(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ出力又は入力段（２５又は３３）への接続のための第一ポート（２６又は３４）及び第二ポート（５８又は６０）を有するアンテナインターフェースモジュール（４４）と、
前記第二ポートとアンテナ（４８又は５２）への接続のためのアンテナターミナル（４６又は５０）との間に接続されたリアクタンススレッショルド検出器（１２０）と、
第一及び第二スイッチ（ＳＷ１／１、ＳＷ１／２又はＳＷ２／１、ＳＷ２／２）と、
前記第一ポート（２６又は３４）と前記第一スイッチ（ＳＷ１／２又はＳＷ２／２）の第一極との間に接続された誘導性リアクタンス（７２又は９６）を含む第一整合回路と、
前記第一ポートと前記第二スイッチ（ＳＷ１／１又はＳＷ２／１）の第一極との間に接続された容量性リアクタンス（６８又は９２）を含む第二整合回路と、
前記第二ポート（５８又は６０）に接続された前記第一及び第二スイッチの第二極と、を備え、
前記リアクタンススレッショルド検出器が、前記アンテナターミナル（４６又は５０）に結合された第一ターミナル及び前記第二ポート（５８又は６０）に接続された第二ターミナルを有するリアクタンス素子（６４Ａ又は６４Ｂ）と、前記第一及び第二ターミナルにおける電圧（ｖ１、ｖ２）を受信するため及びこれらの電圧間の差（ｄｖ）を導き出すための入力を有する第一増幅器（１２４）と、前記第二ターミナルにおける前記電圧（ｖ２）を受信するための入力を有する第二増幅器（１２６）と、前記第一及び第二増幅器それぞれの出力における電圧から振幅情報を除くための手段（１２８、１３０）と、前記振幅情報が除かれた前記第一及び第二増幅器それぞれの出力の電圧を乗算するための乗算手段（１３２）と、前記乗算手段の出力をフィリタリングする手段（１３４）と、を備え、予め設定されたスレッショルド値を超えることに応答して、前記第一スイッチの状態を第一状態から第二状態に、及び前記第二スイッチの状態を第二状態から第一状態に、又はその逆に変えるための制御信号を生成し、
前記アンテナインターフェースモジュールが、前記スレッショルド値が異なる複数のリアクタンス素子と、該複数のリアクタンス素子の中から１つのリアクタンス素子を選択する選択手段と、を備える、
ことを特徴とするポータブルワイヤレスターミナル。
【請求項２】
請求項１に記載のポータブルワイヤレスターミナルにおいて、
前記スレッショルド値が、前記リアクタンス素子のリアクタンス（ｘs）の関数である、ことを特徴とするポータブルワイヤレスターミナル。
【請求項３】
請求項２に記載のポータブルワイヤレスターミナルにおいて、
前記リアクタンス素子がインダクタである、ことを特徴とするポータブルワイヤレスターミナル。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一つに記載のポータブルワイヤレスターミナルにおいて、
自由空間において前記誘導性リアクタンスが整合のために選択され、リアクタンス変化の原因となるユーザ相互作用に応答して前記容量性リアクタンスが整合のために選択される、ことを特徴とするポータブルワイヤレスターミナル。
【請求項５】
ＲＦ出力又は入力段（２５又は３３）への接続のための第一ポート（２６又は３４）及び第二ポート（５８又は６０）を有するアンテナインターフェースモジュール（４４）と、
前記第二ポートとアンテナ（４８又は５２）への接続のためのアンテナターミナル（４６又は５０）との間に接続されたリアクタンススレッショルド検出器（１２０）と、
第一及び第二スイッチ（ＳＷ１／１、ＳＷ１／２又はＳＷ２／１、ＳＷ２／２）と、
前記第一ポート（２６又は３４）と前記第一スイッチ（ＳＷ１／２又はＳＷ２／２）の第一極との間に接続された誘導性リアクタンス（７２又は９６）を含む第一整合回路と、
前記第一ポートと前記第二スイッチ（ＳＷ１／１又はＳＷ２／１）の第一極との間に接続された容量性リアクタンス（６８又は９２）を含む第二整合回路と、
前記第二ポート（５８又は６０）に接続された前記第一及び第二スイッチの第二極と、
を備えるポータブルワイヤレスターミナルを操作するための方法において、
前記リアクタンススレッショルド検出器が、前記アンテナターミナル（４６又は５０）に結合された第一ターミナル及び前記第二ポート（５８又は６０）に接続された第二ターミナルを有するリアクタンス素子（６４Ａ又は６４Ｂ）を備え、前記リアクタンス素子を跨ぐ電圧差（ｄｖ）及び前記リアクタンス素子の前記第二ターミナルにおける電圧（ｖ２）を導き出し、導き出された電圧を増幅及び制限し、増幅及び制限された電圧を共に乗算し、乗算された信号をフィルタリングし、予め設定されたスレッショルド値を超えることに応答して、前記第一スイッチの状態を第一状態から第二状態に、及び前記第二スイッチの状態を第二状態から第一状態に、又はその逆に変えるための制御信号を生成し、
前記アンテナインターフェースモジュールが、前記スレッショルド値が異なる複数のリアクタンス素子を備え、該複数のリアクタンス素子の中から１つのリアクタンス素子を選択する、
ことを特徴とするポータブルワイヤレスターミナルを操作するための方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
自由空間において前記誘導性リアクタンスが整合のために選択され、リアクタンス変化の原因となるユーザ相互作用に応答して前記容量性リアクタンスが整合のために選択される、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブルワイヤレスデバイスの改良又はその関連に関する。本発明は、特に、排他的ではないが、モバイルフォン及び他のポータブルワイヤレスデバイスに使用されるアンテナ構造の整合に適用する。
