無線通信装置
【課題】 ダイバーシティ受信を採用している携帯電話機等の無線通信機において、通話状態に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、かつ、安定したダイバーシティ受信動作を行ない、通信品質の劣化を軽減できる無線通信装置を提供する。
【解決手段】 ダイバーシティ受信動作する複数のアンテナ素子１１Ａ，１１Ｂと、インピーダンスを調整しアンテナを整合する、アンテナ素子１１Ａ，１１Ｂに接続した可変整合部１２Ａ，１２Ｂと、アンテナ素子１１Ａ，１１Ｂからの受信信号の受信電力を検出する受信電力検出部１４と、受信電力検出部１４により検出された値が最大となるように可変整合部１２Ａ，１２Ｂを制御する制御部１６とを備え、それぞれのアンテナ素子１１Ａ，１１Ｂに対して、制御部１６による可変整合部１２Ａ，１２Ｂの制御が完了し、アンテナ素子が整合状態となった後の受信電力によって受信アンテナの選択を行なう。
【解決手段】 ダイバーシティ受信動作する複数のアンテナ素子１１Ａ，１１Ｂと、インピーダンスを調整しアンテナを整合する、アンテナ素子１１Ａ，１１Ｂに接続した可変整合部１２Ａ，１２Ｂと、アンテナ素子１１Ａ，１１Ｂからの受信信号の受信電力を検出する受信電力検出部１４と、受信電力検出部１４により検出された値が最大となるように可変整合部１２Ａ，１２Ｂを制御する制御部１６とを備え、それぞれのアンテナ素子１１Ａ，１１Ｂに対して、制御部１６による可変整合部１２Ａ，１２Ｂの制御が完了し、アンテナ素子が整合状態となった後の受信電力によって受信アンテナの選択を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の無線通信装置に係り、特にダイバーシティ受信を行なう無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の移動無線端末機は、さまざまな電波が存在する多重波環境において使用される。また、この移動無線端末機は、移動を伴って使用されるため、受信電力の大きな変動を生じているが、これによる通信品質の劣化を防ぐため、ダイバーシティ受信を採用している。このダイバーシティ受信とは、複数のアンテナで受信し、受信電力の高い方のアンテナを受信アンテナとして選択する方法のことである。
【０００３】
図８は、移動無線端末機の一例として携帯電話機を示している。この携帯電話機は、筐体１０１に、一方のアンテナとしてヘリカルアンテナ１０２と、他方のアンテナとして板状逆Ｆアンテナ１０３が装荷されており、ダイバーシティ受信を行なっている。
【０００４】
次に、図９は、図８における携帯電話機に備える従来のアンテナ部分の回路構成を示すブロック図である。この携帯電話機には、ヘリカルアンテナである第１アンテナ２０１Ａと、板状逆Ｆアンテナである第２アンテナ２０１Ｂとを備えており、それぞれ、整合回路部２０２Ａ、２０２Ｂを介してアンテナ切り替えスイッチ２０３及び無線受信部２０４に接続されている。このような構成の携帯電話機では、通常、使用周波数において、自由空間で共振するように整合回路部２０２Ａ、２０２Ｂが決定される。一例として、自由空間におけるヘリカルアンテナのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の周波数特性を、図１０に示している。
なお、ＶＳＷＲとは電圧定在波比の略であり、この値が小さいほど次段の回路へ効率よく電力を伝送できる。また、ＶＳＷＲの最小値は１である。ここでは、使用周波数を８４７．５ＭＨｚとし、使用周波数においてＶＳＷＲが約１．３と整合状態となっている。
【０００５】
図１１は、さまざまな電波が存在する多重波環境における、整合状態にあるアンテナの受信電力を示している。なお、横軸は時間、縦軸は受信電力を示しており、実線が第１アンテナ（図中、アンテナ1で示す）であるヘリカルアンテナにおける受信電力、破線が第２アンテナ（図中、アンテナ２で示す）である板状逆Ｆアンテナにおける受信電力、太線がアンテナ選択後の受信電力を示している。ダイバーシティ受信によりアンテナ選択後は、安定した高い受信電力を確保できる。また、この簡易なダイバーシティ受信の方法の一例については、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００６】
ところで、通話状態の際にアンテナ素子と使用者（人体）との距離が近いと、使用周波数においてインピーダンスが整合状態からずれて不整合状態となるおそれがある。また、この不整合損失が増大すると、受信電力が下がり、通信品質が大幅に劣化する、という不具合が起きる。
【０００７】
図１２と図１３は、それぞれ、携帯電話機における通話状態を使用者の正面から示した図と側面から示した図である。
ここで、通話状態とは、携帯電話機の筐体３０１を手で保持し、レシーバからの音が聞こえるように筐体に開けられたレシーバ音孔部３０２を耳に当て、マイクへ音が到達しやすいように、つまり筺体に開けられたマイク音孔部３０３が口元にくるように、筺体３０１を地面に垂直方向から６０°傾けた状態のことである。なお、図中符号３０４はヘリカルアンテナである第１アンテナを示し、３０５は板状逆Ｆアンテナである第２アンテナを示す。また、第１、第２アンテナ３０４、３０５と人体との距離とは、通話状態において、第１、第２アンテナ３０４、３０５の給電部と耳を含む人体頭部の最も近い距離のことであり、図１２において、人体との距離はＳｐ１、Ｓｐ２で示している部分に相当する。
【０００８】
次に、図１４は、従来のヘリカルアンテナの通話状態におけるＶＳＷＲの周波数特性の一例を示している。これによれば、アンテナの共振周波数が使用周波数からずれ、使用周波数におけるＶＳＷＲが約９．３となっている。なお、ずれたインピーダンスを整合させる方法については、例えば特許文献２などに開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３２４０３０号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、インピーダンスを整合させる制御処理の途中では、例えば特許文献２における定数可変整合回路の回路定数をさまざまな値に変化させるため、制御処理完了前にダイバーシティ判定を行なうと、受信電力が改善されず安定した通信品質が確保できない場合がある。例えば図１５には、従来の携帯電話機での通話状態において、インピーダンス整合制御処理完了前のアンテナにおける受信電力の変化を示している。これによれば、アンテナ選択後の受信電力が整合状態のアンテナと比較して大幅に下がり、通信品質が劣化する不具合を生じることが分かる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ダイバーシティ受信の際、通話状態中に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、かつ、安定したダイバーシティ受信動作を行ない、通信品質の劣化を軽減できる無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線通信装置は、ダイバーシティ受信動作する複数のアンテナ素子と、インピーダンスを調整しアンテナを整合する、前記各アンテナ素子に接続した可変整合手段と、前記各アンテナ素子からの受信信号の受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出結果に基づいて前記可変整合手段を制御する制御手段と、前記各アンテナ素子に対する前記制御手段による前記可変整合手段の制御が完了し、前記アンテナ素子が整合状態となった後の受信電力によって受信アンテナの選択を行なう手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、検出手段では、インピーダンスが整合か不整合かを検出しており、インピーダンスが不整合となっているときには、可変整合手段を制御する。従って、それぞれのアンテナ素子に対してインピーダンス整合状態とすることができ、それぞれのアンテナ素子に対する制御が完了した後の受信電力を比較し、受信アンテナの選択を行なうことにより、受信アンテナ選択後の受信電力を高く保ち、安定したダイバーシティ受信を行ない、通信品質の劣化を抑えることができる。
【００１２】
また、前記可変整合手段は、可変容量素子を含むことを特徴とする。この構成によれば、検出手段では、インピーダンスが整合か不整合かを検出しており、インピーダンスが不整合となっているときには、可変容量素子を制御する。従って、それぞれのアンテナ素子に対してインピーダンス整合状態とすることができ、それぞれのアンテナ素子に対する制御が完了した後の受信電力を比較し、受信アンテナの選択を行なうことにより、受信アンテナ選択後の受信電力を高く保ち、安定したダイバーシティ受信を行ない、通信品質の劣化を抑えることができる。
【００１３】
また、前記各アンテナ素子が整合状態となる前記可変容量素子の容量値またはその容量値を与える電圧値を記憶した記憶手段を備えるとともに、前記制御手段は、前記可変容量素子を制御する際に、前記記憶手段から読み出した前記容量値または前記電圧値の制御情報を用いて前記可変容量素子の制御を行なうことを特徴とする。この構成によれば、インピーダンスが不整合となっているときには、例えば、前記記憶手段から読み出した制御情報を用いて可変容量素子を制御することにより、短時間にインピーダンス整合状態とすることができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。
【００１４】
