JP2003174367A - 携帯無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ周囲に配置される物体からの影響を
受けず、常にアンテナとの整合がとれた通信が可能な携
帯無線機を提供することにある。 【解決手段】 携帯無線機においては、反射位相検出回
路から出力されるアンテナからの反射位相と、送信信号
を送出する送受信機へ供給する電流をもとにしてアンテ
ナに接続されたインピーダンスの調整機能を有する整合
回路が調整されてアンテナのインピーダンスが最適化さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無線機に係り、
特に、アンテナが一体化された携帯無線機において、ア
ンテナ周囲に配置される物体からのアンテナ特性に対す
る影響の低減することが出来る無線機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯無線機の小型化、薄型化が進
んでいる。携帯無線機は、持ち運びが容易である可搬性
に優れていることがその条件とされている。従って、携
帯無線機は、小形薄型であることが非常に重要要素とな
っている。

【０００３】一方、携帯無線機では、アンテナでの送受
信に対する人体からの影響が問題になっている。人体
は、携帯無線機の使用する無線周波数の電波に対して吸
収および散乱を生じさせる。さらに人体は、近接するア
ンテナの動作インピーダンスを変動させる。これは人体
というものは高周波的にみると、比誘電率５０以上とい
う非常に高い誘電率を有する誘電体として働いているか
らである。結果として人体によってアンテナの放射特性
の劣化が生じてしまうことになる。

【０００４】また、近年の無線機が小型化及び薄型化さ
れればされる程、アンテナに耳がさらに近接していく傾
向にある。この近接は、人体によるアンテナ特性の劣化
をさらに深刻なものにしている。

【０００５】人体によるアンテナ特性の劣化について、
この発明の発明者らが測定したところ、図１に示される
ような測定結果が得られている。この実験データは、周
波数２ＧＨｚの携帯無線機を無線機モデルとして人体の
アンテナへの影響を測定した結果を示している。ここ
で、図１は、無線機モデルが通話状態にある場合におい
て、アンテナのインピーダンスの変化を原因とするアン
テナの利得が劣化する量を無線機筐体の厚さをパラメー
タとして示している。図１から明らかなように、端末の
厚さが２０ｍｍより薄くなるとアンテナに耳が接触する
可能性が高くなり、アンテナに耳が接触するとアンテナ
の利得が大きく劣化することがわかる。

【０００６】先に述べたとおり、この劣化の要因は、ア
ンテナのインピーダンスが人体からの影響により変動す
ることにある。人体は非常に誘電率の高い物体である。
このような物体にアンテナが近づくと、アンテナの電気
的な長さが等価的に長く見えるようになる。このような
場合、アンテナの共振周波数は所望の値からずれアンテ
ナのインピーダンスもこれにしたがって変化する。

【０００７】このように、携帯無線機単体においてアン
テナのインピーダンスを最適となるように調整しても、
人体に近接することにより最適なインピーダンスの値か
らずれてしま問題がある。

【０００８】さらに、アンテナのインピーダンスの変化
によって携帯無線機の送信出力が劣化する場合がある。
この現象に関して説明する。

【０００９】アンテナから電波を放射させるためには、
まずアンテナに電力が入力されなくてはならない。アン
テナヘの電力入力の最適条件は、給電線のインピーダン
スとアンテナのインピーダンスが同じ値となっているこ
とである。

【００１０】アンテナのインピーダンスが最適値から変
動すると給電線を伝わってきた電力は、アンテナの入力
端で反射して送信アンプへ戻ってしまう。したがってア
ンブから出力された電力がアンテナへ入力されないこと
になる。

【００１１】このように反射された電力は、アンプの動
作効率や利得といった性能を劣化させ、無線機の送信性
能を劣化させる原因になる。

【００１２】これを解決する方法としては、従来からア
ンテナとアンプの間の反射係数を調べるといった方法が
提案されている。この提案には、従来、文献１に開示さ
れた電力増幅装置がある。この従来の電力増幅装置で
は、電力増幅器における消費電流値が検出され、また、
アンテナから反射された電力が検出され、この両検出信
号が制御回路に供給されている。この制御回路は、両検
出信号に基づいて可変位相器に制御信号を送りアンテナ
と電力増幅器の間に発生した位相ずれを補正している。

【００１３】この電力増幅装置においては、位相のみの
ずれが補正の対象としていることから、評価量の変化の
レンジが狭く、評価量の観測による位相ずれの補正が可
能である。しかしながら、携帯電話のアンテナのように
ずれが２つのベクトル、即ち、反射係数の位相方向及び
振幅方向を有するようになると上記の２つの評価量だけ
では補正が困難となる問題がある。

【００１４】一方、通信時以外においてもアンテナのイ
ンピーダンスを調べなければ通信開始時に通信状態が劣
化した状態で通信を始めなければならず、通信途絶の原
因になってしまう。これは、携帯無線機では、通信開始
時において周囲の環境が変化する確率が高いことに起因
する。例えば、待受け状態から着呼があった場合、ポケ
ットに入れられていた端末は、手に持たれ、通話状態に
設定され、その後頭部に押し付けられることになる。こ
こにおいてアンテナの周囲の環境は、短い時間に３つの
状態に変化したことになる。

【００１５】上述の従来方法では、システムによっては
通信を行っているときにしかインピーダンスを調べるこ
とができない。例えば、ＣＤＭＡシステムでは待受け時
に受信だけを行っており、上記の操作は不可能となる。
また、通信時以外において電磁波をむやみに放射するこ
とは電波法にて規制されており、他のシステムにおいて
も支障が出る場合が多い。

【００１６】

【特許文献１】特開平１０−３４１１１７

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の携帯無線機では周囲の環境状況、特に人体との近
接により送信機とアンテナ間の整合が劣化しアンテナの
送信特性が劣化するという問題がある。

