(57)【要約】【課題】  インピーダンスを適応的に制御してどのような状況においても不整合損を低く抑えることが可能な携帯無線装置を提供する。【解決手段】  アンテナ１０１，１０８と無線送信回路１０６との間でインピーダンス整合を行うインピーダンス整合装置において、可変分配器１０５は無線送信回路１０６からの無線信号を第１と第２の無線信号に２分配する。可変整合回路１０９は第１又は第２の無線信号に対して所定のインピーダンス変換比でインピーダンス変換処理を実行してアンテナ１０１，１０８に出力して放射する。信号強度検出器１０６は無線送信回路１０７からの無線信号をアンテナ１０１，１０８から放射したときに、可変分配器１０５に反射してくる反射波信号のレベルを検出し、制御部１１１は反射波信号のレベルに基づいてそれが実質的に最小となるように可変整合回路１０９のインピーダンス変換比を変化させる。【選択図】図１
2007116339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２のアンテナを含む複数のアンテナと無線通信回路との間でインピーダンス整合を行うインピーダンス整合装置であって、
上記無線通信回路からの無線信号を、１とは異なる所定の分配比で複数の無線信号に分配し、上記分配された無線信号のうち第１の無線信号を出力する一方、上記分配された無線信号のうち第１の無線信号とは異なる第２の無線信号を出力する分配手段と、
上記分配手段から出力される第１又は第２の無線信号に対して、所定のインピーダンス変換比でインピーダンス変換処理を実行して第１又は第２のアンテナに出力して放射する可変整合手段と、
上記無線通信回路からの無線信号を上記第１と第２のアンテナから放射したときに、上記分配手段に反射してくる反射波信号のレベルを検出する信号検出手段と、
上記信号検出手段によって検出された反射波信号のレベルに基づいて、当該反射波信号のレベルが実質的に最小となるように、上記可変整合手段のインピーダンス変換比を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とするインピーダンス整合装置。
【請求項２】
上記第１の無線信号のレベルが上記第２の無線信号のレベルよりも大きくなるように上記分配比が設定されたときに、上記分配手段からの第１の無線信号を第１のインピーダンス整合回路を介して上記第１のアンテナに出力して放射する一方、上記分配手段からの第２の無線信号を上記可変整合手段を介して上記第２のアンテナに出力して放射する第１の状態と、
上記第１の無線信号のレベルが上記第２の無線信号のレベルよりも小さくなるように上記分配比が設定されたときに、上記分配手段からの第２の無線信号を第２のインピーダンス整合回路を介して上記第２のアンテナに出力して放射する一方、上記分配手段からの第１の無線信号を上記可変整合手段を介して上記第１のアンテナに出力して放射する第２の状態とを選択的に切り換える切換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス整合装置。
【請求項３】
上記分配手段は、上記第１のアンテナによって受信された無線信号と、上記第２のアンテナによって受信された後、上記可変整合手段を介して入力された無線信号とを合成して上記無線通信回路に出力し、
上記信号検出手段は、上記分配手段から出力される合成された無線信号のレベルを検出し、
上記制御手段は、上記信号検出手段によって検出された合成された無線信号のレベルに基づいて、当該合成された無線信号のレベルが実質的に最大となるように、上記可変整合手段のインピーダンス変換比を変化させることを特徴とする請求項１又は２記載のインピーダンス整合装置。
【請求項４】
上記信号検出手段は積分回路を備え、上記検出した信号のレベルを上記積分回路により時間的に積分したレベルを上記制御手段に出力することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のインピーダンス整合装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のインピーダンス整合装置と、