また、前記制御手段は、一方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された前記受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方の値の制御処理を完了し、そのときの前記容量値または前記電圧値の制御情報のうち前記いずれか一方の制御情報に対応する他方のアンテナ素子における制御情報を前記記憶手段から読み出し、その読み出した制御情報を用いて、前記他方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された値の制御をすることを特徴とする。この構成によれば、前記他方のアンテナ素子をインピーダンス整合状態とするまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００１５】
また、前記記憶手段は、人体との距離に対して前記アンテナ素子が整合状態となる制御情報を予め記憶し、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始することを特徴とする。この場合は、インピーダンスのずれが小さい状態で制御処理を開始することができ、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮できる。
【００１６】
また、前記アンテナ素子が現在どのような状態にあるかの情報を前記制御手段に入力する入力手段を具備することを特徴とする。この構成によれば、ユーザーにより入力された情報に対応する、記憶手段に予め記憶された初期値を読み出すことにより、インピーダンスのずれが小さい状態で制御処理を開始することになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮できる。
【００１７】
また、前記可変容量素子は、可変容量コンデンサで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とするか、若しくは、可変容量ダイオードで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧値とすることを特徴とする。この構成によれば、可変容量素子を可変容量コンデンサまたは可変容量ダイオードとし、容量値または制御電圧でそれぞれ制御することにより、簡易にインピーダンス整合状態とすることができる。
【００１８】
また、前記可変容量素子は、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段とを具備することを特徴とする。この構成によれば、容量の異なる複数のキャパシタを選択的に切り替えることにより、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索するので、短時間でインピーダンス整合状態とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ダイバーシティ受信動作させる各アンテナ素子に、インピーダンスを調整しアンテナを整合させる可変容量素子を含む可変整合手段をそれぞれ接続し、アンテナ素子からの受信信号の受信電力又は受信感度の少なくともいずれかの値が最大となるように制御を行ない、それぞれのアンテナに対する制御が完了した後の受信電力により受信アンテナの選択を行なうことによって、通話状態で生じるインピーダンスの不整合による受信電力の劣化を抑え、安定した通信品質を確保することができる無線通信装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施形態に用いられる無線通信装置の回路ブロック構成を示す図であり、本実施形態の無線装置は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂと、可変整合手段である可変整合部１２Ａ、１２Ｂと、アンテナ切り替えスイッチ１３と、受信電力の検出手段である受信電力検出部１４と、無線受信部１５と、制御手段である制御部１６とを備えている。
【００２１】
このうち、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ、可変整合部１２Ａ、１２Ｂを介してアンテナ切り替えスイッチ１３に接続されている。無線受信部１５は、受信電力検出部１４を介してアンテナ切り替えスイッチ１３に接続されている。また、制御部１６は、受信電力検出部１４に接続されている。
【００２２】
可変整合部１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａ、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂで構成されており、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａ、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂを制御してアンテナ素子１１Ａ、１１Ｂが整合状態となるように、インピーダンスを調整する。
【００２３】
アンテナ切り替えスイッチ１３は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂの何れか一方が無線受信部１５につながるようにアンテナ素子を切り替える。
【００２４】
受信電力検出部１４は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂで受信した受信用周波数ｆｒの信号（これを、受信信号とよぶ）の電力（これを、「受信電力」とよぶ）を検出し、この受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を制御部１６に出力する。
【００２５】
無線受信部１５は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂで受信された受信用周波数ｆｒの信号にＡ／Ｄ変換、復調、復号等の受信処理を行なう。
【００２６】
制御部１６は、受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値が最大になるように、それぞれ、可変容量素子１２１Ａ、１２２Ａ、可変容量素子１２１Ｂ、１２２Ｂの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１、容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を制御する。これにより、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂについて、インピーダンス整合をとることができる。
【００２７】
次に、制御部１６における処理手順について説明する。
（１）アンテナ切り替えスイッチ１３により、アンテナ素子１１Ａ側が無線受信部１５につながるように切り替える。
（２）その後、受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を測定し、その電圧値を制御部１６に送る。
（３）制御部１６では、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１を変化させて、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１を設定する。
（４）上記の（２）〜（３）を繰り返して、受信電力検出部１４で検出された電圧値が最大となるように、制御部１６において制御処理を行なう。
（５）これにより、アンテナ素子１１Ａにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子１１Ａにおいて、図２のようにインピーダンス整合状態になる。
【００２８】
（６）次に、アンテナ切り替えスイッチ１３により、アンテナ素子１１Ｂ側が無線受信部１５につながるように切り替える。
（７）その後、受信電力検出部１４では、アンテナ素子１１Ａのときと同様に、この受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を測定し、その電圧値を制御部１６に送る。
（８）制御部１６では、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を変化させて、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を設定する。
（９）上記の（７）〜（８）を繰り返して、受信電力検出部１４で検出された電圧値が最大となるように、制御部１６において制御処理を行なう。
（１０）これにより、アンテナ素子１１Ｂにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子１１Ｂにおいて、アンテナ素子１１Ａと同様にインピーダンス整合状態になる。
（１１）ここで、（５）における受信電力の値と、（１０）における受信電力の値を比較し、大きい方のアンテナ素子を受信アンテナとして選択し、アンテナ切り替えスイッチ１３を切り替える。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、制御部１６における処理を行なうことにより、通話状態においても、それぞれのアンテナ素子１１Ａ、１１Ｂがインピーダンス整合状態になり、不整合による受信電力の劣化を抑えることができる。これにより、図３のように、ダイバーシティ受信における受信電力を高く保つことができ、良好な通信品質を確保することができる。