【背景技術】
【０００２】
平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡｓ）のような小型平面アンテナを有するハンドポータブルワイヤレスデバイスの動作上の問題は、ユーザがデバイスを保持したときに、アンテナのインピーダンスが反応して変化することである。結果として、無線周波数回路へのアンテナ整合が、これらの反応的な変化により、悪い影響を受ける。
【０００３】
特許文献１は、電源増幅器とアンテナとの間に接続され、電源増幅器の出力段で電源制御を行うインピーダンス値を変えることを開示する。動作中、アンテナの実負荷インピーダンスが計測され、純負荷のみが電源増幅器で経験されるように、インピーダンス値が調整される。
【０００４】
特許文献２は、電源増幅器の出力段とアンテナ段との間に接続される制御された整合段を開示する。制御された整合段は、電源増幅器から供給される第一信号と、アンテナ段に結合されたスイッチング段への入力から供給される第二信号との間の位相差を検知するための位相検知器から構成される。第一信号と第二信号との間の位相差は、スイッチング段のインピーダンスを調整するために使用される。典型的には、スイッチング段は、固定インダクタンス及び可変キャパシタンスから構成される直列ＬＣ回路から構成される。
【０００５】
特許文献３は、可変アンテナ入力結合及び褶動短絡を駆動するサーボモータを使用する自動同調システムを開示する。トランスミッタをアンテナに結合するトランスミッションラインの抵抗及びリアクタンスが検出され、そしてその結果はサーボモータを制御する駆動サーボ増幅器に使用される。サーボモータが最初に急速に駆動され、そして徐々に遅く動かす手段が開示される。
【０００６】
特許文献４は、アンテナインピーダンスを、トランスミッタの電源増幅出力段に要求される負荷抵抗に変調する自動同調器を開示する。自動同調器は、選択されたアンテナのリアクティブ状態を示す位相及びインピーダンス入力を必要とする同調回路素子の制御方法を使用する。位相入力は、アンテナインピーダンス整合ネットワークにおけるキャパシタのスイッチングの制御に使用され、インピーダンス入力は、アンテナインピーダンス整合ネットワークにおけるインピーダンスのスイッチングの制御に使用される。
【０００７】
特許文献５は、アンテナのインピーダンスを検出する回路によりＲＦ電力増幅器をアンテナに結合することを開示する。回路は、ＲＦ電力増幅器からアンテナへの信号の進行を検出し、信号のピーク電流を計測する。さらに、特に、回路は、ＲＦ電力増幅器の出力電圧のピーク値を検出する第一手段と、電力増幅器の出力電流のピークを検出する第二手段と、出力電圧と出力電流との間の位相を取得する第三手段と、を備える。
【０００８】
特許文献６は、電力増幅器とアンテナとの間のダイナミックインピーダンス整合用の装置を開示する。装置は、第一ポートにおける電力増幅器から受信される信号を、第二ポートを介してアンテナへ送るサーキュレータを含む。加えて、サーキュレータは、アンテナで反射され、第三ポートを介して第二ポートで受信された信号を転換する。整合ネットワークが付与される。動作中、方向性結合器は、信号の大きさ及び位相が取得されてから信号検出器までの、信号の進行の割合を、電力増幅器からアンテナへ転換する。サーキュレータは、アンテナで反射された全部の信号を信号検出器へ導く。信号検出器は、アンテナへ進行する信号及びアンテナで反射される信号の大きさ及び位相をコントローラへ渡し、アンテナの現在のインピーダンスを検出し、検出されたアンテナのインピーダンス値に従って、受動及び能動要素を含む制御可能な整合ネットワークを訂正するために、信号検出器で受信される情報を評価する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１５６４８９６号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０５４２４６号
【特許文献３】英国特許出願公開第０８０４１０３号公報
【特許文献４】英国特許出願公開第１３６２１５４号公報
【特許文献５】国際公開第２００６／０３８１６７号
【特許文献６】国際公開第２００４／０１０５９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、自由空間において及びユーザとの相互作用が起こったときに、アンテナ構造に対するＲＦ段の許容できる整合を付与する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第一の局面において、ＲＦ出力段又はＲＦ入力段及び第二ポートに接続する第一ポートを有するアンテナインターフェースモジュールと、前記第二ポートとアンテナに接続するためのアンテナターミナルとの間に結合されたリアクタンススレッショルド検知器を含むスレッショルド検知器と、第一及び第二スイッチを含むアンテナインターフェースモジュールと、前記第一ポートと前記第一スイッチの第一極との間に結合された誘導性リアクタンスを含む第一整合回路と、前記第一ポートと前記第二スイッチの第一極との間に結合された容量性リアクタンスを含む第二整合回路と、前記第二ポートに結合された前記第一及び第二スイッチの第二極とを備え、予め決定されたスレッショルド値を行き交う前記リアクタンススレッショルド検知器に応答して、前記スレッショルド検知器が、前記第一スイッチの状態を第一条件から第二条件へ変え、又はその逆に前記第二スイッチの状態を第二条件から第一条件へ変えるための出力を付与する、ポータブルワイヤレスターミナルが提供される。
【００１２】