【００１８】この発明は、上述したような事情に鑑みな
されたものであって、その目的は、アンテナ周囲に配置
される物体からの影響を受けず、常にアンテナとの整合
がとれた通信が可能な携帯無線機を提供することにあ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、電力
を供給する電力源と、この電力で附勢されて送信信号を
発生する送信回路と、この送受信回路に供給される電力
を検出して検出電力信号を発生する電力検出回路と、あ
るアンテナインピーダンスを有し、前記送信信号が供給
されてこの送信信号に応じてある位相を有する反射信号
を発生するアンテナと、可変可能なインピーダンスを有
し、この可変インピーダンスを調整して前記アンテナと
前記送信回路とを整合するインピーダンス整合回路と、
前記アンテナから戻される反射信号の位相を検出して検
出位相信号を発生する位相検出回路と、前記位相検出回
路及び前記送信回路の一方を選択してこの選択された一
方をアンテナに接続する選択回路と、前記選択回路を制
御して前記電力検出信号及び検出位相信号を受け、前記
インピーダンス整合回路を制御して前記検出位相信号及
び電力検出信号に依存する可変インピーダンスを設定す
る制御回路と、から構成されることを特徴とする無線機
が提供される。

【００２０】また、この発明によれば、電力を供給する
電力源と、この電力で附勢されて第１の送信信号を発生
する第１の送信回路と、この第１の送信回路に供給され
る電力を検出して検出電力信号を発生する電力検出回路
と、あるアンテナインピーダンスを有し、前記第１の送
信信号が供給されるアンテナと、可変可能なインピーダ
ンスを有し、この可変インピーダンスを調整して前記ア
ンテナと前記第１の送信回路とを整合させるインピーダ
ンス整合回路と、位相検出回路であって、第１の位相を
有する第２の送信信号を発生して前記アンテナに供給す
る第２の送信回路であって、前記アンテナがこの第２の
送信信号に依存する第２の位相を有する反射信号を発生
する第２の送信回路と前記第２の送信信号及び前記反射
信号を受信して前記第１及び第２位相との間の位相差を
検出して位相差信号を発生する受信回路と、前記第２の
送信回路から前記アンテナへの前記第２の送信信号に遅
延を与え、前記アンテナから前記受信回路への前記反射
信号に遅延を与える遅延線と、及びこの遅延反射信号を
受信回路に配分し、前記第２の送信信号を遅延線及び前
記受信回路に配分するサーキュレータと、を含む位相検
出回路と、前記位相検出回路及び前記送信回路の一方を
選択してこの選択された一方をアンテナに接続する選択
回路と、前記選択回路を制御して前記電力検出信号及び
前記位相差信号を受け、前記インピーダンス整合回路を
制御して前記位相差信号及び電力検出信号に依存する可
変インピーダンスを設定する制御回路と、から構成され
ることを特徴とする無線機が提供される。

【００２１】更に、この発明によれば、電力を供給する
電力源と、この電力で附勢されて第１の位相を有する送
信信号を発生する送信回路と、この送信回路に供給され
る電力を検出して検出電力信号を発生する電力検出回路
と、あるアンテナインピーダンスを有し、前記送信信号
が供給されてこの送信信号に応じて第２の位相を有する
反射信号を発生するアンテナと、可変可能なインピーダ
ンスを有し、この可変インピーダンスを調整してこのア
ンテナと前記送信回路とを整合させるインピーダンス整
合回路と、前記送信信号及び前記反射信号を受信して前
記第１及び第２位相との間の位相差を検出して位相差信
号を発生する受信回路と、前記送信回路から前記アンテ
ナへの前記送信信号に遅延を与え、前記アンテナから前
記受信回路への前記反射信号に遅延を与える遅延線と、
この遅延反射信号を受信回路に配分し、前記送信信号を
遅延線及び前記受信回路に配分するサーキュレータと、
前記遅延線及び前記サーキュレータの一方を選択してこ
の選択された一方をアンテナに接続する選択回路と、前
記選択回路を制御して前記電力検出信号及び前記位相差
信号を受け、前記インピーダンス整合回路を制御して前
記位相差信号及び電力検出信号に依存する可変インピー
ダンスを設定する制御回路と、から構成されることを特
徴とする無線機が提供される。

【００２２】更にまた、この発明によれば、電流を供給
する電力源と、この電力で附勢されて第１の周波数を有
する第１の送信信号を発生する第１の送信回路と、この
第１の送信回路に供給される電力を検出して検出電力信
号を発生する電力検出回路と、あるアンテナインピーダ
ンスを有し、前記第１の送信信号が供給されるアンテナ
と、可変可能なインピーダンスを有し、この可変インピ
ーダンスを調整して前記アンテナと前記第１の送信回路
とを整合させるインピーダンス整合回路と、位相検出回
路であって、第２の周波数及び第１の位相を有する第２
の送信信号を発生して前記アンテナに供給する第２の送
信回路であって、前記アンテナがこの第２の送信信号に
依存する第２の位相を有する反射信号を発生する第２の
送信回路と前記第２の送信信号及び前記反射信号を受信
して前記第１及び第２位相との間の位相差を検出して位
相差信号を発生する受信回路と、前記第２の送信回路か
ら前記アンテナへの前記第２の送信信号に遅延を与え、
前記アンテナから前記受信回路への前記反射信号に遅延
を与える遅延線と、及びこの遅延反射信号を受信回路に
配分し、前記第２の送信信号を遅延線及び前記受信回路
に配分するサーキュレータと、を含む位相検出回路と、
前記第２の送信信号及び前記反射信号を通過させて夫々
前記アンテナ及び位相検出回路への出力及び入力を許
し、反射信号の第１の送信回路への入力を阻止し、第１
の送信信号のアンテナへの出力を許すフィルター回路
と、前記インピーダンス整合回路を制御して前記位相差
信号及び電力検出信号に依存する可変インピーダンスを
設定する制御回路と、から構成されることを特徴とする
無線機が提供される。

