通信装置が使用される環境に関わらず、従来技術に比較して高品質の無線通信を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１７】
実施形態．
図１は、本発明の一実施形態に係る折り畳み型携帯電話機１の開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。図２は、図１の折り畳み型携帯電話機１のアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、無線通信装置である折り畳み型携帯電話機１は、互いに開閉可能に連結してなる筐体２及び筐体３を備えて構成される。ここで、筐体２の一端に一体的に形成されたヒンジ円筒部４ａ，４ｂは、筐体３の一端に一体的に形成されたヒンジ円筒部４ｃ（以下、ヒンジ円筒部４ａ，４ｂ，４ｃを併せてヒンジ部４という。）に挟持されて回動可能に軸支される。この構成により折り畳み型携帯電話機１は、開状態（図１参照。）と閉状態とを有する。ここで、実施形態において開状態とは、筐体２と筐体３が直線上に展開した状態であるが、本発明はこれに限らず、筐体２と筐体３とが例えば１５０度等の所定の角度をなして展開した状態であってもよい。また、実施形態において開状態とは、筐体２と筐体３とが互いに接して閉じた状態である。
【００１９】
図１において、筐体２は、前面側に設けられる図示しない液晶ディスプレイと、給電点Ｑ１−１及びＱ１−２を有するアンテナ素子１０ａと、給電点Ｑ２−１及びＱ２−２を有するアンテナ素子１０ｂと、給電ケーブル１１−１，１１−２，１２−１，１２−２とを備える。また、筐体３は、誘電体基板上に形成された無線通信回路６と、筐体３の広さと同程度の広さ及び平板の形状を有する接地導体５とを備える。さらに、図２において、無線通信回路６は、インピーダンス整合回路６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１及び６１ｂ−２と、スイッチ２１及び２２と、無線受信回路６２ａ及び６２ｂと、レベル検出回路６３ａ及び６３ｂと、コントローラ６０と、受信アダプティブ制御回路７０と、出力端子８０とを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂと、給電ケーブル１１−１，１１−２，１２−１，１２−２と、無線通信回路６とは、第１の実施形態に係るアダプティブアンテナ装置を構成する。
【００２０】
ここで、図１及び図２において、本実施形態に係るアダプティブアンテナ装置は、互いに異なる位置に給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２を有し第１の無線信号を受信するアンテナ素子１０ａと、互いに異なる位置に給電点Ｑ２−１，Ｑ２−２を有し第２の無線信号を受信するアンテナ素子１０ｂと、アンテナ素子１０ａの給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力するスイッチ２１と、アンテナ素子１０ｂの給電点Ｑ２−１，Ｑ２−２の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力するスイッチ２２と、第１の無線信号の復調信号のレベルが実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２１を制御し、かつ、第２の無線信号に関の復調信号のレベルが実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するようにスイッチ２２を制御し、スイッチ２１及び２２からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力するコントローラ６０とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
図１に示すように、筐体２において、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂはそれぞれ、筐体２の長手方向の長さと同程度の長辺及び筐体２の長手方向に直交する方向の長さの半分程度の短辺を有する長方形の平板形状を有し、筐体２の背面側であってそれぞれ図１の左側及び右側に設けられる。アンテナ素子１０ａの長手方向の右上側縁端部に給電点Ｑ１−１が設けられ、給電点Ｑ１−１は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１１−１を介してインピーダンス整合回路６１ａ−１に接続される。また、アンテナ素子１０ａの長手方向の左下側縁端部に給電点Ｑ１−２が設けられ、給電点Ｑ１−２は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１１−２を介してインピーダンス整合回路６１ａ−２に接続される。一方、アンテナ素子１０ｂの長手方向の左上側縁端部に給電点Ｑ２−１が設けられ、給電点Ｑ２−１は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１２−１を介してインピーダンス整合回路６１ｂ−１に接続される。また、アンテナ素子１０ｂの長手方向の右下側縁端部に給電点Ｑ２−２が設けられ、給電点Ｑ２−２は、筐体２、ヒンジ部４及び筐体３に収容される給電ケーブル１２−２を介してインピーダンス整合回路６１ｂ−２に接続される。ここで、インピーダンス整合回路６１ａ−１は、アンテナ素子１０ａ及び給電ケーブル１１−１のインピーダンスと無線受信回路６２ａのインピーダンス（５０Ωである。）とを整合させるために用いられ、インピーダンス整合回路６１ａ−２は、アンテナ素子１０ａ及び給電ケーブル１１−２のインピーダンスと無線受信回路６２ａのインピーダンスとを整合させるために用いられる。また、インピーダンス整合回路６１ｂ−１は、アンテナ素子１０ｂ及び給電ケーブル１２−１のインピーダンスと無線受信回路６２ｂのインピーダンス（５０Ωである。）とを整合させるために用いられ、インピーダンス整合回路６１ｂ−２は、アンテナ素子１０ｂ及び給電ケーブル１２−２のインピーダンスと無線受信回路６２ｂのインピーダンスとを整合させるために用いられる。
