JP2004260514A - 無線携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線端末機器がさらに小型化し、特に手の中に入る程になったときに、空中線の配置の自由度を損なうことが無く、また、複雑な空中線ダイバーシティを行わず、回路規模も少なく、低コストで良好に送信／受信することができる無線携帯端末装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】複数の空中線を設け、上記空中線に供給した電力の反射電力を検出する反射電力検出手段を設け、上記反射電力検出手段が検出した反射電力に基づいて、上記空中線を選択する空中線選択信号を発生する空中線選択信号発生手段を設け、上記空中線選択信号発生手段が発生した空中線選択信号を受信し、上記複数の空中線の中から１つの空中線を選択する空中線選択手段を設けた無線携帯端末装置である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば各種データ通信、移動体通信等の無線機用空中線として用いられる小型空中線を複数個用い、上記複数の空中線を切り替える際の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の移動体通信端末の小型軽量、データ速度の高速化が進み、このデータ速度の高速化によって、その使用周波数は広帯域が必要であるので、さらに高い周波数へシフトしている。
【０００３】
使用周波数が高くなるにつれ、無線機を構成する高周波部品を小型化することが容易になり、これに伴い、携帯端末もさらに小型化されている。
【０００４】
また、使用する空中線も、落下時の機器の機械的強度またはデザインを重視し、ホイップ型空中線のように、無線端末の外に飛び出さず、機器の内部に組み込むチップ型空中線等が利用されている。
【０００５】
今後、さらに小型化が進み、ポケベルのような手のひらサイズの無線携帯端末装置も出現するであろう。
【０００６】
しかし、このように手の平サイズの無線携帯端末装置において、通信をする際に、人体の影響、特に手の影響によって、空中線の特性に影響を受けることを避けることができない。
【０００７】
携帯電話等の場合、突出しているホイップ型空中線等の場合は、あえて突出した空中線部分を握って通信する人はいないであろうが、空中線が内蔵されている無線携帯端末装置の場合、空中線部分がどこに存在しているのかを使用者が容易に認識することができないことが予想される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の無線携帯端末装置のように、無線携帯端末装置に内蔵されている空中線部分を、使用者が意図せずに手で覆うことによって、内蔵空中線は、特性が著しく劣化する。
【０００９】
もともと、内蔵空中線の特性は、アンテナを配置する近傍の樹脂、金属の影響を加味し、空中線の共振周波数、入力反射特性、放射特性が最良のポイントになるように設計されている。
【００１０】
たとえば、空中線部分の筐体は、導電性の材料を使わず、樹脂材料を使用している。筐体に樹脂が使用されている場合、空中線に接近させることによって、空中線の共振周波数をシフトさせるように影響する。
【００１１】
図６は、従来の無線携帯端末装置において、その筐体に樹脂が使用されている場合、チップ型空中線に樹脂材を接近させることによって、空中線の共振周波数がシフトする様子を示す図である。
【００１２】
図６に示すように、チップ型空中線等に樹脂材を近接射させると、空中線と樹脂材との距離に応じて、その空中線の共振周波数が変化する。この場合、空中線の入力反射特性（ＲＬ）は、劣化せず、共振周波数のみが変化する。
【００１３】
ところが、筐体が、金属、基板導体等の導体であると、空中線の入力反射特性（ＲＬ）が劣化する。
【００１４】
図７は、従来の無線携帯端末装置において、その筐体が金属、基板導体等の導体である場合、空中線の入力反射特性（ＲＬ）が劣化する様子を示す図である。
【００１５】
図７に示すように、金属等の導電性の材料を、空中線に近接させると、共振周波数が変化し、また、入力反射特性（ＲＬ）も劣化し、導電性材料を近接させる距離に応じて、入力反射特性（ＲＬ）が劣化する。
【００１６】