【００２３】また、更に、この発明によれば、電流を供
給して送信信号を生成し、インピーダンス整合回路を介
してアンテナに送信信号を供給し、このアンテナから戻
される反射信号を検出してその位相を検出し、送信信号
の為の電流を検出し、及び検出位相信号及び検出電流を
夫々基準位相及び電流と比較してインピーダンス整合回
路のインピーダンスを決定してアンテナに接続されるイ
ンピーダンス整合回路において、そのインピーダンスを
調整することを特徴とするインピーダンス調整方法が提
供される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照してこの発明の一
実施の形態に係る無線機のついて説明する。

【００２５】図２は、この発明の一実施例に係わる携帯
無線機の構成図である。図１に示すようにアンテナ１０
１は、アンテナのインピーダンスを調整することができ
る調整機能を有する整合回路１０２に接続される。整合
回路１０２は、切替えスイッチ１０３に接続され、この
切替えスイッチ１０３の一方は、アンテナから反射され
た反射信号の位相を検出する反射位相検出回路１０４に
接続され、他方は、送信信号を発生する送受信回路１０
５に接続されている。

【００２６】また、この送受信回路１０５は、供給電力
の電流値を検出する電流計１０６を介して電源１０７に
接続されている。さらに、制御回路１０８が反射位相検
出回路１０４及び電流計１０６に接続されて反射位相検
出回路１０４から検出された位相信号及び電流計１０６
からの検出電流信号が入力される。また、制御回路１０
８は、整合回路１０２及びスイッチ回路１０３に制御信
号を送出してこれらを制御している。

【００２７】ここで、整合回路１０２は、インダクタン
スと可変容量素子から構成され、制御回路１０８からの
制御信号により可変容量素子が可変することにより、ア
ンテナ１０１のインピーダンスの値を変化させることが
できる。

【００２８】反射位相検出回路１０４は、その内部にあ
る送信回路（図示せず）から送出した信号の位相がアン
テナ１０１によってどの程度変化させられたかをその反
射信号を受信することにより測定している。すでに述べ
たようにアンテナ１０１の端子からの反射信号は、アン
テナ１０１の周囲環境によって変化される。この反射信
号の変化は、既に従来技術で説明したようにアンテナの
入力インピーダンスが変化することに基づき生じ、等化
的にインピーダンスの変化と捉えることができる。従っ
て、予めアンテナ１０１がおかれている状態と反射位相
Ｓｐとの相関関係を調べておけば、アンテナ１０１から
の反射位相Ｓｐの値からアンテナの置かれている状態を
推測することが可能である。また、測定した反射位相Ｓ
ｐから、反射位相Ｓｐを基準状態に戻すために、整合回
路１０２の調整を決定することができる。即ち、アンテ
ナ１０１からの反射信号を検出することにより、アンテ
ナ１０１のインピーダンスを推測することができる。こ
のアンテナ１０１のインピーダンスを基にして整合回路
１０２の可変容量素子の値を変化させれば、送信電力を
最適に維持することができる。

【００２９】送受信回路１０５には、電源回路１０７か
ら電力が供給され、図示しない情報信号生成部から送ら
れてきたディジタル情報信号、例えば、音声及び画像信
号に基づいてこの供給電力が変調され、また、送信周波
数に変換されて送信信号が生成され、アンテナ１０１か
ら送出される。アンテナ１０１は、空中へと送信信号を
送出するが、その一部は、反射波として送受信回路１０
５側へ戻される。この反射信号の反射量は、アンテナ１
０１のインピーダンスの値によって変化される。

【００３０】アンテナ１０１のインピーダンスがアンテ
ナ１０１の周囲の環境によって変化され、この送り返さ
れてきた反射信号も変化される。この反射信号は、送受
信回路１０５内の送信アンプの利得ならびに効率を変化
させる。従って、この反射信号の変動は、送受信回路１
０５の消費電流の変動を引き起こすことになる。この消
費電流の変動は、電流計１０６によって計測され、電流
のレベルＳＩが制御回路１０８に送られる。この電流レ
ベルＳＩの値は、アンテナの置かれている状況に強い相
関を有している。従って、この電流レベルＳＩが整合回
路を調整するための評価関数として用いることができ
る。

【００３１】なお、アンテナ１０１で受信した受信信号
は、整合回路１０２、切替えスイッチ１０３を通して送
受信回路１０５に供給される。受信信号の処理に関して
は、通常の無線端末或いは基地局における処理が適用さ
れていることから、その受信信号の処理についての説明
は省略する。

【００３２】次に、図３に示されるフローチャートを参
照して制御回路１０８の動作を説明する。

【００３３】始めに、制御回路１０８からの制御信号に
よりスイッチ１０２の可動接点は、第１の固定接点Ｓａ
に接続されて反射信号の位相を検出する位相検出モード
が設定される（ステップＳ１）。次に、位相検出回路１
０４中の図示しない送信回路から位相検出信号が制御回
路１０８に送出され、アンテナ１０１からの反射信号の
位相Ｓｐが検出される（ステップＳ２）。

【００３４】次に、スイッチ１０２の可動接点は、第２
の固定接点Ｓｂに接続されて送信電流を検出する電流検
出モードが設定される（ステップＳ３）。従って、送受
信回路１０５に送信電力が供給され、送受信回路１０５
からアンテナ１０１に送信信号が供給され、電流計１０
６によって送受信回路１０５に供給される電力の電流レ
ベルＳＩが検出される（ステップＳ４）。この反射信号
の位相Ｓｐ及び電流レベルＳＩが制御回路１０８に与え
られ、その位相Ｓｐ及び電流レベルＳＩが予め定められ
た基準値Ｓｐ０，ＳＩ０と比較される（ステップＳ
５）。基準値Ｓｐ０とＳＩ０は、アンテナ１０１に他の
物体が近接しない状態であらかじめ測定され、その内の
記憶回路に記憶される。