本発明の第二の局面において、ＲＦ出力段又はＲＦ入力段及び第二ポートに接続する第一ポートを有するアンテナインターフェースモジュールと、前記第二ポートとアンテナに接続するためのアンテナターミナルとの間に結合されたリアクタンススレッショルド検知器を含むスレッショルド検知器と、第一及び第二スイッチを含むアンテナインターフェースモジュールと、前記第一ポートと前記第一スイッチの第一極との間に結合された誘導性リアクタンスを含む第一整合回路と、前記第一ポートと前記第二スイッチの第一極との間に結合された容量性リアクタンスを含む第二整合回路と、前記第二ポートに結合された前記第一及び第二スイッチの第二極とを備え、前記第二ポートにおける信号のリアクタンスをモニタし、予め決定されたスレッショルド値を行き交う前記リアクタンススレッショルド検知器に応答して、前記第一スイッチの状態を第一条件から第二条件へ変え、又はその逆に前記第二スイッチの状態を第二条件から第一条件へ変える、ポータブルワイヤレスターミナルの操作方法が提供される。
【００１３】
本発明は、自由空間において、トランスミッタＲＦ段が、直列インダクタンスを用いるアンテナに整合されることができるが、ワイヤレスターミナルがユーザにより保持され、ユーザとの相互作用が多くの場合は悪い結果である誘導性シフトを引き起こすという現実に基づく。そのようなケースにおいて、整合は、容量性の整合によって実現される。ユーザとの間の相互作用は、人によって違うので、誘導性の整合から容量性の整合への変化及びその逆が動的に実現されることが好ましい。本発明に従って作られたポータブルワイヤレスターミナルを実施する中で、アンテナのリアクタンスがモニタされ、そしてもし両方向のスレッショルド値を行き交うリアクタンス変化が検出されたときに、前記リアクタンススレッショルド検出器は、誘導性から容量性又はその逆に切り替えるための整合をもたらす。
【００１４】
本発明は、添付図面を参照して実施例により説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に従って作られたポータブルワイヤレスターミナルの概略ブロック図である。
【図２】図２は、図１に示されるポータブルワイヤレスターミナルに使用されるＲＦ段及びアンテナインターフェースモジュールの部分概略ブロック図及び部分概略回路図である。
【図３】図３は、リアクタンススレッショルド検出器の概略回路図である。
【図４】図４は、アンテナインピーダンスＺＡを有する定数Ｋ１の等高線を示すスミスチャートである。
【図５】図５は、アンテナインピーダンスＺＡ、ｘｓ＝１を有する定数Ｋ２の等高線を示すスミスチャートである。
【図６】図６は、アンテナインピーダンスＺＡ、ｘｓ＝０．５を有する定数Ｋ２の等高線を示すスミスチャートである。
【図７ａ】図７は、適応切り替えなしの自由空間及びユーザとの相互干渉におけるアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンド（８２４−８４９ＭＨｚバンド）における周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図７ｂ】図７は、適応切り替えなしの自由空間及びユーザとの相互干渉におけるアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンド（８２４−８４９ＭＨｚバンド）における周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図８ａ】図８は、自由空間及びユーザとの相互干渉を有するアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図８ｂ】図８は、自由空間及びユーザとの相互干渉を有するアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図９ａ】図９は、適応切り替えがある自由空間及びユーザとの相互干渉におけるアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図９ｂ】図９は、適応切り替えがある自由空間及びユーザとの相互干渉におけるアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図１０ａ】図１０は、適応切り替えがある自由空間及びユーザとの相互干渉におけるアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ１８００  ＴＸバンド（１７１０−１７８５ＭＨｚバンド）における周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図１０ｂ】図１０は、適応切り替えがある自由空間及びユーザとの相互干渉におけるアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ１８００  ＴＸバンド（１７１０−１７８５ＭＨｚバンド）における周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図１１ａ】図１１は、自由空間及びユーザとの相互干渉を有するアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ１８００  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図１１ｂ】図１１は、自由空間及びユーザとの相互干渉を有するアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ１８００  