(57)【要約】【課題】  本願発明では、待ち受け時及び音声通話時のような無線通信装置の使用状態に応じた良好な放射特性を得ることを目的とする。【解決手段】  本発明に係る無線通信装置は、無線通信装置において、待ち受け時に、お互い独立して電波を受信する第１のアンテナと、第２のアンテナと、通話時に、前記第２のアンテナで受信した電波の位相を遅延させて、前記第１のアンテナに接続させる位相回路と、を備え、該待ち受け時には、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを無指向性のダイバーシティアンテナとして動作させ、該通話時には、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを合成させて指向性のアレイアンテナとして動作させる。【選択図】  図１
2006270534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置において、
待ち受け時に、お互い独立して電波を受信する第１のアンテナと、第２のアンテナと、
通話時に、前記第２のアンテナで受信した電波の位相を遅延させて、前記第１のアンテナに接続させる位相回路と、を備え、
該待ち受け時には、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを無指向性のダイバーシティアンテナとして動作させ、
該通話時には、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを合成させて指向性のアレイアンテナとして動作させることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
マイク又はスピーカを、筐体の第２のアンテナ側側面に配置したことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは使用周波数の１／４波長離れていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信装置において、特に複数のアンテナを有する携帯電話機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な携帯電話機を図８に示す。折り畳み型携帯電話機１００は上部筐体１０１と下部筐体１０２から構成され、ヒンジによって開閉可能に接続されている。上部筐体１０１には基地局との送受信を行うアンテナ１０３の他、各種表示情報を表示させる表示器１０４、通話相手の音声や鳴り音を出力するスピーカ１０５が設けられている。下部筐体１０２には、電話番号の入力や操作信号を入力する複数の操作キー１０６や、通話時にユーザの音声を集音するマイク１０７が設けられている。
【０００３】
図９に従来の携帯電話機の使用状態を示す。図９（ａ）は待ち受け状態を示し、上部筐体が下部筐体に対して折り畳まれた状態、つまり閉状態を示している。このとき、携帯電話機には当該携帯電話機の使用状態が特定されないため、搭載されるアンテナ１０３には無指向性が求められる。
【０００４】
一方、図９（ｂ）は音声通話状態を示し、上部筐体が下部筐体に対して所定角度開かれた状態、つまり開状態を示している。このときの携帯電話機１００はマイク１０７を口付近に当て、スピーカ１０５を耳付近に当てるというように携帯電話機の使用状態がある程度特定される。なお、音声通話時に人体頭部が携帯電話機に近接する位置関係となる。
【０００５】
このように携帯電話機は、無指向性アンテナが用いられているので、待ち受け時はあらゆる方向から到来する電波を受信することが可能であるが、音声通話時は人体頭部が近接することで放射の一部が頭部に吸収され、放射効率の低下を招くと共に、人体比吸収率（ＳＡＲ：Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ）を増大させる。
【０００６】
この時の放射パターンを図１０に示す。図１０に示すように、音声通話時、携帯電話機を中心にして放射パターンが形成され、人体頭部側の放射パターンの一部（図示、斜線で表記）が人体頭部に吸収され、電波の輻射が発生する。
【０００７】
上記の問題を解決する携帯電話機として、特許文献１が存在する。
【特許文献１】特開２００４−１２８８４７号公報  この特許文献１は、４つ以上のアンテナ素子を備え、音声通話時に受信信号の到達方向を推定し、推定された到達方向に基づいてアンテナアレイの指向性パターンが設定され、通話時の通信性能を改善させることができる、というものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし上記従来の携帯電話機では、小型筐体を維持しつつアンテナを設けるにはアンテナ個数が制限されるためビーム方向が制限される。つまり携帯電話機の使用状態が特定されない待ち受け時には、効果的な指向性パターン形成が困難となる。またアレイ制御器やビームアルゴリズムが複雑なため、回路部の複雑化を招く。
【０００９】