【００３５】位相Ｓｐ及び電流レベルＳＩが予め定めら
れた基準値Ｓｐ０，ＳＩ０からずれている場合には、整
合回路１０２が調整される。（ステップＳ６）この調整
後、さらに反射信号の位相Ｓｐ及び電流値ＳＩが同様に
測定され、その評価が繰り返えされる。この検出位相Ｓ
ｐ及び検出電流レベルＳＩが予め定められた基準値Ｓｐ
０，ＳＩ０に達するまで同様の調整及び測定が繰り返さ
れ、位相Ｓｐ及び電流レベルＳＩが予め定められた基準
値Ｓｐ０，ＳＩ０に達すると、送受信モードにおいて、
送受信回路１０５を利用した通信が開始される（ステッ
プＳ７）。

【００３６】このように、アンテナのインピーダンスを
最適な状態に設定した後に、通信が開始されることか
ら、無線端末が利用される周囲の影響が低減され、最適
な状態で通信を開始することができる。

【００３７】次に、図４に示されるフローチャートを参
照して図２に示される回路における他の制御方法につい
て説明する。

【００３８】始めに、制御回路１０８からの制御信号に
よりスイッチ１０２の可動接点は、固定接点Ｓａに接続
されて反射信号の位相を検出する位相検出モードが設定
される（ステップＳ１１）。次に、位相検出回路１１０
内の図示しない送信回路からの送信信号が送出され、ア
ンテナ１０１からの反射信号が検出され、その反射信号
の位相Ｓｐが検出される（ステップＳ１２）。

【００３９】次に、検出位相Ｓｐの値に基づいて整合回
路１０２を調整する方法が決定される（ステップＳ１
３）。このステップ１３においては、電流レベルＳｐを
基準値Ｓｐ０と比較する場合において、位相量Ｓｐに応
じて整合回路の容量素子を調整の方法、即ち、容量を増
やす又は減らすかを決定している。送受信回路を構成す
る増幅器の設計に依存して反射信号の位相Ｓｐのずれが
大きい場合に、整合回路の容量素子の容量が増やされて
基準値に近づけられる場合、或いは、整合回路の容量素
子の容量が減らされて基準値に近づけられる場合があ
り、その方法が決定される。

【００４０】調整方法の方針が定まると、スイッチ１０
３の可動接点が第２の固定接点Ｓｂに接続されて反射信
号の位相を検出する位相検出モードが設定される（ステ
ップＳ１４）。次に、電流計１０６により電流のレベル
ＳＩが検出される（ステップＳ１５）。そして、電流レ
ベルＳＩがそれぞれ基準値ＳＩ０と比較される（ステッ
プＳ１６）。この基準値ＳＩ０は、上述したようにアン
テナ１０１に他の物体が近接しない状態で予め測定さ
れ、記憶される。

【００４１】電流レベルＳＩが基準値ＳＩ０とずれてい
る場合には、整合回路１０２が調整され（ステップＳ１
７）、さらに、電流値ＳＩの測定及び評価が繰り返され
る。電流レベルＳＩが基準値ＳＩＯとなるまで繰り返さ
れ、基準値になると、送受信モードで送受信回路１０５
での通信が開始される（ステップＳ１８）。

【００４２】したがって、このような制御では評価関数
として電流値ＳＩのみが用いられて整合回路１０２が調
整される。従って、調整に用いる時間を削減することが
できる。

【００４３】以上のようにして本実施例では人体やその
他の物体がアンテナに近接した時における無線機の通信
性能が改善されることができる。

【００４４】図５は、図２に示した携帯無線機の位相検
出回路１０４の具体的な回路構成を示している。図５に
おいては、位相検出回路１０４以外は図２に示した回路
と同じであるので、その説明を省略する。

【００４５】図５に示すように位相検出回路１０４は、
反射信号の位相を計測するための信号を送出する送信回
路１０４−１及びアンテナ１０１から反射された反射波
としての反射信号を受信する受信回路１０４−２が設け
られている。この送信回路１０４−１及び受信回路１０
４−２は、サーキュレータ１０４−３に接続されてい
る。また、サーキュレータ１０４−３は、遅延線１０４
−４を介してスイッチ１０３へ接続されている。

【００４６】尚、送信回路１０４−１及び受信回路１０
４−２は、位相変調及び復調する回路を含んでいる。サ
ーキュレータ１０４−３は、送信回路１０４−１からの
送信信号Ｓ１を受信回路１０４−２に送り、また、遅延
線１０４−４を介して送信回路１０４−１から発生され
た送信信号をアンテナ１０１に送り、遅延線１０４−４
を介してアンテナ１０１から反射された反射信号を受信
回路１０４−２に供給する。即ち、サーキュレータ１０
４−３は、送信回路１０４−１からの送信信号及びアン
テナ１０１からの反射信号を選択的に受信回路１０４−
２に供給している。さらに、遅延線１０４−４は、弾性
表面波フィルターのような素子を用いて比較的長い時間
の遅延をアンテナ１０１に向かう送信信号及びアンテナ
からの反射信号に与えている。

【００４７】受信回路１０４−２は、一例として図６に
示すような回路構成を備えている。この受信回路１０４
−２は、サーキュレータ１０４−３からの送信信号或い
は反射信号を検波するとともに復調する復調回路１０４
−２Ａを備え、この復調回路１０４−２Ａで復調された
送信信号或いは反射信号の位相は、記憶回路１０４−２
Ｂに位相情報として記憶される。記憶された送信復調信
号の位相情報及び反射復調信号の位相情報は、比較回路
１０４−２Ｃに与えられて両者の位相差が検出される。
この検出された位相差信号は、制御回路１０８に供給さ
れる。