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図１２ａ】図１２は、適応切り替えがある自由空間及びユーザとの相互干渉を有するアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ１８００  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【図１２ｂ】図１２は、適応切り替えがある自由空間及びユーザとの相互干渉を有するアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）インピーダンスのスミスチャートを示す図（ａ）であり、ＧＳＭ１８００  ＴＸバンドにおける周波数ＭＨｚを関数とする電圧定在波比のグラフを示す図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図中、同一参照番号は、対応する特徴を示すものとする。
【００１７】
説明の都合上、本発明は、８２４と９６０ＭＨｚとの間の低周波数帯、１７１０と２１７０ＭＨｚとの間の高周波数帯で動作可能な様々な無線通信標準に従って動作可能なポータブルワイヤレスターミナルを参照して説明される。
【００１８】
図１を参照すると、ポータブルワイヤレスターミナル１０は、音声周波数（ＡＦ）段１４及び無線周波数（ＲＦ）段２４を形成する無線送信及び受信段１２を備える。ＡＦ段は、マイクロフォン１６に結合される入力、及びラウドスピーカ１８に結合される出力を有する。ＡＦ段１４は、ＲＦ段２４を形成する低及び高周波数ＲＦトランシーバ段２０、２２に結合される端子を有する。トランシーバ段２０、２２は、図２に詳述されるアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）４４のポート２６から３２とポート３４から４２に結合される入力／出力ポートを備える。ＡＩＭ段４４は、低周波数帯アンテナ４８に接続される第一低周波数帯アンテナ結合４６及び高周波数帯アンテナ５２に接続される第二高周波数帯アンテナ結合５０を有する。アンテナ４８、５２は、平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡｓ）のような好適なアンテナから構成される。
【００１９】
ポータブルワイヤレスターミナル１０は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５７に格納された制御ソフトウェアを使用するターミナル１０の動作を制御するマイクロコントローラ５５をさらに備える。マイクロコントローラ５５は、所望周波数帯に応じて動作する段を構成するように無線送信及び受信段１２に接続される。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５９は、マイクロコントローラ５５に結合され、データメッセージのようなストアデータを提供する。キーパッド６１によって示されるマン／マシンインターフェースは、またマイクロコントローラ５５に結合される。ポータブルワイヤレスターミナル１０の基本動作は、追加の説明を必要とすることなく当業者によって理解される。
【００２０】
図２を参照すると、低高周波数ＲＦ段２０、２２は、複数の出力／入力段２５から３１及び３３から４１から構成される。段２５から３１は、それぞれＧＳＭ（登録商標）８５０  ＴＸ  ８２４−８４９／ＧＳＭ９００  ＴＸ８８０−９１５、ＧＳＭ９００  ＲＸ  ９２５−９６０、ＧＳＭ８５０  ＲＸ  ８６９−８９４／ＵＴＲＡ  Ｖ  ＲＸ  ８６９−８９４、及びＵＴＲＡ  Ｖ  ＴＸ  ８２４−８４９を示し、段３３から４１は、それぞれＧＳＭ１８００  ＴＸ  １７１０−１７８５／ＧＳＭ１９００  ＴＸ  １８５０−１９１０、ＧＳＭ１９００  ＲＸ  １９３０−１９９０／ＵＴＲＡ  ＩＩ  ＲＸ  １９３０−１９９０、ＵＴＲＡ  ＩＩ  ＴＸ  １８５０−１９１０、並びにＵＴＲＡ  Ｉ  ＲＸ  ２１１０−２１７０、及びＵＴＲＡ  Ｉ  ＴＸ  １９２０−１９８０を示す。ＵＴＲＡは、ＵＭＴＳ  地上無線アクセスの略であり、以下の帯域を有する。
【００２１】
帯域        ＴＸ（ＭＨｚ）                ＲＸ（ＭＨｚ）
Ｉ        １９２０−１９８０            ２１１０−２１７０
ＩＩ      １８５０−１９１０            １９３０−１９９０
ＩＩＩ    １７１０−１７８５            １８０５−１８８０
ＩＶ      １７１０−１７５５            ２１１０−２１５５
Ｖ        ８２４−８４９                ８６９−８９４
ＶＩ      ８３０−８４０                ８７５−８８５
ＶＩＩ    ２５００−２５７０            ２６２０−２６９０
ＶＩＩＩ  ８８０−９１５                ９２５−９６０
ＩＸ      １７４９．９−１７８４．９    １８４４．９−１８７９．９
【００２２】
トランスミッタ段２５、３１、３３、３７、４１は、一般に電力増幅段と受信段２７、２９、３５、３９から構成され、一般に、低雑音増幅器及びＲＦフィルタリング段から構成される。ＡＩＭ４４のポート２６から３２及びポート３４から４２は、それぞれ段２５から３１及び３３から４１に結合される。
【００２３】