これら樹脂、金属等が空中線に近接する場合、樹脂近接の場合は、樹脂が近接した状態における空中線の共振周波数のシフト量を加味し、空中線を予め設計し、筺体が金属である場合、できる限り影響のない場所を選択して、空中線の配置場所を決定することが可能である。
【００１７】
しかし、無線携帯端末装置を人間がどのように持つかを予測することができないので、つまり、人の手が無線携帯端末装置のどの位置に存在するかを予測することができないので、人の手による空中線特性への影響を、回避することができない。
【００１８】
図８は、従来の無線携帯端末装置において、人の手が空中線に接近したときにおける空中線の入力反射特性（ＲＬ）が劣化する様子を示す図である。
【００１９】
人の手による空中線の入力反射特性への影響は、図８に示すように、導電性材料の場合に似ている。
【００２０】
よって、空中線の共振周波数のシフトと、入力反射特性（ＲＬ）の劣化とが同時に起こるような不具合が生じ、空中線としての特性を示さなくなり、送信電力が、空中線端で反射し、空中線から効率よく放射することができないという問題があり、また、受信電力も著しく落ち込むという問題がある。
【００２１】
人の手の影響を受けないようにするには、筐体の内部に実装されている空中線を、筐体の奥に潜り込ませれば、手との間隔を確保することができるが、無線携帯端末装置の筐体が、金属筐体等である場合、空中線から電波が放射されず、空中線としての役目を果たさなくなるという問題がある。
【００２２】
つまり、上記従来例において、手の影響を受けなくするためには、空中線の実装位置がかなり制限され、空中線配置の自由度が無くなるという問題がある。
【００２３】
本発明は、無線端末機器がさらに小型化し、特に手の中に入る程になったときに、空中線の配置の自由度を損なうことが無く、また、複雑な空中線ダイバーシティを行わず、回路規模も少なく、低コストで良好に送信／受信することができる無線携帯端末装置を提供することを目的とするものである。
【００２４】
また、本発明は、人の手による内蔵空中線の特性の劣化を起こすような場合においても、空中線端から効率良く電波を放射させることができる無線携帯端末装置を提供することを目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の空中線を設け、上記空中線に供給した電力の反射電力を検出する反射電力検出手段を設け、上記反射電力検出手段が検出した反射電力に基づいて、上記空中線の選択を行う空中線選択手段を設けた無線携帯端末装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態および実施例】
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例である無線携帯端末装置Ｔ１の外観図である。
【００２７】
無線携帯端末装置Ｔ１は、筐体Ｃ１と、筐体Ｃ１に内蔵されている空中線Ａ１、Ａ２とを有する。
【００２８】
筐体Ｃ１は、その全体が、金属等の導体で構成され、内蔵の空中線Ａ１、Ａ２に到来する電磁波を入射させるために、空中線の近傍は、一部金属以外の樹脂等で構成されている。
【００２９】
空中線Ａ１とＡ２との設置間隔は、特に制限されるものではなく、使用電波の波長をλとすると、λ／２以下であってもよい。
【００３０】
すなわち、上記実施例においては、空中線を切り替えるために、特に、それぞれの空中線の受信電力を検出するために、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）によって、その受信信号の包絡線を検波し、復調状況を比較することによって、各空中線のパスの受信信号品質を検出してはいないので、複数の空中線が、互いに相関のない状態に設置されている必要はない。
【００３１】
なお、上記複数の空中線Ａ１、Ａ２は、無指向性の特性を有する空中線であり、筐体内部に収納されている空中線であり、送信、受信兼用の空中線である。
【００３２】
図２は、無線携帯端末装置Ｔ１の構成例を示す概略ブロック図である。
【００３３】
無線携帯端末装置Ｔ１は、内蔵空中線Ａ１、Ａ２と、反射電力検出手段１０２、１０３と、空中線Ａ１、Ａ２を選択する空中線選択器１０５と、送信、受信を切り替える送受切替器１０６と、受信ＲＦ部１０７と、復調部１０８と、制御部１０９と、変調部１１０と、送信ＲＦ部１１１を有する。
【００３４】
制御部１０９は、複数の反射電力検出手段の出力信号を、予め制御部１０９に設けられている図示しない記憶部の所望の値と比較し、選択すべき空中線を選択する空中線選択信号を出力する。