【００４８】次に、図７に示されるフローチャートを参
照して図５及び図６に示される位相検出機能を有する受
信回路１０４及び制御回路１０８の動作を説明する。始
めのステップは、位相のリファレンス値を決定するため
に、アンテナ１０１の自由空間状態における位相検出で
ある。アンテナに近接する物体がない状態で以下のよう
なオペレーションが実行される。

【００４９】始めに、制御回路１０８からの制御信号Ｓ
ｓによりスイッチ１０２の可動接点は、固定接点Ｓａに
接続されて反射信号の位相を検出する位相検出モードが
設定される（ステップＳ２１）。次に送信回路１０４−
１から送信信号が送出される。このとき信号は無変調で
パルス幅は、遅延線１０４−４の遅延時間の半分以下に
定められている。

【００５０】送出された信号のうち一部の送信信号Ｓ１
が直接受信回路１０４−２へ、残りの送信信号Ｓ２が遅
延線１０４−４側に送られるようにサーキュレータ１０
４−３はあらかじめ調整される。受信回路１０４−２
は、送信信号Ｓ１を検波し復調し、その位相情報Ｐ１を
収集するとともに送信信号Ｓ１の受信を開始してからの
時間の計測を開始する（ステップＳ２３）。

【００５１】遅延線１０４−４に送られた送信信号Ｓ２
は、遅延線１０４−４、スイッチ１０３、整合回路１０
２を介して、アンテナ１０１に送られる。そして、この
アンテナ１０１において、送信信号は、整合回路１０２
とアンテナ１０１のインピーダンスの差に従って反射さ
れる。この反射信号Ｓ２は、整合回路１０２、スイッチ
１０３及び遅延線１０４−４を介してサーキュレータ１
０４−３に戻され、サーキュレータ１０４−３によって
受信回路１０４−２に入力される。受信回路１０４−２
では、同様に反射信号Ｓ２を検波、復調し、これによっ
て反射信号Ｓ２の位相情報Ｐ２を取得する（ステップＳ
２４）。

【００５２】このとき反射信号Ｓ２であることを確認す
るため、送信信号Ｓ１を受信したときから計測した時間
が利用される。即ち、遅延線１０４−４によって与えら
れる往復の遅延時間が予め測定され、それ以上経過した
時間において受信された入力信号がアンテナから反射さ
れた反射信号Ｓ２と判定される。ここで、遅延線１０４
−４によって信号Ｓ２が遅延されることから、反射信号
Ｓ２及び送信信号Ｓ１との間で混信が生ずることはな
い。

【００５３】比較回路１０４−２Ｃにおいては、送信信
号Ｓ１の位相情報Ｐ１及び反射信号Ｓ２の位相情報Ｐ２
が比較されてその位相差の情報Ｐが制御回路１０８に与
えられる。制御回路１０８では、このアンテナの自由空
間の状態を表す位相差Ｐをリファレンスとしてその内の
メモリに記憶する（ステップＳ２５）。 以上のように
してリファレンスが決定される。 次に、実際の状態に
おける測定のシーケンスを説明する。まず位相の測定だ
が、これはリファレンスを測定したときと同じ方法で測
定される。従ってＳ２５までは同じなので説明を省略す
る。 制御回路は、測定した位相をリファレンスと比較
する（ステップＳ２６）。

【００５４】次に、この比較した位相の値から整合回路
１０２の調整方法の方針が決定される（ステップＳ２
７）。上述したようにこの調整の方針は、電流値の基準
値との比較において、反射信号の位相に応じて、整合回
路の容量素子の調整方法、即ち、容量を増やす或いは減
らすかを決定するものである。送受信回路を構成する増
幅器の設計に依存して、反射波の位相ズレが大きい場合
に、整合回路の容量素子の容量を増やして基準値に近づ
く場合と、整合回路の容量素子の容量を減らして基準値
に近づく場合があり、その方法を決定している。

【００５５】方針が決まると、スイッチ１０３の可動接
点が固定接点Ｓｂに接続されて送信電流を検出する電流
検出モードが設定される（ステップＳ２８）。次に、電
流計１０６によって電流のレベルＳＩが検出される（ス
テップＳ２９）。そして、電流レベルＳＩがそれぞれ基
準値ＳＩ０と比較される（ステップＳ３０）。この基準
値ＳＩ０は上述したようにアンテナ１０１に他の物体が
近接しない状態であらかじめ測定される。

【００５６】電流レベルＳＩが基準値ＳＩ０とずれてい
る場合には、Ｓｍによって整合回路１０２が調整され
（ステップＳ３１）、さらに電流値ＳＩの測定、評価が
繰り返される。電流レベルＳＩが基準値ＳＩＯとなるま
で繰り返され、基準値になると、送受信モードでの送受
信回路１０５を使う通信が開始される（ステップＳ３
２）。

【００５７】このようにして人体や、その他の物体がア
ンテナに近接した時における無線機の通信性能が改善で
きる。

【００５８】尚、位相検出回路１０８と送受信回路１０
５が使用する周波数は厳密に一致する必要はない。比較
的類似した周波数であるなら発明の効果を得ることがで
きる。

【００５９】また、反射位相検出回路１０８で使用する
周波数はＩＭＳ帯（２．４ＧＨｚ）の周波数を用いてい
れば、アンテナ１０１から漏洩した信号が他の無線機に
悪影響を及ぼすことがないため有利である。