ＡＩＭ４４は、スイッチＳＷ１／１からＳＷ１／４とＳＷ２／１から２／４の第一及び第二バンク５４、５６から構成される。スイッチは、ｐＨＥＭＴｓ（シュールドモルフィック高電子移動度トランジスタ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子又はＰＩＮダイオードから構成される。スイッチＳＷ１／１からＳＷ１／４及びＳＷ２／１から２／４の各々は、第一及び第二極を備える。バンク５４の第二極は、共通接合又はポート５８に結合され、バンク５６の第二極は、共通接合又はポート６０に結合される。共通結合５８、６０の各々は、それぞれ直流制限キャパシタ６２Ａ、６２Ｂとスレッショルド検出器６６Ａ、６６Ｂの誘導リアクタンス６４Ａ、６４Ｂとの直列接続によって低周波数帯アンテナ４８及び高周波数帯アンテナ５２に結合される。図２の実施形態では、第一及び第二バンクは、アンテナ４８又は５２に接続されるポート２６から４２の特定の一つを選択するマイクロコントローラ５５（図１）によって制御される。誘導／容量アンテナ整合を有するポート２６、３４に加えて、スイッチＳＷ１／１、ＳＷ１／２及びスイッチＳＷ２／１、ＳＷ２／２は、スレッショルド検出器６６Ａ、６６Ｂによって生成される直流制御信号によって追加的に制御される。
【００２４】
ポート２６は、接合部６７に結合される。スイッチＳＷ１／１の第一極は、結合部６７に対するアンテナ整合キャパシタンス６８によって結合される。一方のアンテナ整合インダクタンス７２は、接合部６７に結合され、他方は、直流制限キャパシタ７０によってスイッチＳＷ１／２の第一極に結合される。ポート２８は、アンテナ整合キャパシタ７４によってスイッチＳＷ１／３の第一極に結合される。ポート３０及び３２は、それぞれインダクタンス７６、７８によってデュプレックサフィルタ８０のバンドパスフィルタ８２、８４に結合される。デュプレクサフィルタ８０の出力は、アンテナ整合配列によってスイッチＳＷ１／４の第一極に結合される。アンテナ整合配列は、接地されるシャントインダクタンス９０とともにインダクタンス８６及びキャパシタ８８から構成される。
【００２５】
ポート３４は、接合部９１に結合される。スイッチＳＷ２／１の第一極は、アンテナ整合キャパシタ９２によって接合部９１に結合される。アンテナ整合インダクタンス９６の一方は、接合部９１に結合され、他方は直流制限キャパシタ９４によってスイッチＳＷ２／２の第一極に結合される。ポート３６及び３８は、それぞれデュプレクサフィルタ９８のバンドバスフィルタ１００、１０２に結合される。デュプレクサフィルタ９８の出力は、アンテナ整合キャパシタンス１０４によってスイッチＳＷ２／３の第一極に結合される。ポート４０及び４２は、それぞれデュプレクサフィルタ１０６のバンドパスフィルタ１０８、１１０に結合される。デュプレクスフィルタ１０６の出力は、アンテナ整合キャパシタンス１１２によってスイッチＳＷ２／４の第一極に結合される。
【００２６】
本発明の理解に関し、前述から、ＧＳＭ８５０ＴＸ８２４−８４９及びＧＳＭ９００ＴＸ８８０−９１５は段２５の電力増幅ポートを共有する。ゆえに、スイッチＳＷ１／１及びＳＷ１／２の動作は、リアクタンススレッショルド検出器６６Ａの直流制御電圧に応答して動的に選択されることができる。リアクタンススレッショルド検出器６６Ａは、自由空間に在る場合とは反対にユーザによって保持されると、ワイヤレスターミナルがアンテナのリアクタンス変化に応答する。同様のことは、段３３のＧＳＭ１８００ＴＸ１７１０−１７８５及びＧＳＭ１９００ＴＸ１８５０−１９１０電力増幅ポート（そこではスイッチＳＷ２／１及びＳＷ２／２が動的に設定される。）でも当てはまる。本発明の示唆は、ＧＳＭ送信チャンネルに限定されず、いかなる又は各アンテナの段２７から３１及び３５から４１の全てに適合可能である。
【００２７】
図３は、アンテナリアクタンスがスレッショルドを超えたかどうかを検出するために使用されるリアクタンススレッショルド検出器１２０を示している。これはある値のインダクタ又はキャパシタを有するリアクタンススレッショルド検出器を使用して実現されることができる。
【００２８】
リアクタンススレッショルド検出器１２０は、インダクタ又はキャパシタとからなるリアクタンスＸｓから構成される。ＲＦフロンドエンドからの信号は端子１２２に供給され、電流ｉ１が、アンテナ抵抗ＲＡとリアクタンスＸＡとの直列配列によって示されるアンテナインピーダンスＺＡに流れる。リアクタンスＸｓのアンテナ側における電圧ｖ１は、第一高インピーダンスバッファ増幅器１２４の第一入力に供給される。リアクタンスＸｓのアンテナとは別の側における電圧ｖ２は、増幅器１２４の第二入力及び第二高インピーダンスバッファ増幅器１２６の第一入力に供給される。増幅器１２６の第二入力は接地される。増幅器１２４、１２６の出力は、それぞれリミッタ１２８、１３０で制限され、そこからの出力は、乗算器１３２で乗算される。直流制御電圧は、乗算器１３２の出力に結合される端子１３６上で取得される。大きな値のシャントキャパシタ１３４から構成されるフィルタもまた乗算器１３２の出力に結合される。
【００２９】
位相検出器の動作を述べる。
【００３０】
リアクタンスＸｓは、検出素子として使用され、２つの電圧値ｖ１、ｖ２がモニタされる。第一増幅器１２４は電圧差ｄｖ＝ｖ２−ｖ１を処理し、第二増幅器１２６は引き込まれたｖ２上で動作する。この増幅器は、またｖ１を増幅するように構成される。増幅器は、高インピーダンスバッファの役割を果たす。
【００３１】
電圧ｖ１、ｖ２はアンテナインピーダンスの関数であり、
【００３２】
ＺＡ＝ＲＡ＋ｊＸＡ
ｖ１＝ｉ１｜ＺＡ｜ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）        ・・・１）
ｖ２＝ｉ１｜ＺＡ＋Ｘｓ｜ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）   ・・・２）
【００３３】
ここで、位相φ１、φ２はインピーダンスに関連する。
【００３４】