【００３０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図４、図５を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明に係る第２の実施形態に係る無線通信装置の回路ブロック構成を示す図であり、本実施形態の無線通信装置は、第１の実施形態と同様に、アンテナ素子２１Ａ、２１Ｂと、可変整合手段である可変整合部２２Ａ、２２Ｂと、アンテナ切り替えスイッチ２３と、受信電力の検出手段である受信電力検出部２４と、無線受信部２５と、制御手段である制御部２６とを備えるとともに、これ以外にさらに、記憶部２７を備えている。
【００３１】
このうち、本実施形態の制御部２６は、受信電力検出部２４と、記憶部２７とに接続されている。また、この制御部２６は、第１の実施形態と同様、受信電力検出部２４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を測定する。そして、この測定結果に基づいて、記憶部２７に記憶されている容量値を初期値として受信電力を検波した電圧値が最大となるように、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１、容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を制御する。これにより、アンテナ素子２１Ａ、２１Ｂについて、インピーダンス整合をとることができる。
【００３２】
なお、本実施形態において、アンテナ素子２１Ａ、２１Ｂ、可変整合手段である可変整合部２２Ａ、２２Ｂ、アンテナ切り替えスイッチ２３、受信電力検出部２４、及び無線受信部２５は、第１の実施形態のものと同様の構成であるので、その詳しい説明も省略する。
【００３３】
一方、記憶部２７には、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値（制御情報）が予め記憶されている。また、この記憶部２７には、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値の初期値も記憶されている。初期値の一例としては、自由空間においてインピーダンス整合する、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。
【００３４】
ここで、記憶部２７について、さらに具体的に説明する。
図５は、記憶部２７に記憶された人体（使用者）とアンテナ素子２１Ａ、２１Ｂとの距離に対してインピーダンス整合する可変容量素子の容量値を示す図である。この記憶部２７には、受信周波数ｆｒにおいてインピーダンス整合する、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値が予め記憶されている。
【００３５】
次に、制御部２６における処理手順について説明する。
（１）初めに、アンテナ切り替えスイッチ２３により、アンテナ２１Ａ側が無線受信部２５につながるように切り替え、記憶部２７から可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａの初期値を読み出して、可変容量素子の容量値Ｃｐ１及びＣｓ１を設定する。
（２）この状態で、受信電力検出部２４は、受信電力を、この受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードにより検波したときの電圧値を測定し、その電圧値を制御部２６に出力する。
（３）制御部２６では、可変容量素子２２１Ａ及び２２２Ａの容量値を変化させて、可変容量素子２２１Ａ及び２２２Ａの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１を設定する。
（４）ここで、上記（２）〜（３）を繰り返して、受信電力検出部２４で受信電力を検波した電圧値が最大となるように、制御部２６において制御処理を行なう。
（５）これにより、アンテナ素子２１Ａにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子２１Ａにおいて、インピーダンス整合状態になる。
【００３６】
（６）次に、アンテナ切り替えスイッチ２３により、アンテナ素子２１Ｂ側が無線受信部２５につながるように切り替える。図５より、（５）でアンテナ素子２１Ａがインピーダンス整合状態となった可変整合部２２Ａにおける最適容量値に対応する人体とアンテナ素子２１Ａ、２１Ｂとの距離を割り出し、その人体とアンテナ素子２１Ａ、２１Ｂとの距離に対応する可変整合部２２Ｂにおける容量値を読み出し、初期値として、可変容量素子２２１Ｂ及び２２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を設定する。
（７）この状態で、受信電力検出部２４で受信電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部２６に送る。
（８）制御部２６では、可変容量素子２２１Ｂ及び２２２Ｂの容量値を変化させて、可変容量素子２２１Ｂ及び２２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を設定する。
（９）上記の（７）〜（８）の動作を繰り返して、受信電力検出部２４で受信電力を検波した電圧値が最大となるように、制御部２６において制御処理を行なう。
（１０）これにより、アンテナ素子２１Ｂにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子２１Ｂにおいて、インピーダンス整合状態になる。
（１１）ここで、（５）における受信電力の値と、（１０）における受信電力の値を比較し、大きい方のアンテナ素子を受信アンテナとして選択し、アンテナ切り替えスイッチ２３を切り替える。
【００３７】
このように、本実施の形態によれば、制御部２６における処理を行なうことにより、通話状態においても、それぞれのアンテナ素子がインピーダンス整合状態になり、不整合による受信電力の劣化を抑えることができる。これにより、ダイバーシティ受信における受信電力を高く保つことができ、良好な通信品質を確保することができる。
【００３８】
さらに、何れか一方のアンテナ素子アンテナ素子２１Ａまたは２１Ｂの可変整合部２２Ａまたは２２Ｂにおいてインピーダンス整合状態としたときの容量値に対応する他方のアンテナ素子の可変整合部における容量値を、他方のアンテナにおける制御処理の初期値とすることにより、最適値との差が小さい初期値から制御処理を始めることになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができる。
【００３９】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図６を用いて詳細に説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図であり、この無線通信装置は、第２の実施形態と同様、アンテナ素子３１Ａ、３１Ｂと、可変整合手段である可変整合部３２Ａ、３２Ｂと、アンテナ切り替えスイッチ３３と、受信電力の検出手段である受信電力検出部３４と、無線受信部３５と、制御手段である制御部３６と、記憶部３７とを備えるほかに、本実施形態では、さらに入力部３８を備えている。
【００４０】
このうち、本実施形態の制御部３６には、受信電力検出部３４と、記憶部３７と、ユーザーが現在の状態を入力できる入力部３８が接続されている。この制御部３６は、後述する入力部３８から通知された内容に応じて、記憶部３７に記憶された容量値を読み出し、この読み出した容量値を初期値として制御に用いる。なお、制御部３６における処理は、第２の実施形態と同様なので、その詳しい説明は省略する。また、本実施形態において、アンテナ素子３１Ａ、３１Ｂ、可変整合手段である可変整合部３２Ａ、３２Ｂ、アンテナ切り替えスイッチ３３、受信電力検出部３４、及び無線受信部３５は、第１の実施形態のものと同様の構成であるので、その詳しい説明も省略する。
【００４１】
記憶部３７は、第２の実施形態と同様に、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、可変容量素子３２１Ａ、３２２Ａ、可変容量素子３２１Ｂ、３２２Ｂの容量値（制御情報）が予め記憶されている。また、この記憶部３７には、可変容量素子３２１Ａ、３２２Ａ、可変容量素子３２１Ｂ、３２２Ｂの容量値の初期値も記憶されている。初期値の一例としては、第２の実施形態と同様に、自由空間または通話状態においてインピーダンス整合する、可変容量素子３２１Ａ、３２２Ａ、可変容量素子３２１Ｂ、３２２Ｂの容量値が記憶される。通話状態の場合の初期値は、複数の被験者による実験で、アンテナ素子と人体との距離の平均を取り、その距離に対してインピーダンス整合する容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。
【００４２】
入力部３８は、スイッチやボタン等を備えており、ユーザーやボタン等がスイッチを切り替えることにより、アンテナ素子３１Ａ、３１Ｂが自由空間または通話状態のいずれの状態であるかを制御部６０６に通知する。
【００４３】
このように本実施形態によれば、通話状態においてインピーダンス整合となる容量を初期値として予め用意し、状態に応じて初期値を選択し、選択した初期値を用いて制御処理を行なう。これにより最適値との差が小さい初期値から制御処理を始めることになり、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができ、安定した通信品質を確保できる。
【００４４】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態について、図７を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、アンテナ素子４１Ａ、４１Ｂと接続する可変整合手段である可変整合部４２Ａ、４２Ｂの構成が、第１の実施形態〜第３の実施形態と異なる。なお、本実施形態でも、アンテナ切り替えスイッチ４３と、以下、何れも図示しないが、受信電力の検出手段である受信電力検出部と、無線受信部と、制御手段である制御部と、記憶部と、入力部を備える。