本発明では、待ち受け時及び音声通話時のような無線通信装置の使用状態に応じた良好な放射特性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る無線通信装置は、待ち受け時にお互い独立して電波を受信する第１のアンテナと、第２のアンテナと、通話時に前記第２のアンテナで受信した電波の位相を遅延させて前記第１のアンテナに接続させる位相回路と、を備え、該松井家時には、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを無指向性のダイバーシティアンテナとして動作させ、該通話時には、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを合成させて指向性のアレイアンテナとして動作させることを特徴とする。
【００１１】
また本発明に係る無線通信装置は、マイク又はスピーカを、筐体の第２のアンテナ側側面に配置したことを特徴する。
また、本発明に係る無線通信装置は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは使用周波数の１／４波長離れていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、図２（ａ）の回路構成及び図２（ｂ）の放射パターンとなる。すなわち、無指向性の第１のアンテナ２は発信源に対して接続される一方、同じく無思考性の第２のアンテナ３は位相回路１０を経由して発信源に接続されている。この位相回路では受信した電波を９０°位相を遅延させ、第１のアンテナ２で受信した電波と合成し、アレイアンテナとして機能する。
【００１３】
このとき、最大放射歩行は２本のアンテナを結ぶ方向の第１のアンテナ側となり、また最大利得は、元の無指向性アンテナの利得を１とすると指向性合成により、
Ｇmax＝｜１＋ｊ｜2＝２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式１）
なり、２倍の利得を持たせることが可能である。このときの放射パターンを図２（ｂ）に示す。第２のアンテナ３側にヌル点、第１のアンテナ２側に最大放射方向を持つようなカージオイド特性となる。図中、破線がアンテナ合成前の各アンテナの元の放射パターンを示し、実線が合成後の放射パターンを示す。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る無線通信装置によれば、筐体の小型化を実現しつつ、待ち受け時には無指向性アンテナでのダイバーシティ動作をさせ、通話時にはアレイアンテナ動作により指向性を制御するといった無線通信装置の使用状態に応じた良好な放射特性を得ることができ、人体へ輻射される電波を低減することができる。
【００１５】
更に、スピーカを筐体の第２のアンテナ側（ヌル点側）側面に配置したことにより、装置の小型化にも寄与している。
【００１６】
更に、マイクとスピーカを筐体の第２のアンテナ側（ヌル点側）側面に配置したことにより、装置の長手方向の短小化にも寄与している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の実施例において、無線通信装置として折り畳み型携帯電話機を例にとり説明する。なお、本発明は折り畳み型携帯電話機に限られるものではなく、ストレート型、スライド型、ターン型、二軸ヒンジ型他あらゆる携帯電話機のタイプに適用することができる。
【００１８】
更にはモバイルタイプのパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等であっても、２本の無指向性のアンテナが設けられ、且つヘッドセットを使わず装置を人体に近づけて通話するような無線通信装置であれば適用可能である。
【００１９】
図１は本発明による携帯電話機の斜視図を示す。
【００２０】
図３は本発明による携帯電話機の外観図を示す。
【００２１】
図４は本発明による携帯電話機のアンテナ部回路構成を示す図である。
【００２２】
図５は本発明による携帯電話機の待ち受け時の使用状態を示す図であり、同図（ａ）は外観図であり、同図（ｂ）は回路構成を示す。
【００２３】
図６は本発明による携帯電話機の音声通話時の使用状態を示す図であり、同図（ａ）は外観図であり、同図（ｂ）は回路構成を示す。
【００２４】
図７は本発明による携帯電話機の放射パターンを示す図である。
【００２５】
なお、図１乃至図７を通じ、同一符号を付したものは同一対象物をそれぞれ示すものである。
【００２６】
本発明の携帯電話機１は、図１及び図３に示されるように、上部筐体１ａと下部筐体１ｂとから構成され、ヒンジを介して折り畳み可能となっている。上部筐体１ａには折り畳んだ内面側に表示器４が設けられている。
【００２７】
表示器４はその上部領域や下部領域に電池残量表示、受信レベル、マナーモード等のアイコンが表示されており、待ち受け画面や着信画面、ブラウザ等を表示するものである。
【００２８】
また上部筐体１ａの短手方向に平行に、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３が設けられている。この第１、第２のアンテナ２、３は共に無指向性のアンテナであり、上部筐体１ａのヒンジ側ではない先端から突出している。そして第１のアンテナ２と第２のアンテナ３は使用周波数の約１／４波長、例えば使用周波数が２ＧＨｚ帯であれば約３７ｍｍの距離を以て離れている。