送信する無線信号を発生して上記インピーダンス整合装置に出力する一方、上記インピーダンス整合装置からの受信された無線信号を入力して受信する無線通信回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線用アンテナのインピーダンスと、無線通信回路のインピーダンスとを一致させるようにインピーダンス整合させるインピーダンス整合装置と、それを用いた無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの無線通信装置を用いる移動通信システムが急速に発達している。当該無線通信装置において、効率的に無線通信を行うためには、アンテナのインピーダンスを、無線通信装置のインピーダンスに一致させるようにインピーダンス整合させる必要がある。しかしながら、携帯電話機は人体に近接して使用されるものであり、自由空間中でインピーダンス整合されていても、人体がアンテナに近接するとインピーダンス不整合状態となり、送信電力が損失し、無線通信ができない状態となる場合がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１において、無線機とアンテナ間のインピーダンス整合をとるためのアンテナ自動整合回路が提案されている。当該アンテナ自動整合回路においては、バリキャップダイオードによってインピーダンスの調整をするインピーダンス整合回路が、無線機とアンテナ間に設けられ、電力探知回路は、インピーダンス整合回路の前段及び後段の信号の電力を表す２つの電圧信号を発生する。コンパレータは２つの電圧信号を比較する。印加電圧制御回路はその比較結果に基づいて、２つの電圧信号の差が小さくなるように、バリキャップダイオードの容量を制御する電圧信号を発生し、バリキャップダイオードに供給する。
【０００４】
また、その他にもアンテナのインピーダンスを変化させる方法として、無給電アンテナの負荷インピーダンスの素子値を制御することにより、無線通信装置の送信時において筐体に流れる電流値を所定値以下とし、比吸収率（ＳＡＲ（Specific Absorption rate））を所定値以下となるように制御する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５１９２８号公報。
【特許文献２】特開２００４−３３６７４２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたアンテナ自動整合回路は、給電アンテナに、可変インピーダンス素子であるバリキャップダイオードが接続されているため、送信時にバリキャップダイオードが破壊される恐れがあった。また、特許文献２に開示された無線用アンテナ装置及びそれを用いた無線通信装置は、給電アンテナと無給電アンテナとが独立しているため、無給電アンテナの負荷インピーダンスが給電アンテナのインピーダンスに与える影響が小さい。そのため、インピーダンス整合状態からずれたインピーダンスを補正する効果が少なかった。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、インピーダンスを適応的に制御することにより、携帯端末がどのような状況においても、インピーダンス不整合損を低く抑えることが可能であるインピーダンス整合装置とそれを用いた無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係るインピーダンス整合装置は、第１と第２のアンテナを含む複数のアンテナと無線通信装置との間でインピーダンス整合を行うインピーダンス整合装置であって、
上記無線通信装置からの無線信号を、１とは異なる所定の分配比で複数の無線信号に分配し、上記分配された無線信号のうち第１の無線信号を出力する一方、上記分配された無線信号のうち第１の無線信号とは異なる第２の無線信号を出力する分配手段と、
上記分配手段から出力される第１又は第２の無線信号に対して、所定のインピーダンス変換比でインピーダンス変換処理を実行して第１又は第２のアンテナに出力して放射する可変整合手段と、
上記無線通信装置からの無線信号を上記第１と第２のアンテナから放射したときに、上記分配手段に反射してくる反射波信号のレベルを検出する信号検出手段と、
上記信号検出手段によって検出された反射波信号のレベルに基づいて、当該反射波信号のレベルが実質的に最小となるように、上記可変整合手段のインピーダンス変換比を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記インピーダンス整合装置において、上記第１の無線信号のレベルが上記第２の無線信号のレベルよりも大きくなるように上記分配比が設定されたときに、上記分配手段からの第１の無線信号を第１のインピーダンス整合回路を介して上記第１のアンテナに出力して放射する一方、上記分配手段からの第２の無線信号を上記可変整合手段を介して上記第２のアンテナに出力して放射する第１の状態と、