【００４５】
アンテナ素子４１Ａ、４１Ｂは、それぞれ可変整合部４２Ａ、４２Ｂを介してアンテナ切り替えスイッチ４３に接続されている。
【００４６】
可変整合部４２Ａは、可変容量素子として、それぞれ異なる容量値Ｃｐａ１〜ＣｐａＮ、Ｃｓａ１〜ＣｓａＮを持つ複数のキャパシタ４２１Ａ・・・、４２２Ａ・・・と、切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａで構成されており、切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａのオンオフでアンテナ素子４１Ａが整合状態となるように、インピーダンスを調整する。
【００４７】
同様に、可変整合部４２Ｂは、可変容量素子として、それぞれ異なる容量値Ｃｐｂ１〜ＣｐｂＮ、Ｃｓｂ１〜ＣｓｂＮを持つ複数のキャパシタ４２１Ｂ・・・、４２２Ｂ・・・と、切り替えスイッチＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂとで構成されており、切り替えスイッチＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂのオンオフでアンテナ素子４１Ｂが整合状態となるように、インピーダンスを調整する。なお、ここでは、オンする切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂが制御情報に相当する。
【００４８】
なお、第４実施形態における回路構成は、可変容量素子として複数のキャパシタと切り替えスイッチを用いていること以外は、第３の実施形態と同様なので、その詳しい説明は省略する。また、制御部における処理は、記憶部に予め記憶されている制御情報がオンする切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂであること以外は、第３の実施形態と同様なので、その詳しい説明は省略する。
【００４９】
上記のように、本実施形態によれば、アンテナ素子と人体（使用者）との距離に対してインピーダンス整合状態となる、つまりオンする切り替えスイッチを記憶部において予め記憶し、制御の際には記憶部から読み出し、切り替えスイッチを制御し、接続するキャパシタを切り替えることによって、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索する。従って、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができ、安定した通信品質を確保できる。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。例えば、上述した各実施形態において、受信信号の電力を検出したが、本発明はこれに限らず、受信信号、受信感度のいずれかを検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の通信端末装置は、ダイバーシティ受信動作させるアンテナ素子に、インピーダンスを調整しアンテナを整合させる可変容量素子を含む可変整合手段を接続し、アンテナ素子からの受信信号の受信電力と受信感度のいずれかの値が最大となるように制御を行ない、それぞれのアンテナに対する制御が完了した後の受信電力により受信アンテナの選択を行なうことによって、通話状態で生じるインピーダンスの不整合による受信電力の劣化を抑えることができるので、安定した通信品質を確保することができる効果を有し、携帯電話機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図２】その第１の実施形態に係る無線通信装置の制御手段による可変容量素子を制御後のアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す説明図
【図３】その第１の実施形態に係る無線通信装置の受信電力を示す説明図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図５】その第２の実施形態に係る無線通信装置の記憶部に記憶された、アンテナと人体との距離に対して整合する可変容量素子の容量値を示す説明図
【図６】本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図７】本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図８】従来の無線通信装置の構成図
【図９】従来の無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図１０】従来の無線通信装置において、自由空間におけるヘリカルアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す説明図
【図１１】従来の無線通信装置において、整合状態のアンテナにおける受信電力を示す説明図
【図１２】通話状態を人体の正面から示した説明図
【図１３】通話状態を人体の側面から示した説明図
【図１４】従来の無線通信装置において、通話状態におけるヘリカルアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す説明図
【図１５】従来の無線通信装置において、通話状態でのアンテナのインピーダンス整合制御処理完了前における受信電力を示す説明図
【符号の説明】
【００５３】
１１Ａ、１１Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ アンテナ素子
１２Ａ、１２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ 可変整合部（可変整合手段）
１２１Ａ、１２１Ａ、１２２Ａ、１２２Ｂ 可変容量素子
２２１Ａ、２２１Ｂ、２２２Ａ、２２２Ｂ 可変容量素子
３２１Ａ、３２１Ｂ、３２２Ａ、３２２Ｂ 可変容量素子
４２１Ａ、４２１Ｂ、４２２Ａ、４２２Ｂ 可変容量素子
１３、２３、３３、４３ アンテナ切り替えスイッチ
１４、２４、３４ 受信電力検出部（検出手段）
１５、２５、３５ 無線受信部
１６、２６、３６ 制御部（制御手段）
２７、３７ 記憶部
３８ 入力部
４２１Ａ、４２１Ｂ、４２２Ａ、４２２Ｂ キャパシタ
Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂ 切り替えスイッチ
Ｃｐ１、Ｃｓ１、Ｃｐ２、Ｃｓ２ 可変整合部における直列接続された可変容量素子の容量
Ｃｐ１１〜Ｃｐ１Ｎ 可変整合部における並列接続された可変容量素子の容量
Ｃｓ１１〜Ｃｓ１Ｎ 可変整合部における直列接続された可変容量素子の容量
Ｃｐ２１〜Ｃｐ２Ｎ 可変整合部における並列接続された可変容量素子の容量
Ｃｓ２１〜Ｃｓ２Ｎ 可変整合部における直列接続された可変容量素子の容量
Ｃｐａ１〜ＣｐａＮ 可変整合部における並列接続された複数キャパシタ
Ｃｓａ１〜ＣｓａＮ 可変整合部における直列接続された複数キャパシタ
Ｃｐｂ１〜ＣｐｂＮ 可変整合部における並列接続された複数キャパシタ
Ｃｓｂ１〜ＣｓｂＮ 可変整合部における直列接続された複数キャパシタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の無線通信装置に係り、特にダイバーシティ受信を行なう無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の移動無線端末機は、さまざまな電波が存在する多重波環境において使用される。また、この移動無線端末機は、移動を伴って使用されるため、受信電力の大きな変動を生じているが、これによる通信品質の劣化を防ぐため、ダイバーシティ受信を採用している。このダイバーシティ受信とは、複数のアンテナで受信し、受信電力の高い方のアンテナを受信アンテナとして選択する方法のことである。
【０００３】
図８は、移動無線端末機の一例として携帯電話機を示している。この携帯電話機は、筐体１０１に、一方のアンテナとしてヘリカルアンテナ１０２と、他方のアンテナとして板状逆Ｆアンテナ１０３が装荷されており、ダイバーシティ受信を行なっている。
【０００４】
次に、図９は、図８における携帯電話機に備える従来のアンテナ部分の回路構成を示すブロック図である。この携帯電話機には、ヘリカルアンテナである第１アンテナ２０１Ａと、板状逆Ｆアンテナである第２アンテナ２０１Ｂとを備えており、それぞれ、整合回路部２０２Ａ、２０２Ｂを介してアンテナ切り替えスイッチ２０３及び無線受信部２０４に接続されている。このような構成の携帯電話機では、通常、使用周波数において、自由空間で共振するように整合回路部２０２Ａ、２０２Ｂが決定される。一例として、自由空間におけるヘリカルアンテナのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の周波数特性を、図１０に示している。
なお、ＶＳＷＲとは電圧定在波比の略であり、この値が小さいほど次段の回路へ効率よく電力を伝送できる。また、ＶＳＷＲの最小値は１である。ここでは、使用周波数を８４７．５ＭＨｚとし、使用周波数においてＶＳＷＲが約１．３と整合状態となっている。
【０００５】
図１１は、さまざまな電波が存在する多重波環境における、整合状態にあるアンテナの受信電力を示している。なお、横軸は時間、縦軸は受信電力を示しており、実線が第１アンテナ（図中、アンテナ1で示す）であるヘリカルアンテナにおける受信電力、破線が第２アンテナ（図中、アンテナ２で示す）である板状逆Ｆアンテナにおける受信電力、太線がアンテナ選択後の受信電力を示している。ダイバーシティ受信によりアンテナ選択後は、安定した高い受信電力を確保できる。また、この簡易なダイバーシティ受信の方法の一例については、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００６】