【００２９】
上部筐体１ａの第２のアンテナ側側面１ａ−１、言い換えればヌル点側側面にはスピーカ５が設けられており、携帯電話機を手に持って通話する場合、丁度操作する人の耳付近にスピーカ５が位置するようになっている。このスピーカ５からは音声通話時に通話相手の音声を出力したり、着信時の着信に伴う鳴り音が出力される。
【００３０】
下部筐体１ｂには、折り畳んだ内面側に複数の操作キー６が整列配置されている。この操作キー６から操作することで電話番号や文字の入力やメニュー項目の実行が行われる。操作キー６には数字キー６ａの他、電源ｏｎ／終了キー６ｂや、音声通話開始キー６ｃ、クリアキー６ｄ、マルチカーゾルキー６ｅ、メニューキー６ｆ等が含まれる。
【００３１】
下部筐体１ｂのヒンジ側ではない先端には外部接続端子８が設けられており、ＡＣアダプタ等が接続される。下部筐体１ｂの裏面、つまり操作キー６が設けられた面とは反対の面にはリアカバー９が取り付けられており、リアカバー９を取り外すと図示しない電池パックとＵＳＩＭカードがセットされている。
【００３２】
下部筐体１ｂの第２のアンテナ側側面１ｂ−１、言い換えればヌル点側側面には、通話時の操作者の音声を集音するマイク７が設けられており、携帯電話機を手に持って通話する場合、丁度操作する人の口付近にマイク７が位置するようになっている。
【００３３】
本発明による携帯電話機のアンテナ部回路構成は、図４に示すように、第１のアンテナ２はアンテナスイッチ１３のＡＮＴ１に接続されており、第２のアンテナ３はＳＷ１  １１を介してアンテナスイッチ１３のＡＮＴ２に接続されている。更に第１のアンテナ２と第２のアンテナ３はＳＷ２  １２と位相回路１０を介してお互いに接続されている。
【００３４】
位相回路１０は第２のアンテナ３から受信した電波を、９０°位相を遅延させるためのものであり、またアンテナスイッチ１３は図示しない無線部に接続されている。
【００３５】
次に本発明の携帯電話機の動作を使用状態別に説明する。
（ａ）待ち受け時
待ち受け時には携帯電話機の使用状態が特定されないため、あらゆる方向から到来する電波を受信しなければならない。さらに持ち歩いた状態でも安定した電波環境を確保するため、到来する電波のビルや大地への反射や回折によるマルチパスフェージングを軽減しなければならない。
【００３６】
前者を実現するためには搭載するアンテナを無指向性にする方法があり、後者を実現するには２本のアンテナを用いてダイバーシティ受信する方法がある。
【００３７】
本発明の携帯電話機の待ち受け時の使用状態を図５（ａ）に示す。
【００３８】
２本のアンテナ（第１のアンテナ２及び第２のアンテナ３）は、それぞれもともと無指向性のアンテナである。またそれぞれ空間的に離れた場所に踏査されているため、受信した電波を個別にアンテナスイッチ１３に送り込むことでダイバーシティ動作させることが可能である。
【００３９】
このときのアンテナ部の回路構成を図５（ｂ）に示す。
【００４０】
第２のアンテナ３とアンテナスイッチ１３との間のＳＷ１  １１をＯＮさせることで、第２のアンテナ３がアンテナスイッチ１３のＡＮＴ２につながり、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３間のＳＷ２  １２をＯＦＦさせることで、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３を電気的に切断する。
【００４１】
よって、空間的に離れた２本のアンテナ２、３に受信された電波を、個別に、お互い独立してアンテナスイッチ１３に送り込み、ダイバーシティ受信（ＤＩＶ受信）することでフェージングを軽減することが可能になり、待ち受け時において安定した電波環境の確保を実現できる。
（ｂ）音声通話時
音声通話時の使用状態には、マイクを口付近に当て、スピーカを耳付近に当てるというように使用状態がある程度特定されるため、搭載されるアンテナは無指向性である必要がない。更に、人体頭部が携帯電話機に近接する状態となり、放射の一部が頭部に吸収され、放射効率の低下を招くと共に、人体比吸収率（ＳＡＲ）を増大させる。
【００４２】
音声通話時における一番の問題は、後者の放射効率の低下とＳＡＲの増大である。
【００４３】
音声通話時に限っては、前者のように搭載されるアンテナは無指向性である必要がないため、後者を解決するために、搭載されるアンテナの指向性を制御して、人体頭部への電波の輻射を低減しなければならない。
【００４４】
本発明の携帯電話機の音声通話時の使用状態を図６（ａ）に示す。
【００４５】
携帯電話機１の表面、つまり操作キーが設けられた面と裏面を手で挟む様に持ち、上部筐体１ａの側面１ａ−１に設けられたスピーカ５を耳付近に、下部筐体１ｂの側面１ｂ−１に設けられたマイク７を口付近に当てることで、２本のアンテナ２、３を結ぶ面が人体頭部に直交する状態となる。
【００４６】
このときのアンテナ部の回路構成を図６（ｂ）に示す。