上記第１の無線信号のレベルが上記第２の無線信号のレベルよりも小さくなるように上記分配比が設定されたときに、上記分配手段からの第２の無線信号を第２のインピーダンス整合回路を介して上記第２のアンテナに出力して放射する一方、上記分配手段からの第１の無線信号を上記可変整合手段を介して上記第１のアンテナに出力して放射する第２の状態とを選択的に切り換える切換手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記インピーダンス整合装置において、上記分配手段は、上記第１のアンテナによって受信された無線信号と、上記第２のアンテナによって受信された後、上記可変整合手段を介して入力された無線信号とを合成して上記無線通信装置に出力し、
上記信号検出手段は、上記分配手段から出力される合成された無線信号のレベルを検出し、
上記制御手段は、上記信号検出手段によって検出された合成された無線信号のレベルに基づいて、当該合成された無線信号のレベルが実質的に最大となるように、上記可変整合手段のインピーダンス変換比を変化させることを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記インピーダンス整合装置において、上記信号検出手段は積分回路を備え、上記検出した信号のレベルを上記積分回路により時間的に積分したレベルを上記制御手段に出力することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明に係る無線通信システムは、上記インピーダンス整合装置と、
送信する無線信号を発生して上記インピーダンス整合装置に出力する一方、上記インピーダンス整合装置からの受信された無線信号を入力して受信する無線通信装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
従って、本発明に係るインピーダンス整合装置とそれを用いた無線通信端末装置によれば、アンテナがおかれる様々な環境において、常にインピーダンスを適応的に制御できるため、インピーダンス不整合損による損失を減らすことが可能で、安定的に通信品質のよい無線通信を行うことが可能である。また、給電アンテナとは別に載置される補助アンテナと接続された可変整合手段を制御することにより（具体的には、その可変容量ダイオードに逆バイアス電圧を制御してインピーダンス変換比を制御することにより）可変整合手段に大電力が印加されることを防止し、これによりその素子の破損を防止し、安定的にインピーダンス整合の制御を実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１５】
第１の実施形態．
図１は本発明に係る第１の実施形態であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の構成を示すブロック図である。図１において、アンテナ１０１を携帯電話機の通信用アンテナとして用い、アンテナ１０８をブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）の通信用アンテナとして用いる。
【００１６】
はじめに、携帯電話機により通信を行う場合について説明する。入力操作部１１２より携帯電話機の通信を行う又はブルートゥースの通信を終了するという情報が入力されると、入力操作部１１２はその情報を制御部１１１に伝達する。その情報に基づいて制御部１１１はスイッチ回路１０２，１０４を以下のように切り換える。ここで、スイッチ回路１０２は３個のスイッチ１２０ａ，１０２ｂ，１０２ｃを備え、スイッチ回路１０４は３個のスイッチ１０４ａ，１０４ｂ，１４０ｃを備える。制御部１１１は、スイッチ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃをそれぞれ接点ａ，ｂ，ｂに切り換え、スイッチ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃをそれぞれ接点ａ，ｂ，ｂに切り換える。なお、スイッチ１０２ａの接点ｂには終端抵抗１０２Ｒ１が接続され、スイッチ１０２ｃの接点ｂには終端抵抗１０２Ｒ２が接続される。また、スイッチ１０４ａの接点ｂには終端抵抗１０４Ｒ１が接続され、スイッチ１０４ｃの接点ｂには終端抵抗１０４Ｒ２が接続される。
【００１７】