【００６０】図８は、この発明の他の実施例に係る携帯
端末の回路を示し、図５に示した位相検出回路１０４を
構成する送信部１０４−１を送受信回路１０５で共用し
ている。すなわち、アンテナ１０１のインピーダンスを
調整しているときには、送受信回路１０５からの送信信
号はアンテナからの反射波の検出に使用される。

【００６１】このような回路構成によれば、携帯無線機
を小型化することが可能となる。

【００６２】図９は、この発明の更に他の実施例に係る
携帯端末の回路を示している。図９に示す回路では、図
２に示した携帯無線機において、スイッチ１０２に代え
て共用器１１０が用いられている。この共用器１１０
は、例えば、フィルターにより構成され、位相検出回路
１０４から発生される送信信号ＳＦ１の周波数Ｆ１と送
受信回路１０５から発生される送信信号ＳＦ２の周波数
Ｆ２を異ならせることによりこの共用器１１０がスイッ
チ１０２のような機能を有することとなる。即ち、位相
検出回路１０４から発生され、アンテナから反射される
反射波は、周波数Ｆ１を有していることから、共用器１
１０を介して位相検出回路１０４に供給され、送受信回
路１０５から発生され、アンテナから反射される反射波
は、周波数Ｆ２を有していることから、共用器１１０を
介して位相検出回路１０４に供給されることが防止され
る。ここで動作周波数Ｆ１として、例えば、ＩＳＭ帯
（２．４ＧＨｚ帯）が位相検出回路１０４から発生され
る無線機を使用していれば、他の無線機に悪影響を及ぼ
すことなく無線機のアンテナの状態を調べ、整合回路１
０２を調整することが可能となる。

【００６３】さらに図１０は、この発明の別の実施例に
係る携帯無線機の回路構成を示している。この図１０で
は、第１のアンテナ１０１に加えて第２のアンテナ１０
１−２が設けられ、第１のアンテナ１０１とスイッチ１
０３の間に配置されていた整合回路１０２に代えて第２
のアンテナ１０１−２とグランドとの間に整合回路１０
２が配置されている。第２のアンテナ１０１−２は、無
給電素子と呼ばれるもので、第２のアンテナ１０１−２
は、整合回路１０２のインピーダンスの制御によって第
１のアンテナ１０１に電磁界的に結合される。この第１
のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０１−２が結合さ
れれば、第２のアンテナ１０１−２の特性が変化され
る。従って、図１０に示すアンテナ１０１が人体に近づ
いてそのアンテナ特性が変化したとしても、既に他の実
施例で説明したと同様に制御回路１０８が整合回路１０
２を制御してそのインピーダンスが変化されれば、適切
なアンテナ特性で通信が実現される。整合回路１０２
は、第２のアンテナ１０１−２の根元部もしくは、アン
テナ１０１−２の先端部とグランドの間に入っていれば
良い。この方法では、アンテナ１０１と送受信回路１０
５の間に整合回路１０２が入らないため、整合回路１０
２の損失による利得の劣化が生じないといった利点があ
る。

【００６４】上述した実施例は、携帯端末について説明
しているが、携帯端末に限らず、アンテナを有する種々
の無線機、例えば、基地局であればこの発明を適用可能
であることは、明らかである。

【００６５】また上述した実施例では、バラクタダイオ
ードのようなバイアス電圧をかけることで容量の値の変
化するキャパシタ素子とインダクタンスの組み合わせた
単一の整合回路が採用されている。しかし、無線機の回
路は、それぞれが固定のキャパシタ素子とインダクタン
スを有する複数の整合回路及びこの整合回路を制御回路
の制御下で切り換える高周波スイッチを備えても良い。
このような回路構成で、整合回路が制御される場合と同
様の効果を得るができる。

【００６６】また、上述した実施例では、電流計１０６
が実質的に一定で且つ比較的低の電圧で駆動される送受
信回路１０５に供給される電力を評価するに用いられて
いる。もし、送受信回路１０５がこの実質的に一定で且
つ比較的低の電圧に代えて可変電圧で駆動されるなら
ば、電力計を利用する必要があり、或いは、送受信回路
１０５に供給される電流を測定する電流計のみでなく、
送受信回路１０５に与えられる電圧を測定する電圧計を
用い、電圧及び電流から電力が計算されることが必要と
される。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、アン
テナ周囲に配置される物体からの影響を受けず、常にア
ンテナとの整合がとれた通信が可能な携帯無線機が提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】携帯無線機の厚さとアンテナ不整合損との関係
を示すグラフである。

【図２】この発明の一実施例に係る携帯無線機の回路を
概略的に示すブロック図である。

【図３】図１に示す携帯無線機の動作を示すフローチャ
ートである。

【図４】図１に示す携帯無線機の動作を示す他のフロー
チャートである。

【図５】この発明の他の実施例に係る携帯無線機の回路
を概略的に示すブロック図である。

【図６】図５に示す受信回路の回路例を概略的に示すブ
ロック図である。

【図７】図５及び図６に示す携帯無線機の動作を示すフ
ローチャートである。

【図８】この発明の更に他の実施例に係る携帯無線機の
回路を概略的に示すブロック図である。

【図９】この発明の更にまた他の実施例に係る携帯無線
機の回路を概略的に示すブロック図である。

【図１０】この発明のまた更に他の実施例に係る携帯無
線機の回路概略的に示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１．．．アンテナ １０２．．．整合回路 １０３．．．切換スイッチ １０２．．．スイッチ １０４．．．反射位相検出回路 １０４−１．．．送信回路 １０４−２．．．受信回路 １０４−３．．．サーキュレータ １０４−４．．．遅延線 １０５．．．送受信回路 １０６．．．電流計 １０７．．．電源回路 １０８．．．制御回路 １１０．．．共用器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 康 東京都日野市旭が丘３丁目１番地の１ 株 式会社東芝日野工場内 (72)発明者 大舘 紀章 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 井上 和弘 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 辻村 彰宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 井関 裕二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 山口 恵一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 小野 直子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 加屋野 博幸 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5K011 DA02 DA29 EA02 EA06 JA01 KA04 5K060 CC04 CC12 DD04 HH34 HH39 JJ03 JJ04 JJ18 JJ21 LL07 LL28 PP05