【００２２】
図２のアダプティブアンテナ装置において、アンテナ素子１０ａで受信された無線信号は、給電点Ｑ１−１を用いるときは、給電点Ｑ１−１から給電ケーブル１１−１、インピーダンス整合回路６１ａ−１及びスイッチ２１の接点ａ側を介して無線受信回路６２ａに入力され、一方、給電点Ｑ１−２を用いるときは、給電点Ｑ１−２から給電ケーブル１１−２、インピーダンス整合回路６１ａ−２及びスイッチ２１の接点ｂ側を介して無線受信回路６２ａに入力される。また、アンテナ素子１０ｂで受信された無線信号は、給電点Ｑ２−１を用いるときは、給電点２−１から給電ケーブル１２−１、インピーダンス整合回路６１ｂ−１及びスイッチ２２の接点ａ側を介して無線受信回路６２ｂに入力され、一方、給電点Ｑ２−２を用いるときは、給電点２−２から給電ケーブル１２−２、インピーダンス整合回路６１ｂ−２及びスイッチ２２の接点ｂ側を介して無線受信回路６２ｂに入力される。
【００２３】
無線受信回路６２ａ及び６２ｂはそれぞれ、無線信号の周波数を分離する高周波フィルタ、無線信号を増幅するための高周波増幅器及び無線信号を所定の中間周波数の中間周波信号に低域周波数変換するための混合器等の高周波回路、中間周波フィルタ及び中間周波アンプ等の中間周波数回路、及び中間周波信号をベースバンド信号に復調する復調回路を含む。無線受信回路６２ａは、入力される無線信号に対して所定の高周波フィルタ処理及び高周波増幅処理を行い、処理後の無線信号を所定の中間周波数の中間周波信号に低域周波数変換した後、中間周波信号に対して中間周波フィルタ処理を行い、フィルタ後の中間周波信号を、アンテナ素子１０ａで受信された無線信号の復調信号であるベースバンド信号に復調してレベル検出回路６３ａ及び受信アダプティブ制御回路７０に出力する。一方、無線受信回路６２ｂは、入力される無線信号に対して所定の高周波フィルタ処理及び高周波増幅処理を行い、処理後の無線信号を所定の中間周波数の中間周波信号に低域周波数変換した後、中間周波信号に対して中間周波フィルタ処理を行い、フィルタ後の中間周波信号を、アンテナ素子１０ｂで受信された無線信号の復調信号であるベースバンド信号に復調してレベル検出回路６３ｂ及び受信アダプティブ制御回路７０に出力する。
【００２４】
レベル検出回路６３ａ及び６３ｂはそれぞれ、入力されるベースバンド信号の電力レベルを検出し、検出した電力レベルを示す検出信号を発生して、コントローラ６０に出力する。
【００２５】
受信アダプティブ制御回路７０は、２個の可変利得増幅器７１ａ及び７１と、２個の移相器７２ａ及び７２ｂと、加算器である信号合成器７３を備えて構成され、可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量はコントローラ６０によって詳細後述するように制御される。無線受信回路６２ａからのベースバンド信号は、可変利得増幅器７１ａ及び移相器７２ａを介して信号合成器７３に出力され、無線受信回路６２ｂからのベースバンド信号は、可変利得増幅器７１ｂ及び移相器７２ｂを介して信号合成器７３に出力される。信号合成器７３は、入力される２個のベースバンド信号を加算することにより合成して、合成後のベースバンド信号をコントローラ６０及び出力端子８０に出力する。
【００２６】
コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０から出力される合成後のベースバンド信号のレベルが実質的に最大になるように、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御する。また、コントローラ６０は、スイッチ２１を接点ａ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ａからの検出信号及びスイッチ２１を接点ｂ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ａからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ａからのベースバンド信号の電力レベルが大きくなるように給電点Ｑ１−１又はＱ１−２を選択するように、スイッチ２１を切り換える。さらに、コントローラ６０は、スイッチ２２を接点ａ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ｂからの検出信号及びスイッチ２２を接点ｂ側に切り換えたときのレベル検出回路６３ｂからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ｂからのベースバンド信号の電力レベルが大きくなるように給電点Ｑ２−１又はＱ２−２を選択するように、スイッチ２２を切り換える。
【００２７】