無線送信回路１０７により発生された携帯電話機用無線信号は信号強度検出部１０６及びサーキュレータ１２０を介して可変分配器１０５に入力される。可変分配器１０５は、入力される無線信号を、制御部１１１により設定される所定の電力分配比（例えば２０：１）で電力分配し、より大きな電力を有する無線信号はスイッチ１０４ａ、整合回路１０３及びスイッチ１０２ａを介してアンテナ１０１に出力されて放射される一方、より小さい電力を有する無線信号はスイッチ１０４ｃ、整合回路１１０及びスイッチ１０２ｃを介してアンテナ１０８に出力されて放射される。ここで、整合回路１０３は、整合回路１０３からアンテナ１０１側をみたインピーダンスを当該整合回路１０３のアンテナ１０１側インピーダンスに整合させ、整合回路１０３から可変分配器１０５側をみたインピーダンスを当該整合回路１０３の可変分配器１０５側インピーダンスに整合させるための固定のインピーダンス変換比を有するインピーダンス変換回路である。また、整合回路１１０は、整合回路１１０からアンテナ１０８側をみたインピーダンスを当該整合回路１１０のアンテナ１０８側インピーダンスに整合させ、整合回路１１０から可変分配器１０５側をみたインピーダンスを当該整合回路１１０の可変分配器１０５側インピーダンスに整合させるための固定のインピーダンス変換比を有するインピーダンス変換回路である。さらに、可変整合回路１０９及び信号強度検出部１０６の構成についてそれぞれ図２及び図４を参照して詳述する。
【００１８】
アンテナ１０１及びアンテナ１０８からの反射信号と、アンテナ１０１からアンテナ１０８への入射信号と、アンテナ１０８からアンテナ１０１への入射信号との合成信号（すなわち、可変分配器１０５からサーキュレータ１２０を介して信号強度検出器１０６に反射してくる（戻ってくる）反射信号をいう。）の信号強度を信号強度検出部１０６により検出し、検出された信号強度は制御部１１１に伝達される。制御部１１１は、検出された信号強度が実質的に最小となるように、可変整合回路１０９の可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２（図２）に印加される逆バイアス電圧を変化させるように制御する。制御部１１１は詳細後述するように可変分配器１０５の分配比も制御する。なお、受信時には、アンテナ１０１，１０８により受信された携帯電話機用無線信号はサーキュレータ１２０を介して信号強度検出器１１３を介して無線受信回路１１４に入力された後復調され、ここで、制御部１１１は、サーキュレータ１２０から信号強度検出器１１３に入力される受信無線信号の信号強度が実質的に最大となるように可変整合回路１０９の可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２（図２）に印加される逆バイアス電圧を変化させるように制御する。
【００１９】
次に、ブルートゥースにより通信を行う場合について説明する。入力操作部１１２よりブルートゥースの通信を行う又は携帯電話機の通信を終了するという情報が入力されると、入力操作部１１２はその情報を制御部１１１に伝達する。その情報に基づいて制御部１１１はスイッチ回路１０２，１０４を以下のように切り替える。制御部１１１は、スイッチ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃをそれぞれ接点ｂ，ａ，ａに切り換え、スイッチ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃをそれぞれ接点ｂ，ａ，ａに切り換える。
【００２０】
無線送信回路１０７により発生されたブルートゥース用無線信号は信号強度検出部１０６及びサーキュレータ１２０を介して可変分配器１０５に入力される。可変分配器１０５は、入力される無線信号を、制御部１１１により設定される所定の電力分配比（例えば１：２０）で電力分配し、より大きな電力を有する無線信号はスイッチ１０４ｂ、整合回路１１０及びスイッチ１０２ｃを介してアンテナ１０８に出力されて放射される一方、より小さい電力を有する無線信号はスイッチ１０４ａ、整合回路１０３及びスイッチ１０２ａを介してアンテナ１０１に出力されて放射される。
【００２１】
アンテナ１０８及びアンテナ１０１からの反射信号と、アンテナ１０８からアンテナ１０１への入射信号と、アンテナ１０１からアンテナ１０８への入射信号との合成信号（すなわち、可変分配器１０５からサーキュレータ１２０を介して信号強度検出器１０６に反射してくる（戻ってくる）反射信号をいう。）の信号強度を信号強度検出部１０６により検出し、検出された信号強度は制御部１１１に伝達される。制御部１１１は、検出された信号強度が実質的に最小となるように、可変整合回路１０９の可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２（図２）に印加される逆バイアス電圧を変化させるように制御する。制御部１１１は詳細後述するように可変分配器１０５の分配比も制御する。なお、受信時には、アンテナ１０１，１０８により受信された携帯電話機用無線信号はサーキュレータ１２０を介して信号強度検出器１１３を介して無線受信回路１１４に入力された後復調され、ここで、制御部１１１は、サーキュレータ１２０から信号強度検出器１１３に入力される受信無線信号の信号強度が実質的に最大となるように可変整合回路１０９の可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２（図２）に印加される逆バイアス電圧を変化させるように制御する。