【００４７】
第２のアンテナ３とアンテナスイッチ１３との間のＳＷ１  １１をＯＦＦさせることで第２のアンテナ３とアンテナスイッチ１３を電気的に切断される。また第１のアンテナ２と第２のアンテナ３間のＳＷ２  １２をＯＮさせることで第１のアンテナ２と第２のアンテナ３を電気的に接続し、且つ位相回路１０を介することで第２のアンテナ３の位相を第１のアンテナ２のそれよりも９０°遅延させる。
【００４８】
更に、２本のアンテナ間の距離は使用周波数の約１／４波長、例えば使用周波数２ＧＨｚのとき３７ｍｍ離れているので、２本のアンテナ２、３を合成させてアレイアンテナとして動作させることが可能になる。
【００４９】
このとき、その指向性は図７の放射パターンで示されるように、人体方向にヌル点を持ち、人体と逆の方向に高利得な（アンテナ１本のときに比べ約２倍）指向性を持つ、カージオイド特性となる。
【００５０】
ここで、ＳＷ１  １１やＳＷ２  １２のＯＮ／ＯＦＦ自動制御はいつくかの例が考えられる。第１の例は筐体の開閉動作を検出して無指向性アンテナのダイバーシティ受信と指向性のアレイアンテナを切り換えるものである。
【００５１】
つまり、ＳＷ１  １１とＳＷ２  １２のデフォルト設定は待ち受け時であるので、ＳＷ１  １１はＯＮ、ＳＷ２  １２はＯＦＦとしておく。そして基地局からの着信信号を受信し、筐体の閉状態から開状態に操作されたことが検出された際にＳＷ１  １１をＯＦＦに、ＳＷ２  １２をＯＮに自動的に制御されるようにしておけばよい。
【００５２】
折り畳み型携帯電話機は通常表示器の点灯あるいは消灯の電源制御を行うために電磁式の開閉スイッチが内蔵されているので、その開閉スイッチからの信号を利用することで特別な検出手段を設ける必要がない。
【００５３】
なお、この開閉スイッチはスライド型であればスライド開閉検出用スイッチを、ターン型であればターン開閉検出用スイッチを使用すればよい。
【００５４】
第２例は音声通話開始キー６ｃが押下されたときを検出して無指向性アンテナのダイバーシティ受信と指向性のアレイアンテナを切り換えるものである。ＳＷ１  １１とＳＷ２  １２のデフォルト設定は待ち受け時であるので、ＳＷ１  １１はＯＮ、ＳＷ２  １２はＯＦＦとしておく。
【００５５】
そして基地局からの着信信号を受信し、操作する人が、音声通話開始キー６ｃを押したことを検出した際に、ＳＷ１  １１をＯＦＦに、ＳＷ２  １２をＯＮに自動的に制御されるようにしておけばよい。
【００５６】
この例であれば、携帯電話機を開いた状態での待ち受け時にも無指向性アンテナにダイバーシティ受信と指向性のアレイアンテナを切り換えることができるので、携帯電話機の開閉状態に左右されないという効果がある。
【００５７】
更に、携帯電話機の種別、例えば、ストレート型、折り畳み型、スライド型、ターン型等の種別を問わず、無指向性アンテナにダイバーシティ受信と指向性のアレイアンテナを切り換えることもできるので、全ての携帯電話機に適用可能であるという効果もある。
【００５８】
この第２例の変形例として、音声通話開始キー６ｃでなくとも、その携帯電話機がエニーキーアンサー機能が有功に設定されているのであれば、そのエニーキーアンサー時に押下されるキーの検出をもって、ＳＷ１  １１をＯＮからＯＦＦに、ＳＷ２  １２をＯＦＦからＯＮに自動的に切り替わるように制御することもできる。
【００５９】
更に、本発明のようにスピーカを側面に配置することで別な効果がある。つまり、携帯電話機を折り畳んだ状態においてもスピーカがむき出し状態となるため、背面スピーカといった待ち受け専用のスピーカを設ける必要がなく携帯電話機の小型化が可能になる。
【００６０】
更に、本発明によればアンテナ部の構成を簡略化することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による携帯電話機の斜視図
【図２】２本のアンテナの合成を表す図
【図３】本発明による携帯電話機の外観図
【図４】本発明により携帯電話機のアンテナ部回路構成
【図５】本発明による携帯電話機の待ち受け時の使用状態
【図６】本発明による携帯電話機の音声通話時の使用状態
【図７】本発明による携帯電話機の放射パターン
【図８】従来の携帯電話機を示す図
【図９】従来の携帯電話機の使用状態
【図１０】従来の携帯電話機の放射パターン
【符号の説明】
【００６２】
１…携帯電話機
１ａ…上部筐体
１ｂ…下部筐体
２…第１のアンテナ
３…第２のアンテナ
４…表示器
５…スピーカ
６…操作キー
７…マイク
１０…位相回路
１１…ＳＷ１
１２…ＳＷ２
１３…アンテナスイッチ
【図１】
2006270534.tif 000003
【図２】
2006270534.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006270534.tif 000009
【図８】
2006270534.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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