φ１＝ｔａｎ−１［ＸＡ／ＲＡ］                        ・・・３）
φ２＝ｔａｎ−１［（ＸＡ＋Ｘｓ）／ＲＡ］                ・・・４）
【００３５】
φ１はアンテナインピーダンスの位相である。φ２はリアクタンス測定のために使用される。
【００３６】
電圧差ｄｖは、
ｄｖ＝ｉ１｜ｘｓ｜ｃｏｓ（ωｔ±９０）            ・・・５）
【００３７】
ここで、括弧内の符号は、インダクタに対して正であり、キャパシタに対して負である。
【００３８】
増幅器１２４、１２６及びリミッタ１２８、１３０を使用したこれらの電圧の増幅及び制限は、振幅情報を除去する。ｖ１及びｄｖの増幅された及び制限されたバージョンを乗算すると、
【００３９】
Ａｃｏｓ（ωｔ＋φ１）ｃｏｓ（ωｔ±９０）＝
Ｂｃｏｓ（２ωｔ＋φ１±９０）＋ｃｏｓ（φ１−＋９０）    ・・・６）
【００４０】
ここで、Ａ及びＢは比例定数である。
【００４１】
大きな値のシャントキャパシタ１３４でこれをフィルタリングし、図３に示されるように、直流成分のみが、以下のように示される。
【００４２】
ＶＤＣ＝−＋Ｂｓｉｎ（φ１）                                ・・・７）
【００４３】
ここで、負及び正の符号は、それぞれ容量性及び誘導性の検出に適用する。
【００４４】
同様に、ｖ２及びｄｖを処理すると、
ＶＤＣ＝−＋Ｂｓｉｎ（φ２）                                ・・・８）
【００４５】
先のサブセクションは、与えられたＶＤＣは、特定の位相に対応する。式（３）、（４）から、ＶＤＣは、またスミスチャート上で輪郭としてプロットされる、アンテナの抵抗値及びリアクタンス値の範囲に対応する。最も簡単は方法は、反射係数の実成分と虚成分に関して、チャートのｘ軸及びｙ軸で抵抗及びリアクタンスを表現することである。
【００４６】
文末に含まれる付録Ａより、正規化されたアンテナ抵抗ｒＡ及びアンテナリアクタンスｘＡは、反射係数の実成分と虚成分に関する。
【００４７】
ｒＡ＝（１−ρＡｒ２−ρＡｊ２）／［（１−ρＡｒ）２＋ρＡｊ２］   ・・・９）
ｘＡ＝２ρＡｊ／[（１−ρＡｒ）２＋ρＡｊ２]                     ・・・１０）
【００４８】
ここで
ρＡｒ      アンテナ反射係数の実部
ρＡｊ   アンテナ反射係数の虚部
【００４９】
ｖ１及びｄｖが位相検出器によって処理されると、式（３）から、位相、及び従ってＶＤＣは、ｘＡ／ｒＡは定数のとき、定数である。ゆえに、
【００５０】
ｘＡ／ｒＡ＝２ρＡｊ／（１−ρＡｒ２−ρＡｊ２）＝１／Ｋ１         ・・・１１）
【００５１】
ここで、式（３）より、
Ｋ１＝ｃｏｔ（φ１）                                           ・・・１２）
【００５２】
式（１１）を簡略化すると、
ρＡｒ２＋ρＡｊ２＋２Ｋ１ρＡｊ−１＝０                          ・・・１３）
【００５３】
これを再整理すると、
ρＡｒ２＋（ρＡｊ＋Ｋ１）２＝（√（１＋Ｋ１２））２             ・・・１４）
【００５４】
これは、中心（０，−Ｋ１）、半径√（１＋Ｋ１２）に等しい、（ρＡｒ，ρＡｊ）平面上の円の方程式である。Ｋ１＝ｔａｎ−１（φ１）のとき、
【００５５】
ρＡｒ２＋［ρＡｊ＋ｃｏｔ（φ１）］２＝（１／ｃｏｓ（φ１））２   ・・・１５）
【００５６】
式（１４）は、スミスチャート上の定数Ｋ１の輪郭を描くために使用され、全ての可能なアンテナインピーダンスを表すために用いられる。式（７）及び（１２）から、Ｋ１＝∞のとき、ＶＤＣはゼロであり、輪郭はゼロリアクタンスの線である（チャートの中心を通る水平線）。図４に示されるように、他の全ての線は、短絡回路及び開回路を示す点で始まり、そして終了する。
【００５７】
前述のサブセクションの輪郭は、アンテナインピーダンスが、定数の場合を示している。しかし、一定の位相は、本発明が関連する限り準最適化される。これは、アンテナ位相が、一定の位相の輪郭線にほぼ平行であり、小さい電圧変化のみが検出されるからである。本発明は、一定のリアクタンスの輪郭線を使うことに関し、そしてインピーダンス交差において、実質的に直交する、一定のリアクタンスの輪郭線を変える。
【００５８】
一定のリアクタンスが計測される手段が導かれる。
【００５９】
一定のリアクタンスに関し、ｖ２及びｄｖは、リアクタンスレッショルド検出器によって演算される。式（４）及び（８）から、（ｘＡ＋ｘＳ）／ｒＡが一定のとき、ＶＤＣは一定である。ゆえに、
【００６０】
（ｘＡ＋ｘＳ）／ｒＡ＝２ρＡｊ／（１−ρＡｒ２−ρＡｊ２）
＋ｘＳ[（１−ρＡｒ）２＋ρＡｊ２]／(１−ρＡｒ２−ρＡｊ２）＝１／Ｋ２        ・・・１６）
【００６１】
ここで、式（４）から、
Ｋ２＝ｃｏｔ（φ２）                         ・・・１７）
【００６２】
式（１６）を簡略化すると、
ρＡｒ２（１＋Ｋ２ｘＳ）−２Ｋ２ｘＳρＡｒ＋ρＡｊ２（１＋Ｋ２ｘＳ）＋２Ｋ２ρＡｊ＋Ｋ２ｘＳ−１
＝０                                 ・・・１８）
【００６３】
ゆえに、
ρＡｒ２−２Ｋ２ｘＳρＡｒ／（１＋Ｋ２ｘＳ）＋ρＡｊ２＋２Ｋ２ρＡｊ／（１＋Ｋ２ｘＳ）＋（Ｋ２ｘＳ−１）／（１＋Ｋ２ｘＳ）＝０                  ・・・１９）
【００６４】
置き換えると、
［ρＡｒ−Ｋ２ｘＳ  ／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２＝ρＡｒ２−２Ｋ２ｘＳρＡｒ／（１＋Ｋ２ｘＳ）＋（Ｋ２ｘＳ／（１＋Ｋ２ｘＳ））２                        ・・・２０）