【００２２】
図２は、図１の可変整合回路１０９の構成を示す回路図である。図２において、スイッチ回路１０４のスイッチ１０４ｂの共通端子は、直列負荷素子である可変容量ダイオードＤ１を介してスイッチ回路１０２のスイッチ１０２ｂに接続されるとともに、並列負荷素子である可変容量ダイオードＤ２を介して接地される。バイアス電圧発生器１２１は、制御部１１１からの制御信号に基づいて所定のバイアス電圧を発生して、高周波阻止用インダクタＬ１１，Ｌ１２を介して可変容量ダイオードＤ１の両端に印加する。また、バイアス電圧発生器１２２は、制御部１１１からの制御信号に基づいて所定のバイアス電圧を発生して、高周波阻止用インダクタＬ２１，Ｌ２２を介して可変容量ダイオードＤ２の両端に印加する。ここで、各可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２に印加されるバイアス電圧を変化することにより各容量値を変化させて、可変整合回路１０９のインピーダンス変換比を変化させることができる。
【００２３】
図３は図１の可変整合回路１０９の変形例である可変整合回路１０９Ａの回路図である。第１の実施形態において、可変整合回路１０９に代えて可変整合回路１０９Ａを用いてもよい。可変整合回路１０９Ａは、可変整合回路１０９に比較して、スイッチ１０４ｂと可変容量ダイオードＤ１との間に直列負荷素子Ｚ１を挿入し、スイッチ１０４ｂと可変容量ダイオードＤ２との間に並列負荷素子Ｚ２を挿入したことを特徴としている。
【００２４】
可変整合回路１０９の初期状態において、携帯電話機での通信を行う場合は、アンテナ１０１が自由空間でインピーダンス整合がとれるバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２が印加された状態で、ブルートゥースによる通信を行う場合は、アンテナ１０８が自由空間でインピーダンス整合がとれるバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２が印加された状態である。例えば、携帯電話機での通信を行う場合は、バイアス電圧Ｖｂ１が３Ｖ、バイアス電圧Ｖｂ２が３．５Ｖ、ブルートゥースによる通信を行う場合は、バイアス電圧Ｖｂ１が４Ｖ、バイアス電圧Ｖｂ２が４．５Ｖである。
【００２５】
図４は、図１の信号強度検出部１０６の構成を示すブロック図である。図４において、無線送信回路１０７からの無線信号は、方向性結合器１３１を介して可変分配器１０５に出力される。可変分配器１０５からの反射信号又は無線信号が方向性結合器１３１に入力されたとき、方向性結合器１３１によりその一部の電力を有する無線信号が分離されて信号強度検出器１３２に出力され、その強度は信号強度検出器１３２により検出されて制御部１１１に出力される。
【００２６】
以上のように構成された携帯無線装置において、アンテナ１０１及びアンテナ１０８が様々な環境下においても、インピーダンスを適応的に整合させる方法について説明する。アンテナ１０１が自由空間中でインピーダンス整合しているとする。このときのバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２は例えばそれぞれ３Ｖ、３．５Ｖに設定される。無線送信回路１０７により発生された無線信号は、信号強度検出部１０６の方向性結合器１３１、可変分配器１０５及び整合回路１０３を介してアンテナ１０１に入力されてアンテナ１０１から放射される。また、無線送信回路１０７により発生された無線信号は可変分配器１０５及び可変整合回路１０９を介してアンテナ１０８からも放射される。このとき、アンテナ１０１から放射される無線信号とアンテナ１０８から放射される無線信号は、可変分配器１０５において分配比２０：１に分配された無線信号である。
【００２７】
信号強度検出部１０６の信号強度検出器１３２は検出された無線信号の電圧（以下、反射電圧とする。）を検出し、検出された反射電圧を制御部１１１に出力する。このときの電圧値を初期電圧Ｖｔ０とする。本実施形態においては、初期電圧Ｖｔ０をアンテナ１０１又は１０８が自由空間中にあるとみなす反射電圧値と定義する。例えば、アンテナ１０１又は１０８が自由空間中にあっても反射電圧は周囲環境により若干の変動はあるが、初期電圧Ｖｔ０が１Ｖを超えないとき、初期電圧Ｖｔ０を１Ｖとする。また、初期電圧Ｖｔ０は信号強度検出部１０６で取得されたいくつかの値の平均値とする。
【００２８】