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力を供給する電力源と、 この電力で附勢されて送信信号を発生する送信回路と、 この送受信回路に供給される電力を検出して検出電力信
   号を発生する電力検出回路と、 あるアンテナインピーダンスを有し、前記送信信号が供
   給されてこの送信信号に応じてある位相を有する反射信
   号を発生するアンテナと、 可変可能なインピーダンスを有し、この可変インピーダ
   ンスを調整して前記アンテナと前記送信回路とを整合す
   るインピーダンス整合回路と、 前記アンテナから戻される反射信号の位相を検出して検
   出位相信号を発生する位相検出回路と、 前記位相検出回路及び前記送信回路の一方を選択してこ
   の選択された一方をアンテナに接続する選択回路と、 前記選択回路を制御して前記電力検出信号及び検出位相
   信号を受け、前記インピーダンス整合回路を制御して前
   記検出位相信号及び電力検出信号に依存する可変インピ
   ーダンスを設定する制御回路と、 から構成されることを特徴とする無線機。
2. 【請求項２】前記制御回路は、第１及び第２の選択信号
   を発生して前記選択回路に供給し、 前記選択回路は、前記第１の選択信号に応答して前記調
   整回路を前記位相検出回路に接続し、前記第２の選択信
   号に応答して前記調整回路を前記送信回路に接続させる
   ことを特徴とする請求項１の無線機。
3. 【請求項３】前記制御回路は、基準位相信号及び基準電
   力信号を保持し、 前記検出位相信号とこの基準位相信号との比較及び基準
   電力信号と検出電力信号との比較に従って前記調整回路
   を調整することを特徴とする請求項１の無線機。
4. 【請求項４】前記制御回路は、この検出位相信号と前記
   基準位相信号との比較に応じて調整回路の調整方法を決
   定し、検出電流値と基準電流値とを比較して調整回路に
   特定インピーダンスを設定することを特徴とする請求項
   ３の無線機。
5. 【請求項５】前記調整方法は、インピーダンスの増加及
   び減少の一方に相当することを特徴とする請求項４の無
   線機。
6. 【請求項６】更に前記インピーダンス整合回路に接続さ
   れて第２のアンテナを具備し、第１及び第２のアンテナ
   が電磁的に連結されていることを特徴とする請求項１の
   無線機。
7. 【請求項７】電力を供給する電力源と、 この電力で附勢されて第１の送信信号を発生する第１の
   送信回路と、 この第１の送信回路に供給される電力を検出して検出電
   力信号を発生する電力検出回路と、 あるアンテナインピーダンスを有し、前記第１の送信信
   号が供給されるアンテナと、 可変可能なインピーダンスを有し、この可変インピーダ
   ンスを調整して前記アンテナと前記第１の送信回路とを
   整合させるインピーダンス整合回路と、 位相検出回路であって、 第１の位相を有する第２の送信信号を発生して前記アン
   テナに供給する第２の送信回路であって、前記アンテナ
   がこの第２の送信信号に依存する第２の位相を有する反
   射信号を発生する第２の送信回路と前記第２の送信信号
   及び前記反射信号を受信して前記第１及び第２位相との
   間の位相差を検出して位相差信号を発生する受信回路
   と、 前記第２の送信回路から前記アンテナへの前記第２の送
   信信号に遅延を与え、前記アンテナから前記受信回路へ
   の前記反射信号に遅延を与える遅延線と、及びこの遅延
   反射信号を受信回路に配分し、前記第２の送信信号を遅
   延線及び前記受信回路に配分するサーキュレータと、 を含む位相検出回路と、 前記位相検出回路及び前記送信回路の一方を選択してこ
   の選択された一方をアンテナに接続する選択回路と、 前記選択回路を制御して前記電力検出信号及び前記位相
   差信号を受け、前記インピーダンス整合回路を制御して
   前記位相差信号及び電力検出信号に依存する可変インピ
   ーダンスを設定する制御回路と、 から構成されることを特徴とする無線機。
8. 【請求項８】前記制御回路は、第１及び第２の選択信号
   を発生して前記選択回路に供給し、 前記選択回路は、前記第１の選択信号に応答して前記調
   整回路を前記位相検出回路に接続し、前記第２の選択信
   号に応答して前記調整回路を前記第１の送信回路に接続
   させることを特徴とする請求項７の無線機。
9. 【請求項９】前記制御回路は、基準位相差信号及び基準
   電力信号を保持し、 前記位相差信号とこの基準位相信号との比較及び基準電
   力信号と検出電力信号との比較に従って前記調整回路を
   調整することを特徴とする請求項７の無線機。
10. 【請求項１０】前記制御回路は、この検出位相差信号と
    前記基準位相差信号との比較に応じて調整回路の調整方
    法を決定し、検出電流値と基準電流値とを比較して調整
    回路に特定インピーダンスを設定することを特徴とする
    請求項９の無線機。
11. 【請求項１１】決定調整方法は、インピーダンスの増加
    及び減少の一方に相当することを特徴とする請求項１０
    の無線機。
12. 【請求項１２】更に前記インピーダンス整合回路に接続
    されて第２のアンテナを具備し、第１及び第２のアンテ
    ナが電磁的に連結されていることを特徴とする請求項７
    の無線機。
13. 【請求項１３】電力を供給する電力源と、 この電力で附勢されて第１の位相を有する送信信号を発
    生する送信回路と、 この送信回路に供給される電力を検出して検出電力信号
    を発生する電力検出回路と、 あるアンテナインピーダンスを有し、前記送信信号が供
    給されてこの送信信号に応じて第２の位相を有する反射