【００６５】
及び
［ρＡｊ＋Ｋ２／（１＋Ｋ２ｘＡ）］２＝ρＡｊ２＋２Ｋ２ρＡｊ／（１＋Ｋ２ｘＳ）＋［Ｋ２／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２                                    ・・・２１）
【００６６】
式（１９）において、
［ρＡｒ−Ｋ２ｘＳ  ／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２＋［ρＡｊ＋Ｋ２／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２＝［Ｋ２ｘＳ／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２＋［Ｋ２／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２＋（１−Ｋ２ｘＳ）／（１＋Ｋ２ｘＳ）      ・・・２２）
【００６７】
この式の右辺は、
［（Ｋ２ｘＳ）２＋（Ｋ２）２＋（１−Ｋ２ｘＳ）（１＋Ｋ２ｘＳ）］／（１＋Ｋ２ｘＳ）２＝［√（１＋Ｋ２）／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２              ・・・２３）
【００６８】
ゆえに、
［ρＡｒ−Ｋ２ｘＳ  ／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２＋［ρＡｊ＋Ｋ２／（１＋  Ｋ２ｘＳ）］２＝［√（１＋Ｋ２）／（１＋Ｋ２ｘＳ）］２                  ・・・２４）
【００６９】
再度、これは（ρＡｒ，ρＡｊ）平面上の円の方程式である。円は、中心が（Ｋ２ｘＳ／（１＋Ｋ２ｘＳ），−Ｋ２／（１＋Ｋ２ｘＳ））、半径が√（１＋Ｋ２）／１＋Ｋ２ｘＳである。これは、定数Ｋ２の輪郭を描くために使用される。
【００７０】
式（８）及び（１７）から、中心座標及び座標が次のとき、Ｋ２＝∞でＶＤＣはゼロである。
【００７１】
【数１】
0005562253.tif 000002
【数２】
0005562253.tif 000003
【数３】
0005562253.tif 000004
【００７２】
ゆえに、ＶＤＣがゼロのとき、式（２４）は、
（ρＡｒ−１）２＋（ρＡｊ＋１／ｘＳ）２＝（１／ｘＳ）２    ・・・２８）
【００７３】
これは、  一定の正規化されたスミスチャート上の−ｘｓ（付録Ａ参照）であるリアクタンスの線に直接的に等しい。これは、リアクタンス検出スレッショルドの設定に使用される。−ｘｓより下のリアクタンスは、負のＶＤＣを与え、−ｘｓより上のリアクタンスは、正のＶＤＣを与える。
【００７４】
定数Ｋ２の輪郭は、ｘｓ＝１の場合、図５にプロットされる。Ｋ２＝∞の輪郭は、ｘＡ＝−１の一定のリアクタンス円に一致する。
【００７５】
同様に、図６は、Ｘｓ＝０．５のときの定数Ｋ２の輪郭を示している。
【００７６】
図４及び図５は、リアクタンススレッショルドが、適当なインダクタＸｓの選択により選択されることを示している。必要であれば、前記ＡＩＭが、特定のアプリケーションに合わせてインダクタを選択するための選択手段とともに、幾つかの異なる値のインダクタＸｓを含んでも良い。
【００７７】
以下の記載は、どのようにリアクタンススレッショルド検出回路が、図２に示されるアーキテクチャを有するアンテナインターフェースモジュール（ＡＩＭ）に使用されるかを述べている。図７（ａ）から図１２（ａ）に示されるスミスチャートにおいて、１１８で参照される線は、自由空間状態に関し、他の線は異なるユーザ相互作用を関する。図７（ｂ）から図１２（ｂ）において、太字の黒線１２０は、自由空間状態に関し、他の線は、異なるボランティアたちがポータブルワイヤレスデバイスを保持したときの状態に関する。
【００７８】
図７は、線１２０に、自由空間及び実験によるローバンドアンテナインピーダンスを示しており、ここでは本発明に従って作られたポータブルワイヤレスターミナルを、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンドに関して６３人のボランティアにより保持している。
【００７９】
図８は、自由空間において、ＧＳＭ８５０ ＴＸバンドが直列インダクタ７２（図２）により整合されている結果を示している。しかし、ユーザ相互作用は誘導性シフトを起こしており、６３人中５１人という多くのユーザに関して、インダクタンスが逆効果となっている。それらのユーザ相互作用は、反時計回りに線１１８が示す自由空間となり、そこではインダクタンス整合は効果がなく、実際、結果の多くが、整合なしの場合よりも悪い。そのような環境下で、ＧＳＭ８５０  ＴＸバンド（自由空間）に整合するキャパシタ６８（図２）に切り替えることが好ましい。
【００８０】
スレッショルドに到達すると、リアクタンスは、検出インダクタンスを決定するために使用される。
【００８１】
ｘｓ＝（ｘＬ＋ｘＣ）／２              ・・・２９）
【００８２】
ここで、
ｘＬ  は、整合インダクタンスのリアクタンス（正）
ｘＣ  は、整合インダクタンスのキャパシタンス（負）
【００８３】
上記の場合、整合インダクタ７２は、６．２ｎＨ（８３７ＭＨｚで３６．２Ω）、キャパシタ６８は、８ｐＦ（８３７ＭＨｚで−２３．８Ω）である。これは、検出インダクタ６８の値０．８３ｎＨ（８３７ＭＨｚで４．４Ω）を与える。必要ならば、キャパシタンス６２Ａの値は、インダクタ６４Ａの直列インダクタンスの変化を考慮して変えることができる。
【００８４】