アンテナ１０１が人体に近接すると、アンテナ１０１のインピーダンスの不整合がおこり、アンテナ１０１からの反射信号が発生され、方向性結合器１３１へ戻ってくる。またその他に、アンテナ１０８からの反射信号、アンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する信号が方向性結合器１３１に戻ってくる。このとき、アンテナ１０１からの反射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する入射信号と、アンテナ１０８からの反射信号及びアンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号は可変分配器１０５においてそれぞれ合成比２０：１で合成される。
【００２９】
アンテナ１０１からの反射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する入射信号とアンテナ１０８からの反射信号及びアンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号が分配比２０：１で合成される合成信号とは、合成された後の波の２１分の２０がアンテナ１０１からの反射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する入射信号で、２１分の１がアンテナ１０８からの反射信号及びアンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号を含む。反射電圧Ｖｔ１がＶｔ０より大きくなったとき、制御部１１１は反射電圧が小さくなるようにバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２の制御を開始する。この状態を人体近接状態１とする。バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２の制御処理について図５乃至図８を参照して詳述する。
【００３０】
次に、ブルートゥースの通信の開始を知らせるボタンなどの入力操作部１１２によりブルートゥースによる通信が選択されたとする。入力操作部１１２はその情報を制御部１１１に伝達し、制御部１１１はスイッチ回路１０２，１０４を切り替える。制御部１１１からの指令に基づき、アンテナ１０１から放射される放射信号とアンテナ１０８から放射される放射信号は可変分配器１０５において分配比１：２０に分配され、可変整合回路１０９のバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２は例えばそれぞれ４Ｖ、４．５Ｖに設定される。このときの反射電圧を初期電圧Ｖｔ０とする。アンテナ１０８が人体近接状態１となり、反射電圧Ｖｔ１が初期電圧Ｖｔ０より大きくなったとする。このとき、制御部１１１は、携帯電話機の通信時のときと同様に、反射電圧が小さくなるようにバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２の制御を開始する。
【００３１】
次に、ブルートゥースの通信の終了を知らせるボタンなどの入力操作部１１２によりブルートゥースによる通信が終了したことを確認したとする。入力操作部１１２はその情報を制御部１１１に伝達し、制御部１１１はスイッチ回路１０２及びスイッチ回路１０４を切り替える。制御部１１１からの指令に基づき、アンテナ１０１から放射される波とアンテナ１０８から放射される波は可変分配器１０５において分配比２０：１に分配され、可変整合回路１０９のバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２は例えばそれぞれ３Ｖ、３．５Ｖに設定される。
【００３２】
また、本実施形態においては、それぞれの通信用に設けられたアンテナ１０１，１０８を給電アンテナとし、それ以外のアンテナを補助アンテナと呼ぶこととする。例えば、携帯電話機の通信を行う際は、アンテナ１０１が給電アンテナでアンテナ１０８が補助アンテナとなる。同様に、ブルートゥースによる通信を行う際は、アンテナ１０８が給電アンテナで、アンテナ１０１が補助アンテナとなる。
【００３３】
図５は、図１の携帯無線装置によって実行されるインピーダンス整合回路制御処理（メインルーチン）を示すフローチャートである。図５において、まず、ステップＳ１において分配比の更新処理のパラメータｉに初期値０を設定する。ステップＳ２において絶対初期変化量Δ、終了判定値Δ及び反射電圧Ｖｔ０にそれぞれ予め決められた初期値を設定する。ステップＳ３において初期変化量Δに絶対初期変化量Δ０を設定する。ステップＳ４において符号Ｓ１，Ｓ２及びＳ３に初期値１を設定する。ステップＳ５において信号強度検出部１０６は反射電圧Ｖｔ１を取得する。ステップＳ６において反射電圧Ｖｔ１が反射電圧Ｖｔ０より大きいか否かが判断され、Ｖｔ１＞Ｖｔ０の場合はステップＳ７に進み、Ｖｔ１≦Ｖｔ０の場合はステップＳ５に戻る。