    信号を発生するアンテナと、 可変可能なインピーダンスを有し、この可変インピーダ
    ンスを調整してこのアンテナと前記送信回路とを整合さ
    せるインピーダンス整合回路と、 前記送信信号及び前記反射信号を受信して前記第１及び
    第２位相との間の位相差を検出して位相差信号を発生す
    る受信回路と、 前記送信回路から前記アンテナへの前記送信信号に遅延
    を与え、前記アンテナから前記受信回路への前記反射信
    号に遅延を与える遅延線と、 この遅延反射信号を受信回路に配分し、前記送信信号を
    遅延線及び前記受信回路に配分するサーキュレータと、 前記遅延線及び前記サーキュレータの一方を選択してこ
    の選択された一方をアンテナに接続する選択回路と、 前記選択回路を制御して前記電力検出信号及び前記位相
    差信号を受け、前記インピーダンス整合回路を制御して
    前記位相差信号及び電力検出信号に依存する可変インピ
    ーダンスを設定する制御回路と、 から構成されることを特徴とする無線機。
14. 【請求項１４】前記制御回路は、第１及び第２の選択信
    号を発生して前記選択回路に供給し、 前記選択回路は、前記第１の選択信号に応答して前記調
    整回路を前記前記遅延線に接続し、前記第２の選択信号
    に応答して前記調整回路を前記サーキュレータに接続さ
    せることを特徴とする請求項１３の無線機。
15. 【請求項１５】前記制御回路は、基準位相信号及び基準
    電力信号を保持し、 前記検出位相信号とこの基準位相信号との比較及び基準
    電力信号と検出電力信号との比較に従って前記調整回路
    を調整することを特徴とする請求項１２の無線機。
16. 【請求項１６】制御回路は、この検出位相信号差と基準
    位相差値との比較に応じて調整回路の調整方法を決定
    し、検出電流値と基準電流値とを比較して電流値が基準
    値になるように決定調整方法にしたがって調整回路に特
    定インピーダンスを設定することを特徴とする請求項１
    ５の無線機。
17. 【請求項１７】決定調整方法は、インピーダンスの増加
    及び減少の一方に相当することを特徴とする請求項１６
    の無線機。
18. 【請求項１８】更に前記インピーダンス整合回路に接続
    されて第２のアンテナを具備し、第１及び第２のアンテ
    ナが電磁的に連結されていることを特徴とする請求項１
    ３の無線機。
19. 【請求項１９】電流を供給する電力源と、 この電力で附勢されて第１の周波数を有する第１の送信
    信号を発生する第１の送信回路と、 この第１の送信回路に供給される電力を検出して検出電
    力信号を発生する電力検出回路と、 あるアンテナインピーダンスを有し、前記第１の送信信
    号が供給されるアンテナと、 可変可能なインピーダンスを有し、この可変インピーダ
    ンスを調整して前記アンテナと前記第１の送信回路とを
    整合させるインピーダンス整合回路と、 位相検出回路であって、 第２の周波数及び第１の位相を有する第２の送信信号を
    発生して前記アンテナに供給する第２の送信回路であっ
    て、前記アンテナがこの第２の送信信号に依存する第２
    の位相を有する反射信号を発生する第２の送信回路と前
    記第２の送信信号及び前記反射信号を受信して前記第１
    及び第２位相との間の位相差を検出して位相差信号を発
    生する受信回路と、 前記第２の送信回路から前記アンテナへの前記第２の送
    信信号に遅延を与え、前記アンテナから前記受信回路へ
    の前記反射信号に遅延を与える遅延線と、及びこの遅延
    反射信号を受信回路に配分し、前記第２の送信信号を遅
    延線及び前記受信回路に配分するサーキュレータと、 を含む位相検出回路と、 前記第２の送信信号及び前記反射信号を通過させて夫々
    前記アンテナ及び位相検出回路への出力及び入力を許
    し、反射信号の第１の送信回路への入力を阻止し、第１
    の送信信号のアンテナへの出力を許すフィルター回路
    と、 前記インピーダンス整合回路を制御して前記位相差信号
    及び電力検出信号に依存する可変インピーダンスを設定
    する制御回路と、から構成されることを特徴とする無線
    機。
20. 【請求項２０】前記制御回路は、基準位相差信号及び基
    準電力信号を保持し、 前記位相差信号とこの基準位相信号との比較及び基準電
    力信号と検出電力信号との比較に従って前記調整回路を
    調整することを特徴とする請求項１９の無線機。
21. 【請求項２１】前記制御回路は、この検出位相差信号と
    前記基準位相差信号との比較に応じて調整回路の調整方
    法を決定し、検出電流値と基準電流値とを比較して調整
    回路に特定インピーダンスを設定することを特徴とする
    請求項１９の無線機。
22. 【請求項２２】決定調整方法は、インピーダンスの増加
    及び減少の一方に相当することを特徴とする請求項２１
    の無線機。
23. 【請求項２３】更に前記インピーダンス整合回路に接続
    されて第２のアンテナを具備し、第１及び第２のアンテ
    ナが電磁的に連結されていることを特徴とする請求項１
    ９の無線機。
24. 【請求項２４】電流を供給して送信信号を生成し、 インピーダンス整合回路を介してアンテナに送信信号を
    供給し、 このアンテナから戻される反射信号を検出してその位相
    を検出し、 送信信号の為の電流を検出し、及び検出位相信号及び検
    出電流を夫々基準位相及び電流と比較してインピーダン
    ス整合回路のインピーダンスを決定してアンテナに接続
    されるインピーダンス整合回路において、そのインピー
    ダンスを調整することを特徴とするインピーダンス調整
    方法。