ところで、通話状態の際にアンテナ素子と使用者（人体）との距離が近いと、使用周波数においてインピーダンスが整合状態からずれて不整合状態となるおそれがある。また、この不整合損失が増大すると、受信電力が下がり、通信品質が大幅に劣化する、という不具合が起きる。
【０００７】
図１２と図１３は、それぞれ、携帯電話機における通話状態を使用者の正面から示した図と側面から示した図である。
ここで、通話状態とは、携帯電話機の筐体３０１を手で保持し、レシーバからの音が聞こえるように筐体に開けられたレシーバ音孔部３０２を耳に当て、マイクへ音が到達しやすいように、つまり筺体に開けられたマイク音孔部３０３が口元にくるように、筺体３０１を地面に垂直方向から６０°傾けた状態のことである。なお、図中符号３０４はヘリカルアンテナである第１アンテナを示し、３０５は板状逆Ｆアンテナである第２アンテナを示す。また、第１、第２アンテナ３０４、３０５と人体との距離とは、通話状態において、第１、第２アンテナ３０４、３０５の給電部と耳を含む人体頭部の最も近い距離のことであり、図１２において、人体との距離はＳｐ１、Ｓｐ２で示している部分に相当する。
【０００８】
次に、図１４は、従来のヘリカルアンテナの通話状態におけるＶＳＷＲの周波数特性の一例を示している。これによれば、アンテナの共振周波数が使用周波数からずれ、使用周波数におけるＶＳＷＲが約９．３となっている。なお、ずれたインピーダンスを整合させる方法については、例えば特許文献２などに開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３２４０３０号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、インピーダンスを整合させる制御処理の途中では、例えば特許文献２における定数可変整合回路の回路定数をさまざまな値に変化させるため、制御処理完了前にダイバーシティ判定を行なうと、受信電力が改善されず安定した通信品質が確保できない場合がある。例えば図１５には、従来の携帯電話機での通話状態において、インピーダンス整合制御処理完了前のアンテナにおける受信電力の変化を示している。これによれば、アンテナ選択後の受信電力が整合状態のアンテナと比較して大幅に下がり、通信品質が劣化する不具合を生じることが分かる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ダイバーシティ受信の際、通話状態中に生じるインピーダンスの不整合を短時間で解消し、かつ、安定したダイバーシティ受信動作を行ない、通信品質の劣化を軽減できる無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線通信装置は、ダイバーシティ受信動作する複数のアンテナ素子と、インピーダンスを調整しアンテナを整合する、前記各アンテナ素子に接続した可変整合手段と、前記各アンテナ素子からの受信信号の受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出結果に基づいて前記可変整合手段を制御する制御手段と、前記各アンテナ素子に対する前記制御手段による前記可変整合手段の制御が完了し、前記アンテナ素子が整合状態となった後の受信電力によって受信アンテナの選択を行なう手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、検出手段では、インピーダンスが整合か不整合かを検出しており、インピーダンスが不整合となっているときには、可変整合手段を制御する。従って、それぞれのアンテナ素子に対してインピーダンス整合状態とすることができ、それぞれのアンテナ素子に対する制御が完了した後の受信電力を比較し、受信アンテナの選択を行なうことにより、受信アンテナ選択後の受信電力を高く保ち、安定したダイバーシティ受信を行ない、通信品質の劣化を抑えることができる。
【００１２】
また、前記可変整合手段は、可変容量素子を含むことを特徴とする。この構成によれば、検出手段では、インピーダンスが整合か不整合かを検出しており、インピーダンスが不整合となっているときには、可変容量素子を制御する。従って、それぞれのアンテナ素子に対してインピーダンス整合状態とすることができ、それぞれのアンテナ素子に対する制御が完了した後の受信電力を比較し、受信アンテナの選択を行なうことにより、受信アンテナ選択後の受信電力を高く保ち、安定したダイバーシティ受信を行ない、通信品質の劣化を抑えることができる。
【００１３】
また、前記各アンテナ素子が整合状態となる前記可変容量素子の容量値またはその容量値を与える電圧値を記憶した記憶手段を備えるとともに、前記制御手段は、前記可変容量素子を制御する際に、前記記憶手段から読み出した前記容量値または前記電圧値の制御情報を用いて前記可変容量素子の制御を行なうことを特徴とする。この構成によれば、インピーダンスが不整合となっているときには、例えば、前記記憶手段から読み出した制御情報を用いて可変容量素子を制御することにより、短時間にインピーダンス整合状態とすることができ、インピーダンスの不整合による電力損失を低減することができる。
【００１４】
また、前記制御手段は、一方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された前記受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方の値の制御処理を完了し、そのときの前記容量値または前記電圧値の制御情報のうち前記いずれか一方の制御情報に対応する他方のアンテナ素子における制御情報を前記記憶手段から読み出し、その読み出した制御情報を用いて、前記他方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された値の制御をすることを特徴とする。この構成によれば、前記他方のアンテナ素子をインピーダンス整合状態とするまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００１５】
また、前記記憶手段は、人体との距離に対して前記アンテナ素子が整合状態となる制御情報を予め記憶し、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始することを特徴とする。この場合は、インピーダンスのずれが小さい状態で制御処理を開始することができ、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮できる。
【００１６】
また、前記アンテナ素子が現在どのような状態にあるかの情報を前記制御手段に入力する入力手段を具備することを特徴とする。この構成によれば、ユーザーにより入力された情報に対応する、記憶手段に予め記憶された初期値を読み出すことにより、インピーダンスのずれが小さい状態で制御処理を開始することになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮できる。
【００１７】
また、前記可変容量素子は、可変容量コンデンサで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とするか、若しくは、可変容量ダイオードで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧値とすることを特徴とする。この構成によれば、可変容量素子を可変容量コンデンサまたは可変容量ダイオードとし、容量値または制御電圧でそれぞれ制御することにより、簡易にインピーダンス整合状態とすることができる。
【００１８】
また、前記可変容量素子は、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段とを具備することを特徴とする。この構成によれば、容量の異なる複数のキャパシタを選択的に切り替えることにより、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索するので、短時間でインピーダンス整合状態とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ダイバーシティ受信動作させる各アンテナ素子に、インピーダンスを調整しアンテナを整合させる可変容量素子を含む可変整合手段をそれぞれ接続し、アンテナ素子からの受信信号の受信電力又は受信感度の少なくともいずれかの値が最大となるように制御を行ない、それぞれのアンテナに対する制御が完了した後の受信電力により受信アンテナの選択を行なうことによって、通話状態で生じるインピーダンスの不整合による受信電力の劣化を抑え、安定した通信品質を確保することができる無線通信装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施形態に用いられる無線通信装置の回路ブロック構成を示す図であり、本実施形態の無線装置は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂと、可変整合手段である可変整合部１２Ａ、１２Ｂと、アンテナ切り替えスイッチ１３と、受信電力の検出手段である受信電力検出部１４と、無線受信部１５と、制御手段である制御部１６とを備えている。
【００２１】
このうち、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ、可変整合部１２Ａ、１２Ｂを介してアンテナ切り替えスイッチ１３に接続されている。無線受信部１５は、受信電力検出部１４を介してアンテナ切り替えスイッチ１３に接続されている。また、制御部１６は、受信電力検出部１４に接続されている。