一般に、図１の折り畳み型携帯電話機１のような携帯型の無線端末装置は、人間が手で保持した状態で使用される。従って、折り畳み型携帯電話機１が人間の手によってヒンジ部４で保持される場合、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂの一部が覆われてしまい、ヒンジ部４が手で覆われていない場合に比較して、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂのアンテナの放射効率（ＶＳＷＲに反比例する値）が大きく低下し、通信品質が低下し、最悪の場合は無線通信が不可能になる。一般に、アンテナ素子において電界分布は給電点に集中するので、特に、給電点が覆われたときにアンテナ素子の放射効率は低下する。図２のアダプティブアンテナ装置によれば、アンテナ素子１０ａの互いに異なる位置に２個の給電点Ｑ１−１及びＱ１−２を設け、アンテナ素子１０ｂの互いに異なる位置に給電点Ｑ２−１及びＱ２−２を設け、各アンテナ素子で受信される無線信号をベースバンド信号にそれぞれ復調し、ベースバンド信号の電力レベルが大きくなる方の給電点を選択するようにスイッチ２１及び２２を制御するので、２つのアンテナ素子１０ａ及び１０ｂの放射効率を高い状態に保ち、通信品質を高い状態に保つことができる。また、複数の異なるアンテナ素子を設ける必要がないので、従来技術に比較して無線端末装置を小型化できる。
【００２８】
以上の実施形態において、コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０から出力される合成後のベースバンド信号のレベルが実質的に最大になるように、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御したが、本発明はこれに限られない。各アンテナ素子１０ａ及び１０ｂにより受信された無線信号には、通常、所望波信号とともに熱雑音成分が受信される。さらに、隣接基地局からの同一周波数の同一チャンネル干渉波や、所望波であるが大きな経路を経由して到来したために時間的な遅れを生じる遅延波も受信される場合がある。遅延波は、テレビジョン放送やラジオ放送等のアナログ無線通信システムにおいて、例えばテレビジョン受像機で表示されるゴーストとして画面表示の品質を劣化させる。一方、ディジタル無線通信システムでは、熱雑音、同一チャンネル干渉波や遅延波は、いずれもビット誤りとして影響を及ぼし、直接的に信号品質を劣化させる。ここで、所望波電力をＳとし、熱雑音電力をＮとし、同一チャンネル干渉波と遅延波を含む干渉波電力をＩとすると、コントローラ６０は、信号品質を改善させるために、所望波対雑音及び干渉波電力比Ｓ／（Ｎ＋Ｉ）が実質的に最大になるようにアダプティブ制御してもよい。具体的には、コントローラ６０は、所望波対雑音及び干渉波電力比Ｓ／（Ｎ＋Ｉ）を実質的に最大にするために、受信アダプティブ制御回路７０Ａから出力される信号のビットエラーレート（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；以下、ＢＥＲという。）又はパケットエラーレート（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ；以下、ＰＥＲという。）が実質的に最小になるように、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御してもよい。もしくは、コントローラ６０は、所望波のレプリカ信号と受信アダプティブ制御回路７０Ａから出力される信号との差が実質的に最小となるように、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ；実質的に最小自乗誤差）法によって可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御してもよい。また、コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０内の可変利得増幅器７１ａ及び７１の各可変振幅量及び移相器７２ａ及び７２ｂの各移相量を制御したが、本発明はこれに限られず、当該各移相量及び当該可変振幅量の一方のみを制御してもよい。
【００２９】
また、コントローラ６０は、給電点Ｑ１−１乃至Ｑ２−２のいずれを選択しても、レベル検出回路６３ａ及び６３ｂにおいて、所定のしきい値以上の電力レベルが検出されたと判断したとき、給電点Ｑ１−１及びＱ２−２又は給電点Ｑ１−２及びＱ２−１を選択するように、スイッチ２１及び２２を切り換えてもよい。このように切り換えることにより、アンテナ素子１０ａとアンテナ素子１０ｂとの間隔は、給電点Ｑ１−１及びＱ２−１又は給電点Ｑ１−２及びＱ２−２を選択する場合に比較して広くなり、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂで受信される無線信号間の相関は小さくなるので、受信アダプティブ制御回路７０からの出力信号から取り出したデータのエラー率を小さくできる。従って、従来技術に比較して、折り畳み型携帯電話機１を小型化しかつ信号品質を向上できる。なお、給電点Ｑ１−１及びＱ２−２の組み合わせ又は給電点Ｑ１−２及びＱ２−１の組み合わせのうちいずれの組み合わせを選択するかは、無線信号の電波環境や折り畳み型携帯電話機１と手の位置関係などに基づいて決定すればよい。
【００３０】
さらに、コントローラ６０は、受信アダプティブ制御回路７０からの信号に基づいてＢＥＲ、ＰＥＲ又はスループットを算出し、算出されたＢＥＲ又はＰＥＲが所定のしきい値以上又はスループットが所定のしきい値以下であると判断したときに、スイッチ２１及び２２を切り換えてもよい。