この値をシミュレートし、インダクタンスを調整するための直流阻止キャパシタ７０を調節し、図９に示される結果を得る。明らかに、ＶＳＷＲが著しく改善され、電話を保持する６３のうち３８の結果が、誘導性整合よりも容量性整合を使用している。
【００８５】
図１０は、自由空間のハイバンドアンテナインピーダンス、及びＧＳＭ１８００ＴＸバンドに関して６３のボランティアによって保持された場合を示している。
【００８６】
自由空間インピーダンスに基づく誘導性整合において、ＡＩＭの入力におけるインピーダンスは図１１に示される。
【００８７】
整合インダクタ９６は、ＧＳＭ１９００ＴＸバンドを調整するために使用されるキャパシタ９２が１１ｐＦ（１７４７ＭＨｚで−８．３Ω）の間、３．６ｎＨ（１７４７ＭＨｚで３９．５Ω）である。これは検出インダクタンス６４Ｂの値１．４２ｎＨ（１７４７ＭＨｚで１５．６Ω）を付与する。
【００８８】
この値をシミュレートし、インダクタンスを調整するための直流阻止キャパシタ９４を調節し、図１２に示される結果を得る。低周波数帯において、ＶＳＷＲは著しく改善されている。電話を保持する６３のうち２６の結果が、誘導性整合よりもキャパシシティブ整合を使用している。
【００８９】
低高周波数帯において、上記考察は回路損失や寄生成分などを考慮しないので僅かに大きな値の検出インダクタがより最適である。
【００９０】
リアクタンス測定は、受信チャンネルに適用される。リアクタンス測定にとって、電力が電力増幅器によって供給されるので、送信チャンネル上で作られることが好ましい。
【００９１】
付録Ａ−スミスチャート
【００９２】
Ａ．１  インピーダンス円
反射係数ρは、使用される座標系がρの実成分及び虚成分に関するカーテシアンであるため、スミスチャート上に直接プロットされる。定数抵抗及びリアクタンスのラインをプロットするために、ρ成分の関連性を見出さねばならない。幸運にも、これを行うのは簡単である。
【００９３】
正規化インピーダンスは、以下の反射係数に関連される。
ｚ＝ｒ＋ｊｘ＝（１＋ρ）／（１−ρ）＝（１＋ρｒ＋ｊρｉ）／（１−ρｒ−ｊρｉ）・・・Ａ．１）
【００９４】
ここで、
ρｒ  反射係数の実部
ρｊ  反射係数の虚部
ｒ  入力インピーダンスによって除されたアンテナ抵抗ｒＡの比率で決定された正規化抵抗であり、例えば５０Ω
ｘ  入力インピーダンスによって除されたアンテナ抵抗ｒＡの比率で決定された正規化リアクタンスであり、例えば５０Ω
【００９５】
これを簡略化すると、
ｚ＝ｒ＋ｊｘ＝（１−ρｒ２＋ρｊ２＋ｊ２ρｊ２）／（（１−ρｒ）２＋ρｊ２）  
・・・Ａ．２）
実部は抵抗を付与し、
ｒ＝（１−ρｒ２＋ρｊ２）／（（１−ρｒ）２＋ρｊ２）            ・・・Ａ．３）
虚部はリアクタンスを付与し、
ｘ＝２ρｊ２／（（１−ρｒ）２＋ρｊ２）                        ・・・Ａ．４）
（Ａ．３）は簡略化され、
（１＋ｒ）ρｒ２＋ｒ（１−２ｒ）＋（１＋ｒ）ρｊ２＝１       ・・・Ａ．５）
これはさらに簡略化され、
（ρｒ−ｒ／（１＋ｒ））２＋ρｊ２＝（１／（１＋ｒ））２        ・・・Ａ．６）
【００９６】
これは、中心（ｒ／（１＋ｒ），０）、半径１／（１＋ｒ）に等しい、（ρｒ，ρｊ）平面の円方程式である。
【００９７】
（Ａ．４）は簡略化され、
（ρｒ−１）２＋（ρｊ−１／ｘ）２＝（１／ｘ）２               ・・・Ａ．７）
【００９８】
これもまた、（ρｒ，ρｊ）平面の円方程式であるが、中心（１，１／ｘ）、半径１／ｘ）である。
【００９９】
一定の正規化コンダクタンスのラインは同様の方法で示されることができ、ｇは、
（ρｒ＋ｇ／（１＋ｇ））２＋ρｊ２＝（１／（１＋ｇ））２        ・・・Ａ．８）
及び、一定の正規化されたアドミタンスのライン、ｂは、
（ρｒ＋１）２＋（ρｊ＋１／ｂ）２＝（１／ｂ）２              ・・・Ａ．９）
【０１００】
本明細書及び特許請求の範囲において、要素に先行する用語”ａ”又は”ａｎ”は、複数の要素の存在を除外しない。さらに、用語”構成される”は、列挙された以外の他の要素又はステップの存在を除外しない。
【０１０１】
請求の範囲中の括弧におかれた参照符号に使用は、請求の範囲の射程を限定するものとして構成されたものではない。
【０１０２】
本開示の知見から、他の変形は当業者において明白である。そのような変形は、設計、製造及びポータブルワイヤレスターミナルやそれらの構成部品の使用において、すでに知られている他の特徴を含み、すでにここに記述された特徴に代えて、または追加して使用されることができる。
【図１】
0005562253.tif 000005
【図２】
0005562253.tif 000006
【図３】
0005562253.tif 000007
【図４】
0005562253.tif 000008
【図５】
0005562253.tif 000009
【図６】
0005562253.tif 000010
【図７ａ】
0005562253.tif 000011
【図７ｂ】
0005562253.tif 000012
【図８ａ】
0005562253.tif 000013
【図８ｂ】
0005562253.tif 000014
【図９ａ】
0005562253.tif 000015
【図９ｂ】
0005562253.tif 000016
【図１０ａ】
0005562253.tif 000017
【図１０ｂ】
0005562253.tif 000018
【図１１ａ】
0005562253.tif 000019
【図１１ｂ】
0005562253.tif 000020
【図１２ａ】
0005562253.tif 000021
【図１２ｂ】
0005562253.tif 000022