【００２２】
可変整合部１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａ、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂで構成されており、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａ、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂを制御してアンテナ素子１１Ａ、１１Ｂが整合状態となるように、インピーダンスを調整する。
【００２３】
アンテナ切り替えスイッチ１３は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂの何れか一方が無線受信部１５につながるようにアンテナ素子を切り替える。
【００２４】
受信電力検出部１４は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂで受信した受信用周波数ｆｒの信号（これを、受信信号とよぶ）の電力（これを、「受信電力」とよぶ）を検出し、この受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を制御部１６に出力する。
【００２５】
無線受信部１５は、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂで受信された受信用周波数ｆｒの信号にＡ／Ｄ変換、復調、復号等の受信処理を行なう。
【００２６】
制御部１６は、受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値が最大になるように、それぞれ、可変容量素子１２１Ａ、１２２Ａ、可変容量素子１２１Ｂ、１２２Ｂの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１、容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を制御する。これにより、アンテナ素子１１Ａ、１１Ｂについて、インピーダンス整合をとることができる。
【００２７】
次に、制御部１６における処理手順について説明する。
（１）アンテナ切り替えスイッチ１３により、アンテナ素子１１Ａ側が無線受信部１５につながるように切り替える。
（２）その後、受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を測定し、その電圧値を制御部１６に送る。
（３）制御部１６では、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１を変化させて、可変容量素子１２１Ａ及び１２２Ａの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１を設定する。
（４）上記の（２）〜（３）を繰り返して、受信電力検出部１４で検出された電圧値が最大となるように、制御部１６において制御処理を行なう。
（５）これにより、アンテナ素子１１Ａにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子１１Ａにおいて、図２のようにインピーダンス整合状態になる。
【００２８】
（６）次に、アンテナ切り替えスイッチ１３により、アンテナ素子１１Ｂ側が無線受信部１５につながるように切り替える。
（７）その後、受信電力検出部１４では、アンテナ素子１１Ａのときと同様に、この受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を測定し、その電圧値を制御部１６に送る。
（８）制御部１６では、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を変化させて、可変容量素子１２１Ｂ及び１２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を設定する。
（９）上記の（７）〜（８）を繰り返して、受信電力検出部１４で検出された電圧値が最大となるように、制御部１６において制御処理を行なう。
（１０）これにより、アンテナ素子１１Ｂにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子１１Ｂにおいて、アンテナ素子１１Ａと同様にインピーダンス整合状態になる。
（１１）ここで、（５）における受信電力の値と、（１０）における受信電力の値を比較し、大きい方のアンテナ素子を受信アンテナとして選択し、アンテナ切り替えスイッチ１３を切り替える。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、制御部１６における処理を行なうことにより、通話状態においても、それぞれのアンテナ素子１１Ａ、１１Ｂがインピーダンス整合状態になり、不整合による受信電力の劣化を抑えることができる。これにより、図３のように、ダイバーシティ受信における受信電力を高く保つことができ、良好な通信品質を確保することができる。
【００３０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図４、図５を用いて詳細に説明する。
図４は、本発明に係る第２の実施形態に係る無線通信装置の回路ブロック構成を示す図であり、本実施形態の無線通信装置は、第１の実施形態と同様に、アンテナ素子２１Ａ、２１Ｂと、可変整合手段である可変整合部２２Ａ、２２Ｂと、アンテナ切り替えスイッチ２３と、受信電力の検出手段である受信電力検出部２４と、無線受信部２５と、制御手段である制御部２６とを備えるとともに、これ以外にさらに、記憶部２７を備えている。
【００３１】
このうち、本実施形態の制御部２６は、受信電力検出部２４と、記憶部２７とに接続されている。また、この制御部２６は、第１の実施形態と同様、受信電力検出部２４に含まれる検波ダイオードが受信電力を検波したときの電圧値を測定する。そして、この測定結果に基づいて、記憶部２７に記憶されている容量値を初期値として受信電力を検波した電圧値が最大となるように、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１、容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を制御する。これにより、アンテナ素子２１Ａ、２１Ｂについて、インピーダンス整合をとることができる。
【００３２】
なお、本実施形態において、アンテナ素子２１Ａ、２１Ｂ、可変整合手段である可変整合部２２Ａ、２２Ｂ、アンテナ切り替えスイッチ２３、受信電力検出部２４、及び無線受信部２５は、第１の実施形態のものと同様の構成であるので、その詳しい説明も省略する。
【００３３】
一方、記憶部２７には、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値（制御情報）が予め記憶されている。また、この記憶部２７には、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値の初期値も記憶されている。初期値の一例としては、自由空間においてインピーダンス整合する、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。
【００３４】
ここで、記憶部２７について、さらに具体的に説明する。
図５は、記憶部２７に記憶された人体（使用者）とアンテナ素子２１Ａ、２１Ｂとの距離に対してインピーダンス整合する可変容量素子の容量値を示す図である。この記憶部２７には、受信周波数ｆｒにおいてインピーダンス整合する、可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａ、可変容量素子２２１Ｂ、２２２Ｂの容量値が予め記憶されている。
【００３５】
次に、制御部２６における処理手順について説明する。
（１）初めに、アンテナ切り替えスイッチ２３により、アンテナ２１Ａ側が無線受信部２５につながるように切り替え、記憶部２７から可変容量素子２２１Ａ、２２２Ａの初期値を読み出して、可変容量素子の容量値Ｃｐ１及びＣｓ１を設定する。
（２）この状態で、受信電力検出部２４は、受信電力を、この受信電力検出部１４に含まれる検波ダイオードにより検波したときの電圧値を測定し、その電圧値を制御部２６に出力する。
（３）制御部２６では、可変容量素子２２１Ａ及び２２２Ａの容量値を変化させて、可変容量素子２２１Ａ及び２２２Ａの容量値Ｃｐ１、Ｃｓ１を設定する。
（４）ここで、上記（２）〜（３）を繰り返して、受信電力検出部２４で受信電力を検波した電圧値が最大となるように、制御部２６において制御処理を行なう。
（５）これにより、アンテナ素子２１Ａにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子２１Ａにおいて、インピーダンス整合状態になる。
【００３６】
（６）次に、アンテナ切り替えスイッチ２３により、アンテナ素子２１Ｂ側が無線受信部２５につながるように切り替える。図５より、（５）でアンテナ素子２１Ａがインピーダンス整合状態となった可変整合部２２Ａにおける最適容量値に対応する人体とアンテナ素子２１Ａ、２１Ｂとの距離を割り出し、その人体とアンテナ素子２１Ａ、２１Ｂとの距離に対応する可変整合部２２Ｂにおける容量値を読み出し、初期値として、可変容量素子２２１Ｂ及び２２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を設定する。