【００３１】
またさらに、上記の実施形態において、受信アダプティブ制御回路７０はインピーダンス整合回路６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１及び６１ｂ−２を備えたが、本発明はこれに限らず、アンテナ素子１０ａのインピーダンスと無線受信回路６２ａのインピーダンスとが整合し、アンテナ素子１０ｂのインピーダンスと無線受信回路６２ｂのインピーダンスとが整合しているときは、これらのインピーダンス整合回路を備えなくてもよい。この場合、スイッチ２１及び２２を筐体２に設けてもよい。
【００３２】
また、上記の実施形態において、コントローラ６０は、各アンテナ素子で受信される無線信号をベースバンド信号にそれぞれ復調した後のベースバンド信号の電力レベルが大きくなるように各アンテナ素子で給電点を選択するように、スイッチ２１及び２２を制御したが、本発明はこれに限られず、各アンテナ素子で受信される無線信号の中間周波信号のレベルに基づいてＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ；受信信号強度表示。以下、ＲＳＳＩという。）値を算出し、ＲＳＳＩ値が大きくなるように各アンテナ素子で給電点を選択するように、スイッチ２１及び２２を制御してもよい。
【００３３】
第１の変形例．
図３は、本発明の第１の変形例に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図３のアダプティブアンテナ装置は、図２のアダプティブアンテナ装置に比較して、無線通信回路６に代えて無線通信回路６Ａを備える。無線通信回路６Ａは、無線通信回路６に比較して、レベル検出回路６３ａ，６３ｂ及びコントローラ６０に代えて、信号品質測定器６４ａ，６４ｂ及びコントローラ６０Ａを備える。ここで、図３のアダプティブアンテナ装置は、アンテナ素子１０ａで受信される無線信号を復調したベースバンド信号の信号品質が高くなるように給電点Ｑ１−１又はＱ１−２を選択するように、スイッチ２１を切り換えかつ、アンテナ素子１０ｂで受信される無線信号を復調したベースバンド信号の信号品質が高くなるように給電点Ｑ２−１又はＱ２−２を選択するようにスイッチ２２を切り換えたことを特徴とする。
【００３４】
図３において、信号品質測定器６４ａ及び６４ｂはそれぞれ、入力されるベースバンド信号の信号品質であるＢＥＲを検出し、検出したＢＥＲを示す検出信号を発生して、コントローラ６０Ａに出力する。コントローラ６０Ａは、スイッチ２１を接点ａ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ａからの検出信号及びスイッチ２１を接点ｂ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ａからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ａからのベースバンド信号のＢＥＲが大きくなるように給電点Ｑ１−１又はＱ１−２を選択するように、スイッチ２１を切り換える。さらに、コントローラ６０Ａは、スイッチ２２を接点ａ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ｂからの検出信号及びスイッチ２２を接点ｂ側に切り換えたときの信号品質測定器６４ｂからの検出信号に基づいて、無線受信回路６２ｂからのベースバンド信号のＢＥＲが大きくなるように給電点Ｑ２−１又はＱ２−２を選択するように、スイッチ２２を切り換える。
【００３５】
第１の変形例に係るアダプティブアンテナ装置は、実施形態に係るアダプティブアンテナ装置と同様の効果を奏する。
【００３６】
なお、信号品質測定器６４ａ及び６４ｂはそれぞれ、入力されるベースバンド信号のＰＥＲを検出し、検出したＰＥＲを示す検出信号を発生して、コントローラ６０Ａに出力してもよい。
【００３７】
第２の変形例．
図４は、本発明の第２の変形例に係る折り畳み型携帯電話機１Ａの開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。図４の折り畳み型携帯電話機１Ａは、図１の折り畳み型携帯電話機１に比較して、アンテナ素子１０ａの給電点Ｑ１−１に代えてアンテナ素子１０ａの右下縁端部に給電点Ｑ１−３を設け、アンテナ素子１０ｂの給電点Ｑ２−１に代えてアンテナ素子１０ｂの左下縁端部に給電点Ｑ２−３を設けたことを特徴とする。
【００３８】
一般に、折り畳み型携帯電話機は細長い形状を有する。従って、図１に示すように、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂの長手方向のできるだけ離れた位置に給電点Ｑ１−１，Ｑ１−２，Ｑ２−１，Ｑ２−２を設けた方が、図４に示すように、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂのそれぞれの一端の異なる位置に給電点Ｑ１−２，Ｑ１−３，Ｑ２−２及びＱ２−３を設ける場合に比較して、各給電点が手で覆われて通信品質が低下する可能性が小さい。しかしながら、図４の折り畳み型携帯電話機１Ａによれば、図１の折り畳み型携帯電話機１に比較して、給電ケーブル１１−１及び１２−１の長さを短くできるので、給電ケーブル１１−１及び１２−１での伝搬損失を低減しかつ、筐体２内の構成を簡略化できる。