【００３５】
また、制御部１０９は、記憶部と、外部機器とを接続するＩ／Ｆを具備し、受信、復調データの加工、蓄積、送受信の切り替え等の送受切り替え信号送出等の動作を行う。
【００３６】
空中線選択器１０５は、制御部１０９が出力した空中線選択信号に基づいて、空中線を選択する空中線選択手段の例である。また、空中線選択器１０５は、送信開始時の所定タイミングで空中線を選択し、受信時には、空中線を選択しない手段である。
【００３７】
送信、受信を切り替える送受切替器１０６は、制御部１０９から受信した送受切り替え信号に基づいて、無線携帯端末装置Ｔ１の送信パスと受信パスとを切り替える。
【００３８】
上記実施例では、送信、受信を時間的に切り替えるＴＤＤ方式を採用するが、常時、送信、受信を同時に行うＦｕｌｌ Ｄｕｐｌｅｘ方式を採用するようにしてもよい。
【００３９】
受信ＲＦ部１０７は、受信のＬＮＡ（ロウノイズアンプ）、受信ＭＩＸ（周波数変換器）、ＢＰＦ（帯域炉波器）等によって構成され、空中線Ａ１、Ａ２が受信した信号を、所望のレベルに増幅し、所望のＩＦ帯域に周波数を落とし、その後に、受信信号のレベルを、一定の信号レベルにするＡＧＣ動作を行う。
【００４０】
復調部１０８は、受信ＩＦ信号から、所望の復調方式（同期、遅延検波方式等）を用い、データ成分を抽出し、ベースバンド信号として、制御部１０９へ供給する。
【００４１】
変調部１１０は、外部入力機器等からのデータ信号に対して、所望の変調方式（周波数変調、移相変調等）を用い、データ信号をキャリア信号に変換し、送信ＲＦ部１１１に変調信号を送出する。
【００４２】
送信ＲＦ部１１１は、変調部１１０から供給された変調信号を、送信Ｍｉｘ（周波数変換機等）を用い、無線周波数に変換し、所望の増幅を行い、送／受切替器１０６、空中線選択器１０５を介して、空中線Ａ１、Ａ２へ送信信号を送出する。
【００４３】
また、反射電力検出手段１０２、１０３は、空中線Ａ１、Ａ２と空中線選択手段１０５との間に配置され、送信電力を入力する第１の端子と、送信電力を上記空中線選択手段に供給する第２の端子と、上記空中線からの反射電力を入力する第３の端子と、伝送ラインの特性インピーダンスで接地される第４の端子とを具備する方向性結合器を有する手段である。
【００４４】
反射電力検出手段１０２、１０３の出力信号は、制御部１０９に供給され、その信号レベルを所望の値と比較することによって、空中線Ａ１、Ａ２のうちで、どちらの空中線を選択するかを示す空中線選択信号を、制御部１０９から空中線選択器１０５へ送出し、空中線選択動作を行う。
【００４５】
つまり、空中線Ａ１、Ａ２に、人の手や導電性の物体が近接したり、接触すると、空中線Ａ１、Ａ２の入力特性が著しく劣化し、たとえば空中線Ａ１、Ａ２の共振特性が変化し、所望の帯域から外れ、または、その入力反射特性（リターンロス）が増加し、空中線に送信電力が供給されずに、空中線から戻ってくる。
【００４６】
したがって、反射電力検出手段１０２、１０３からの出力信号Ｓ１０２、Ｓ１０３の出力レベルを、制御部１０９において所望のレベルと比較することによって、所望のレベルよりも高い場合は、人の手や、導電性物体等が近接し、または接触したことを検出することができ、適切な状態の空中線を選択することができる。
【００４７】
図３は、上記実施例における反射電力検出手段１０２の構成を示す図である。
【００４８】
反射電力検出手段１０２は、伝送線路２０１、２０２と、終端器２０３と、増幅器２０４と、検波器２０５とを有する。
【００４９】
伝送線路２０１、２０２は、基板上にパターン化され、一定の結合度を有する一対の伝送線路である。終端器２０３は、伝送線路２０２の一端を、伝送線路のインピーダンスで整合させる終端器である。増幅器２０４は、一対の伝送線路２０１、２０２上に、空中線で反射された無線信号を、一定のレベルに増幅する増幅器である。検波器２０５は、増幅器２０４によって一定のレベルに増幅された無線信号の包絡線を検波する検波器である。
【００５０】
反射電力検出手段１０３の構成は、反射電力検出手段１０２の上記構成と同様である。
【００５１】
次に、反射電力検出手段１０２の動作について説明する。
【００５２】