（７）この状態で、受信電力検出部２４で受信電力を検波した電圧値を測定し、値を制御部２６に送る。
（８）制御部２６では、可変容量素子２２１Ｂ及び２２２Ｂの容量値を変化させて、可変容量素子２２１Ｂ及び２２２Ｂの容量値Ｃｐ２、Ｃｓ２を設定する。
（９）上記の（７）〜（８）の動作を繰り返して、受信電力検出部２４で受信電力を検波した電圧値が最大となるように、制御部２６において制御処理を行なう。
（１０）これにより、アンテナ素子２１Ｂにおける制御処理が完了する。このとき、アンテナ素子２１Ｂにおいて、インピーダンス整合状態になる。
（１１）ここで、（５）における受信電力の値と、（１０）における受信電力の値を比較し、大きい方のアンテナ素子を受信アンテナとして選択し、アンテナ切り替えスイッチ２３を切り替える。
【００３７】
このように、本実施の形態によれば、制御部２６における処理を行なうことにより、通話状態においても、それぞれのアンテナ素子がインピーダンス整合状態になり、不整合による受信電力の劣化を抑えることができる。これにより、ダイバーシティ受信における受信電力を高く保つことができ、良好な通信品質を確保することができる。
【００３８】
さらに、何れか一方のアンテナ素子アンテナ素子２１Ａまたは２１Ｂの可変整合部２２Ａまたは２２Ｂにおいてインピーダンス整合状態としたときの容量値に対応する他方のアンテナ素子の可変整合部における容量値を、他方のアンテナにおける制御処理の初期値とすることにより、最適値との差が小さい初期値から制御処理を始めることになり、インピーダンス整合状態とするまでに要する時間を短縮することができる。
【００３９】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図６を用いて詳細に説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図であり、この無線通信装置は、第２の実施形態と同様、アンテナ素子３１Ａ、３１Ｂと、可変整合手段である可変整合部３２Ａ、３２Ｂと、アンテナ切り替えスイッチ３３と、受信電力の検出手段である受信電力検出部３４と、無線受信部３５と、制御手段である制御部３６と、記憶部３７とを備えるほかに、本実施形態では、さらに入力部３８を備えている。
【００４０】
このうち、本実施形態の制御部３６には、受信電力検出部３４と、記憶部３７と、ユーザーが現在の状態を入力できる入力部３８が接続されている。この制御部３６は、後述する入力部３８から通知された内容に応じて、記憶部３７に記憶された容量値を読み出し、この読み出した容量値を初期値として制御に用いる。なお、制御部３６における処理は、第２の実施形態と同様なので、その詳しい説明は省略する。また、本実施形態において、アンテナ素子３１Ａ、３１Ｂ、可変整合手段である可変整合部３２Ａ、３２Ｂ、アンテナ切り替えスイッチ３３、受信電力検出部３４、及び無線受信部３５は、第１の実施形態のものと同様の構成であるので、その詳しい説明も省略する。
【００４１】
記憶部３７は、第２の実施形態と同様に、アンテナと人体との距離に対してインピーダンス整合する、可変容量素子３２１Ａ、３２２Ａ、可変容量素子３２１Ｂ、３２２Ｂの容量値（制御情報）が予め記憶されている。また、この記憶部３７には、可変容量素子３２１Ａ、３２２Ａ、可変容量素子３２１Ｂ、３２２Ｂの容量値の初期値も記憶されている。初期値の一例としては、第２の実施形態と同様に、自由空間または通話状態においてインピーダンス整合する、可変容量素子３２１Ａ、３２２Ａ、可変容量素子３２１Ｂ、３２２Ｂの容量値が記憶される。通話状態の場合の初期値は、複数の被験者による実験で、アンテナ素子と人体との距離の平均を取り、その距離に対してインピーダンス整合する容量値が記憶される。これらの値は、携帯電話機の工場出荷前の実験において、決定され記憶される。
【００４２】
入力部３８は、スイッチやボタン等を備えており、ユーザーやボタン等がスイッチを切り替えることにより、アンテナ素子３１Ａ、３１Ｂが自由空間または通話状態のいずれの状態であるかを制御部６０６に通知する。
【００４３】
このように本実施形態によれば、通話状態においてインピーダンス整合となる容量を初期値として予め用意し、状態に応じて初期値を選択し、選択した初期値を用いて制御処理を行なう。これにより最適値との差が小さい初期値から制御処理を始めることになり、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができ、安定した通信品質を確保できる。
【００４４】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態について、図７を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、アンテナ素子４１Ａ、４１Ｂと接続する可変整合手段である可変整合部４２Ａ、４２Ｂの構成が、第１の実施形態〜第３の実施形態と異なる。なお、本実施形態でも、アンテナ切り替えスイッチ４３と、以下、何れも図示しないが、受信電力の検出手段である受信電力検出部と、無線受信部と、制御手段である制御部と、記憶部と、入力部を備える。
【００４５】
アンテナ素子４１Ａ、４１Ｂは、それぞれ可変整合部４２Ａ、４２Ｂを介してアンテナ切り替えスイッチ４３に接続されている。
【００４６】
可変整合部４２Ａは、可変容量素子として、それぞれ異なる容量値Ｃｐａ１〜ＣｐａＮ、Ｃｓａ１〜ＣｓａＮを持つ複数のキャパシタ４２１Ａ・・・、４２２Ａ・・・と、切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａで構成されており、切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａのオンオフでアンテナ素子４１Ａが整合状態となるように、インピーダンスを調整する。
【００４７】
同様に、可変整合部４２Ｂは、可変容量素子として、それぞれ異なる容量値Ｃｐｂ１〜ＣｐｂＮ、Ｃｓｂ１〜ＣｓｂＮを持つ複数のキャパシタ４２１Ｂ・・・、４２２Ｂ・・・と、切り替えスイッチＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂとで構成されており、切り替えスイッチＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂのオンオフでアンテナ素子４１Ｂが整合状態となるように、インピーダンスを調整する。なお、ここでは、オンする切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂが制御情報に相当する。
【００４８】
なお、第４実施形態における回路構成は、可変容量素子として複数のキャパシタと切り替えスイッチを用いていること以外は、第３の実施形態と同様なので、その詳しい説明は省略する。また、制御部における処理は、記憶部に予め記憶されている制御情報がオンする切り替えスイッチＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂであること以外は、第３の実施形態と同様なので、その詳しい説明は省略する。
【００４９】
上記のように、本実施形態によれば、アンテナ素子と人体（使用者）との距離に対してインピーダンス整合状態となる、つまりオンする切り替えスイッチを記憶部において予め記憶し、制御の際には記憶部から読み出し、切り替えスイッチを制御し、接続するキャパシタを切り替えることによって、整合状態となる容量を連続的ではなく離散的に探索する。従って、インピーダンス整合状態となるまでに要する時間を短縮することができ、安定した通信品質を確保できる。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。例えば、上述した各実施形態において、受信信号の電力を検出したが、本発明はこれに限らず、受信信号、受信感度のいずれかを検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の通信端末装置は、ダイバーシティ受信動作させるアンテナ素子に、インピーダンスを調整しアンテナを整合させる可変容量素子を含む可変整合手段を接続し、アンテナ素子からの受信信号の受信電力と受信感度のいずれかの値が最大となるように制御を行ない、それぞれのアンテナに対する制御が完了した後の受信電力により受信アンテナの選択を行なうことによって、通話状態で生じるインピーダンスの不整合による受信電力の劣化を抑えることができるので、安定した通信品質を確保することができる効果を有し、携帯電話機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図２】その第１の実施形態に係る無線通信装置の制御手段による可変容量素子を制御後のアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す説明図
【図３】その第１の実施形態に係る無線通信装置の受信電力を示す説明図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図５】その第２の実施形態に係る無線通信装置の記憶部に記憶された、アンテナと人体との距離に対して整合する可変容量素子の容量値を示す説明図
【図６】本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図７】本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図８】従来の無線通信装置の構成図
【図９】従来の無線通信装置の回路構成を示すブロック図
【図１０】従来の無線通信装置において、自由空間におけるヘリカルアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す説明図