【００３９】
上記実施形態及び各変形例において、アンテナ素子の数は２つであったが、本発明はこれに限られず、３つ以上であってもよい。また、上記実施形態及び各変形例において、各アンテナ素子に設けられる給電点の数は２個であったが、本発明はこれに限られず、３個以上の給電点を設けてもよい。この場合、各アンテナ素子において、無線信号のレベルと、無線信号の復調信号のレベルと、無線信号の復調信号の信号品質の内の１つが実質的に最大になるように給電点を選択する。
【００４０】
上記実施形態及び各変形例において、アンテナ素子１０ａ及び１０ｂは筐体２に設けられた平面アンテナであったが、本発明はこれに限らず、筐体２に設けられる板状導体と筐体３内の接地導体とを備えて構成されるダイポールアンテナであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上詳述したように、本発明に係るアダプティブアンテナ装置又は無線通信装置によれば、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、制御手段とを備え、当該制御手段は、第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第１のアンテナ素子の給電点を選択するように第１のスイッチ手段を制御し、かつ、第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように第２のアンテナ素子の給電点を選択するように第２のスイッチ手段を制御し、第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、アダプティブ制御後の合成無線信号を出力するので、従来技術に比較して、無線通信装置が使用される環境に関わらず、従来技術に比較して高品質の無線通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る折り畳み型携帯電話機１の開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。
【図２】図１の折り畳み型携帯電話機１のアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の変形例に係るアダプティブアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の変形例に係る折り畳み型携帯電話機１Ａの開状態における、背面から見た一部破断概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ…折り畳み型携帯電話機、
２，３…筐体、
４ａ，４ｂ，４ｃ…ヒンジ円筒部、
４…ヒンジ部、
５…接地導体、
６，６Ａ…無線通信回路、
１０ａ，１０ｂ…アンテナ素子、
１１−１，１１−２，１２−１，１２−２…給電ケーブル、
２１，２２…スイッチ、
６０，６０Ａ…コントローラ、
６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２…インピーダンス整合回路、
６２ａ，６２ｂ…無線受信回路、
６３ａ，６３ｂ…レベル検出回路、
６４ａ，６４ｂ…信号品質測定器、
７０…受信アダプティブ制御回路、
７１ａ，７１ｂ…可変利得増幅器、
７２ａ，７２ｂ…移相器、
７３…信号合成器、
Ｑ１−１，Ｑ１−２，Ｑ１−３，Ｑ２−１，Ｑ２−２，Ｑ２−３…給電点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、
上記第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、
上記第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、
上記第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第１のスイッチ手段を制御し、かつ、上記第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第２のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第２のスイッチ手段を制御し、上記第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、上記アダプティブ制御後の合成無線信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とするアダプティブアンテナ装置。
【請求項２】
上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有し、
上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有することを特徴とする請求項１記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項３】
上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有し、
上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有することを特徴とする請求項１記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項４】