一対の伝送線路２０１、２０２の４つの端子は、端子▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼であり、送信ＲＦ部１１１からのキャリア信号は、アンテナ選択器を介して、伝送線路２０１の一端▲１▼に供給される。
【００５３】
上記キャリア信号は、一定の結合度を有する間隔で配置され、たとえばその結合度を１０ｄＢとすれば、供給された電力の９０％は、主線路である伝送線路２０１を通って、他方の端子▲２▼を介して、空中線に供給される。
【００５４】
一方、供給された送信電力のうちの１０％は、副線路である伝送線路２０２の一方の端子▲４▼を介して、終端器２０３に供給され、消失される。
【００５５】
ここで、空中線に供給された送信電力は、人の手や導電性の物体が、空中線に近接、または接触していない場合には、伝送線路と空中線との間には、適切なＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）の値を有し、全ての電力は、空中線に供給され、空中に放射される。
【００５６】
ところが、伝送線路と空中線とのＶＳＷＲ値が良好でない場合、空中線からは、そのＶＳＷＲに見合った分の電力が反射される。
【００５７】
空中線から反射された電力は、伝送線路２０１の端子▲２▼に供給され、一定の結合度に対応する電力を、副線路である伝送線路２０２の一方の端子▲３▼に出力される。
【００５８】
よって、反射電力は、増幅器２０４を介して、一定のレベルに増幅され、検波器２０５によって、その反射電力レベルが検出される。
【００５９】
図４は、上記実施例において、空中線を選択する動作を示すフローチャートである。
【００６０】
まず、Ｓ４０２では、送信機の立ち上げ動作を行い、Ｓ４０３では、送信機からデータを送信する前に、所望の変調信号、または無変調信号を、一定時間送出する。この場合、変調信号であれば、その変調信号が定包絡であることが望ましい。
【００６１】
Ｓ４０４では、反射電力検出手段において、空中線からの反射電力を検出する。Ｓ４０５では、検出された反射電力検出手段の出力信号を、制御部が、予め設定したレベルＶ０と比較し、検出された反射電力検出手段の出力信号がＶ０以上である場合は、Ｓ４０６において制御部から空中線選択信号を送出し、空中線を切り替える。
【００６２】
検出された反射電力検出手段の出力信号がＶ０以下である場合は、空中線からの反射電力が少ないものと判断し、Ｓ４１０へ進み、このルーチンから抜ける。
【００６３】
空中線を切り替えた後に、Ｓ４０７では、空中線切り替え後の反射電力を検出する。
【００６４】
Ｓ４０８では、反射電力検出手段の出力信号がＶ０以上であるか否かを、制御部１０９が比較し、反射電力検出手段の出力信号がＶ０以上である場合は、Ｓ４０９において、一定時間が経過したか否かを判断する。
【００６５】
反射電力検出手段の出力信号がＶ０以下である場合は、空中線からの反射電力が少ないと判断し、このルーチンを抜ける。
【００６６】
Ｓ４０９では、一定時間が経過していない場合、再度Ｓ４０４の反射電力検出動作を行う。
【００６７】
一定時間経過している場合、このルーチンから抜ける。
【００６８】
第１の実施例によれば、人の手の影響を受け空中線の特性が劣化し、大きな反射電力が検出された場合でも、各空中線の反射電力を検出することによって、その空中線を選択することを避け、他方の空中線を選択するので、良好に空中線から送信電力を放射させることができる。
【００６９】
［第２の実施例］
図５は、本発明の第２の実施例である無線携帯端末装置Ｔ２を示す概略ブロック図である。
【００７０】
無線携帯端末装置Ｔ２が、第１の実施例である無線携帯端末装置Ｔ１と異なる点は、反射電力検出手段１０２、１０３の代わりに反射電力検出手段１２０が設けられ、この反射電力検出手段１２０が、空中線選択器１０５と送受切替器１０６との間に存在している点である。
【００７１】
反射電力検出手段１２０は、反射電力検出手段１０２と同様の構成を有する。
【００７２】
無線携帯端末装置Ｔ２によれば、反射電力は、選択された空中線から、空中線選択器を介して、反射電力検出手段１２０に入力される。
【００７３】
第２の実施例においても、人の手の影響を受け空中線の特性が劣化し、大きな反射電力が検出された場合でも、各空中線の反射電力を検出することによって、その空中線を選択することを避け、他方の空中線を選択するので、良好に空中線から送信電力を放射させることができる。
【００７４】