【図１１】従来の無線通信装置において、整合状態のアンテナにおける受信電力を示す説明図
【図１２】通話状態を人体の正面から示した説明図
【図１３】通話状態を人体の側面から示した説明図
【図１４】従来の無線通信装置において、通話状態におけるヘリカルアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す説明図
【図１５】従来の無線通信装置において、通話状態でのアンテナのインピーダンス整合制御処理完了前における受信電力を示す説明図
【符号の説明】
【００５３】
１１Ａ、１１Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ アンテナ素子
１２Ａ、１２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ 可変整合部（可変整合手段）
１２１Ａ、１２１Ａ、１２２Ａ、１２２Ｂ 可変容量素子
２２１Ａ、２２１Ｂ、２２２Ａ、２２２Ｂ 可変容量素子
３２１Ａ、３２１Ｂ、３２２Ａ、３２２Ｂ 可変容量素子
４２１Ａ、４２１Ｂ、４２２Ａ、４２２Ｂ 可変容量素子
１３、２３、３３、４３ アンテナ切り替えスイッチ
１４、２４、３４ 受信電力検出部（検出手段）
１５、２５、３５ 無線受信部
１６、２６、３６ 制御部（制御手段）
２７、３７ 記憶部
３８ 入力部
４２１Ａ、４２１Ｂ、４２２Ａ、４２２Ｂ キャパシタ
Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂ 切り替えスイッチ
Ｃｐ１、Ｃｓ１、Ｃｐ２、Ｃｓ２ 可変整合部における直列接続された可変容量素子の容量
Ｃｐ１１〜Ｃｐ１Ｎ 可変整合部における並列接続された可変容量素子の容量
Ｃｓ１１〜Ｃｓ１Ｎ 可変整合部における直列接続された可変容量素子の容量
Ｃｐ２１〜Ｃｐ２Ｎ 可変整合部における並列接続された可変容量素子の容量
Ｃｓ２１〜Ｃｓ２Ｎ 可変整合部における直列接続された可変容量素子の容量
Ｃｐａ１〜ＣｐａＮ 可変整合部における並列接続された複数キャパシタ
Ｃｓａ１〜ＣｓａＮ 可変整合部における直列接続された複数キャパシタ
Ｃｐｂ１〜ＣｐｂＮ 可変整合部における並列接続された複数キャパシタ
Ｃｓｂ１〜ＣｓｂＮ 可変整合部における直列接続された複数キャパシタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイバーシティ受信動作する複数のアンテナ素子と、
インピーダンスを調整しアンテナを整合する、前記各アンテナ素子に接続した可変整合手段と、
前記各アンテナ素子からの受信信号の受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された検出結果に基づいて前記可変整合手段を制御する制御手段と、
前記各アンテナ素子に対する前記制御手段による前記可変整合手段の制御が完了し、前記アンテナ素子が整合状態となった後の受信電力によって受信アンテナの選択を行なう手段と
を備えた無線通信装置。
【請求項２】
前記可変整合手段は、可変容量素子を含む請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記各アンテナ素子が整合状態となる前記可変容量素子の容量値またはその容量値を与える電圧値を記憶した記憶手段を備えるとともに、
前記制御手段は、前記可変容量素子を制御する際に、前記記憶手段から読み出した前記容量値または前記電圧値の制御情報を用いて前記可変容量素子の制御を行なう請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御手段は、一方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された前記受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方の値の制御処理を完了し、そのときの前記容量値または前記電圧値の制御情報のうち前記いずれか一方の制御情報に対応する他方のアンテナ素子における制御情報を前記記憶手段から読み出し、その読み出した制御情報を用いて、前記他方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された値の制御をする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、人体との距離に対して前記アンテナ素子が整合状態となる制御情報を予め記憶し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始する請求項３又は４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記アンテナ素子が現在どのような状態にあるかの情報を前記制御手段に入力する入力手段を具備する請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記可変容量素子は、可変容量コンデンサで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とするか、若しくは、可変容量ダイオードで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧値とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記可変容量素子は、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段とを具備することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１】
ダイバーシティ受信動作する複数のアンテナ素子と、
インピーダンスを調整しアンテナを整合する、前記各アンテナ素子に接続した可変整合手段と、
前記各アンテナ素子からの受信信号の受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された検出結果に基づいて前記可変整合手段を制御する制御手段と、
前記各アンテナ素子に対する前記制御手段による前記可変整合手段の制御が完了し、前記アンテナ素子が整合状態となった後の受信電力によって受信アンテナの選択を行なう手段と
を備えた無線通信装置。
【請求項２】
前記可変整合手段は、可変容量素子を含む請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記各アンテナ素子が整合状態となる前記可変容量素子の容量値またはその容量値を与える電圧値を記憶した記憶手段を備えるとともに、
前記制御手段は、前記可変容量素子を制御する際に、前記記憶手段から読み出した前記容量値または前記電圧値の制御情報を用いて前記可変容量素子の制御を行なう請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御手段は、一方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された前記受信電力又は受信感度のうち少なくともいずれか一方の値の制御処理を完了し、そのときの前記容量値または前記電圧値の制御情報のうち前記いずれか一方の制御情報に対応する他方のアンテナ素子における制御情報を前記記憶手段から読み出し、その読み出した制御情報を用いて、前記他方のアンテナ素子で受信し、前記検出手段により検出された値の制御をする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、人体との距離に対して前記アンテナ素子が整合状態となる制御情報を予め記憶し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されたいずれかの制御情報を初期制御情報として制御処理を開始する請求項３又は４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記アンテナ素子が現在どのような状態にあるかの情報を前記制御手段に入力する入力手段を具備する請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記可変容量素子は、可変容量コンデンサで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量コンデンサの容量値とするか、若しくは、可変容量ダイオードで構成するとともに前記制御情報を当該可変容量ダイオードに印加する制御電圧値とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記可変容量素子は、容量の異なる複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタを選択的に切り替えるスイッチ手段とを具備することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３２４９８４（Ｐ２００６−３２４９８４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４６７５３（Ｐ２００５−１４６７５３）
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【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１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【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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