【００３４】
ステップＳ７において変化量Δ１及びΔ２にそれぞれ初期変化量Δを設定する。ステップＳ８においてバイアス電圧Ｖｂ１の更新、評価及び終了判定処理（図６）を実行する。ここでは、反射電圧Ｖｔ２が小さくなるようにバイアス電圧Ｖｂ１を変化させる。ステップＳ９においてバイアス電圧Ｖｂ２の更新、評価及び終了判定処理（図７）を実行する。ここでは、反射電圧Ｖｔ２が小さくなるようにバイアス電圧Ｖｂ２を変化させる。ステップＳ１０において、式（１）に示すように、初期変化量Δの２分の１倍を計算してその計算結果を初期変化量Δとして更新する。
【００３５】
［数１］
Δ←Δ／２      （１）
【００３６】
ステップＳ１１において初期変化量Δが終了判定値ＥＶより小さいか否かが判断され、Δ＜ＥＶの場合はステップＳ１２に進み、Δ≧ＥＶの場合はステップＳ７に戻る。ステップＳ１２において分配比の更新処理（図８）を実行する。ステップＳ１３において初期変化量Δに絶対初期変化量Δ０を設定し、ステップＳ７に戻る。さらに、図５の各サブルーチンの処理（図６乃至図８）について以下に詳述する。
【００３７】
図６は、図５のサブルーチンであるバイアス電圧Ｖｂ１の更新、評価及び終了判定処理（ステップＳ８）を示すフローチャートである。図６において、まず、ステップＳ２１においてバイアス電圧Ｖｂ１に（符号Ｓ１×変化量Δ１）を加算し、その加算結果をバイアス電圧Ｖｂ１として設定する。ステップＳ２２において制御部１１１はバイアス電圧Ｖｂ１を可変容量ダイオードＤ１に印加し、信号強度検出部１０６は反射電圧Ｖｔ２を取得する。ステップＳ２３において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ０より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ０の場合はインピーダンス整合回路制御処理を終了し、Ｖｔ２≧Ｖｔ０の場合はステップＳ２４に進む。
【００３８】
ステップＳ２４において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ１より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ１の場合はステップＳ２５に進み、Ｖｔ２≧Ｖｔ１の場合はステップＳ２６に進む。ステップＳ２５において反射電圧Ｖｔ２を反射電圧Ｖｔ１に設定する。ステップＳ２６において式（２）のように符号Ｓ１を反転させる。
【００３９】
［数２］
Ｓ１←（−１）×Ｓ１      （２）
【００４０】
ステップＳ２７においてバイアス電圧Ｖｂ１に（２×符号Ｓ１×変化量Δ１）を加算し、その加算結果をバイアス電圧Ｖｂ１として設定する。ステップＳ２８においてバイアス電圧Ｖｂ１が０より大きいか否かが判断され、Ｖｂ１＞０の場合はステップＳ２９に進み、Ｖｂ１≦０の場合はバイアス電圧Ｖｂ１を更新せずステップＳ３４に進む。ステップＳ２９において制御部１１１はバイアス電圧Ｖｂ１を可変容量ダイオードＤ１に印加し、信号強度検出部１０６は反射電圧Ｖｔ２を取得する。ステップＳ３０において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ０より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ０の場合はインピーダンス整合回路制御処理を終了し、Ｖｔ２≧Ｖｔ０の場合はステップＳ３１に進む。
【００４１】
ステップＳ３１において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ１より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ１の場合はステップＳ２５に進み、Ｖｔ２≧Ｖｔ１の場合はステップＳ３２に進む。ステップＳ３２において式（２）のように符号Ｓ１を反転させる。ステップＳ３３においてバイアス電圧Ｖｂ１に（符号Ｓ１×変化量Δ１）を加算し、その加算結果をバイアス電圧Ｖｂ１として設定する。ステップＳ３４において式（３）のように変化量Δ１の２分の１倍を計算し、その計算値を変化量Δ１として更新する。
【００４２】
［数３］
Δ１←Δ１／２      （３）
【００４３】
ステップ３５において変化量Δ１が終了判定値ＥＶより小さいか否かが判断され、Δ１＜ＥＶの場合は元のメインルーチンに戻り、Δ１≧ＥＶの場合はステップＳ２１に戻る。
【００４４】