上記アダプティブアンテナ装置は、互いに開閉可能に連結された第１及び第２の筐体に収容され、
上記第１と第２のアンテナ素子はともに上記第１の筐体に収容されたことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項５】
上記評価値は、上記無線信号のレベルと、上記無線信号の復調信号のレベルと、上記無線信号の復調信号の信号品質のうちの１つであることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記合成無線信号の評価値が実質的に最大となるように、上記第１及び第２の無線信号に関する各振幅量と各移相量の少なくとも一方を制御することにより上記第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項７】
上記合成無線信号の評価値は、上記合成無線信号のレベルと、上記合成無線信号の所望波対雑音及び干渉波電力比とのうちの１つであることを特徴とする請求項６記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置と、
上記各無線信号を復調信号に復調して出力する復調手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１】
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第１の無線信号を受信する第１のアンテナ素子と、
互いに異なる位置に複数の給電点を有し、第２の無線信号を受信する第２のアンテナ素子と、
上記第１のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第１の無線信号を出力する第１のスイッチ手段と、
上記第２のアンテナ素子の複数の給電点の中から１つの給電点を選択し、選択した給電点からの第２の無線信号を出力する第２のスイッチ手段と、
上記第１の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第１のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第１のスイッチ手段を制御し、かつ、上記第２の無線信号に関する評価値が実質的に最大になるように上記第２のアンテナ素子の給電点を選択するように上記第２のスイッチ手段を制御し、上記第１及び第２のスイッチ手段からの第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御して、上記アダプティブ制御後の合成無線信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とするアダプティブアンテナ装置。
【請求項２】
上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有し、
上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の上側縁端部及び下側縁端部にそれぞれ１個の給電点を有することを特徴とする請求項１記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項３】
上記第１のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有し、
上記第２のアンテナ素子は矩形形状を有し、当該矩形形状の長手方向の一方の縁端部の互いに異なる複数の給電点を有することを特徴とする請求項１記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項４】
上記アダプティブアンテナ装置は、互いに開閉可能に連結された第１及び第２の筐体に収容され、
上記第１と第２のアンテナ素子はともに上記第１の筐体に収容されたことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項５】
上記評価値は、上記無線信号のレベルと、上記無線信号の復調信号のレベルと、上記無線信号の復調信号の信号品質のうちの１つであることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記合成無線信号の評価値が実質的に最大となるように、上記第１及び第２の無線信号に関する各振幅量と各移相量の少なくとも一方を制御することにより上記第１及び第２の無線信号に対してアダプティブ制御することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項７】
上記合成無線信号の評価値は、上記合成無線信号のレベルと、上記合成無線信号の所望波対雑音及び干渉波電力比とのうちの１つであることを特徴とする請求項６記載のアダプティブアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ装置と、
上記各無線信号を復調信号に復調して出力する復調手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−６０９０７（Ｐ２００８−６０９０７Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３５３９１（Ｐ２００６−２３５３９１）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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