また、上記各実施例には、空中線が２つのみ設けられているが、３つ以上の空中線が設けられている無線携帯端末装置に、上記各実施例を適用するようにしてもよい。
【００７５】
なお、上記各実施例を、次の実施形態として把握することができる。
【００７６】
［実施形態１］ 複数の空中線と；
上記空中線に供給した電力の反射電力を検出する反射電力検出手段と；
上記反射電力検出手段が検出した反射電力に基づいて、上記空中線の選択を行う空中線選択手段と；を有することを特徴とする無線携帯端末装置。
【００７７】
［実施形態２］ 実施形態１において、
上記複数の空中線は、無指向性の特性を有する空中線であり、筐体内部に収納されている空中線であることを特徴とする無線携帯端末装置。
【００７８】
［実施形態３］ 実施形態１において、
上記複数の空中線は、送信、受信兼用の空中線であることを特徴とする無線携帯端末装置。
【００７９】
［実施形態４］ 実施形態１において、
上記反射電力検出手段は、上記空中線と上記空中線選択手段との間に配置され、送信電力を入力する第１の端子と、送信電力を上記空中線選択手段に供給する第２の端子と、上記空中線からの反射電力を入力する第３の端子と、伝送ラインの特性インピーダンスで接地される第４の端子とを具備する方向性結合器を有する手段であることを特徴とする無線携帯端末装置。
【００８０】
［実施形態５］ 実施形態１において、
上記空中線の選択は、上記反射電力検出手段の出力信号のレベルの値と、予め設定された値に基づいて、空中線の選択を行うことを特徴とする無線携帯端末装置。
【００８１】
［実施形態６］ 実施形態１において、
上記空中線の選択は、送信開始時の所定タイミングで行われ、受信時には、空中線を選択しないことを特徴とする無線携帯端末装置。
【００８２】
［実施形態７］ 複数の空中線の中から使用する空中線を選択するための選択方法において、
上記空中線に供給した電力の反射電力を検出する反射電力検出工程と；
上記反射電力検出工程により検出した反射電力に基づいて、上記空中線の選択を行う空中線選択工程と；を有することを特徴とする選択方法。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、小型携帯端末に内蔵されている各空中線近傍に、人体の一部が接触または近接したことによって、空中線の特性が影響を受け、特性が劣化した場合でも、空中線の反射電力を検出し、この検出された反射電力に基づいて、他の空中線に切り替えるので、空中線が無線携帯端末装置に内蔵されている携帯端末装置において、その無線携帯端末装置のどの部分に人の手等の人体が接触または接近しても、良好な通信を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である無線携帯端末装置Ｔ１の外観図である。
【図２】無線携帯端末装置Ｔ１の構成例を示す概略ブロック図である。
【図３】上記実施例における反射電力検出手段１０２の構成を示す図である。
【図４】上記実施例において、空中線を選択する動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施例である無線携帯端末装置Ｔ２を示す概略ブロック図である。
【図６】従来の無線携帯端末装置において、その筐体に樹脂が使用されている場合、チップ型空中線に樹脂材を接近させることによって、空中線の共振周波数がシフトする様子を示す図である。
【図７】従来の無線携帯端末装置において、その筐体が金属、基板導体等の導体である場合、空中線の入力反射特性（ＲＬ）が劣化する様子を示す図である。
【図８】従来の無線携帯端末装置において、人の手が空中線に接近したときにおける空中線の入力反射特性（ＲＬ）が劣化する様子を示す図である。
【符号の説明】
Ｔ１、Ｔ２…無線携帯端末装置、
Ａ１、Ａ２…内蔵空中線、
１０２、１０３…反射電力検出手段、
１０５…空中線選択手段、
１０６…送受切替器、
１０７…受信ＲＦ部、
１０８…復調部、
１０９…制御部、
１１０…変調部、
１１１…送信ＲＦ部。

Claims (1)

1. 複数の空中線と；
   上記空中線に供給した電力の反射電力を検出する反射電力検出手段と；
   上記反射電力検出手段が検出した反射電力に基づいて、上記空中線の選択を行う空中線選択手段と；を有することを特徴とする無線携帯端末装置。

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