図７は、図５のサブルーチンであるバイアス電圧Ｖｂ２の更新、評価及び終了判定処理（ステップＳ９）を示すフローチャートである。図７において、まず、ステップＳ４１においてバイアス電圧Ｖｂ２に（符号Ｓ２×変化量Δ２）を加算し、その加算結果をバイアス電圧Ｖｂ２に設定する。ステップＳ４２において制御部１１１はバイアス電圧Ｖｂ２を可変容量ダイオードＤ２に印加し、信号強度検出部１０６は反射電圧Ｖｔ２を取得する。ステップＳ４３において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ０より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ０の場合はインピーダンス整合回路制御処理を終了し、Ｖｔ２≧Ｖｔ０の場合はステップＳ４４に進む。
【００４５】
ステップＳ４４において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ１より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ１の場合はステップＳ４５に進み、Ｖｔ２≧Ｖｔ１の場合はステップＳ４６に進む。ステップＳ４５において反射電圧Ｖｔ１に反射電圧Ｖｔ２を設定する。ステップＳ４６において式（４）に示すように符号Ｓ２を反転させる。
【００４６】
［数４］
Ｓ２←（−１）×Ｓ２      （４）
【００４７】
ステップＳ４７においてバイアス電圧Ｖｂ２に（２×符号Ｓ２×変化量Δ２）を加算し、その加算結果をバイアス電圧Ｖｂ２に設定する。ステップＳ４８においてバイアス電圧Ｖｂ２が０より大きいか否かが判断され、Ｖｂ２＞０の場合はステップＳ４９に進み、Ｖｂ２≦０の場合はバイアス電圧Ｖｂ２を更新せずステップＳ５４に進む。ステップＳ４９において制御部１１１はバイアス電圧Ｖｂ２を可変容量ダイオードＤ２に印加し、信号強度検出部１０６は反射電圧Ｖｔ２を取得する。ステップＳ５０において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ０より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ０の場合はインピーダンス整合回路制御処理を終了し、Ｖｔ２≧Ｖｔ０の場合はステップＳ５１に進む。
【００４８】
ステップＳ５１において反射電圧Ｖｔ２が反射電圧Ｖｔ１より小さいか否かが判断され、Ｖｔ２＜Ｖｔ１の場合はステップＳ４５に進み、Ｖｔ２≧Ｖｔ１の場合はステップＳ５２に進む。ステップＳ５２において式（４）に示すように符号Ｓ２を反転させる。ステップＳ５３においてバイアス電圧Ｖｂ２に（符号Ｓ２×変化量Δ２）を加算し、その加算結果をバイアス電圧Ｖｂ２に設定する。ステップＳ５４において式（５）に示すように、変化量Δ２の２分の１倍を計算し、その計算結果を変化量Δ２として更新する。
【００４９】
［数５］
Δ２←Δ２／２      （５）
【００５０】
ステップＳ５５において変化量Δ２が終了判定値ＥＶより小さいか否かが判断され、Δ２＜ＥＶの場合は元のメインルーチンに戻り、Δ２≧ＥＶの場合はステップ４１に戻る。
【００５１】
図８は、図５のサブルーチンである分配比の更新処理（ステップＳ１２）を示すフローチャートである。可変分配器１０５の分配比（給電アンテナから放射される信号電力と、補助アンテナから放射される信号電力との比）をＲ１：Ｒ２とする。図８において、まず、ステップＳ６１においてパラメータｉに１を加算し、その加算結果をパラメータｉに設定する。ステップＳ６２においてパラメータｉが１に等しいか否かが判断され、ｉ＝１の場合はステップＳ６３に進み、ｉ≠１の場合はステップＳ６５に進む。つまり、最初の分配比の更新処理の場合はステップＳ６３に進み、２回目以降の分配比の更新処理の場合はステップＳ６５に進む。ステップ６３において反射電圧Ｖｔ３に反射電圧Ｖｔ１を設定する。ステップ６４において分配比パラメータＲ２に１を加算し、その加算結果を分配比パラメータＲ２に設定し、元のメインルーチンに戻る。
【００５２】
ステップＳ６５において可変分配器１０５の分配比ＤＲが１に等しいか否かが判断され、ＤＲ＝１の場合はインピーダンス整合回路制御処理を終了し、ＤＲ≠１の場合はステップＳ６６に進む。ステップＳ６６において反射電圧Ｖｔ１が反射電圧Ｖｔ３より小さいか否かが判断され、Ｖｔ１＜Ｖｔ３の場合はステップＳ６７に進み、Ｖｔ１≧Ｖｔ３の場合はステップＳ６９に進む。ステップＳ６７において反射電圧Ｖｔ３に反射電圧Ｖｔ１を設定する。ステップＳ６８において分配比パラメータＲ２に符号Ｓ３を加算し、その加算結果を分配比パラメータＲ２に設定する。
【００５３】
ステップＳ６９において符号Ｓ３が正であるか否かが判断され、Ｓ３が正の場合はステップ７０に進み、Ｓ３≦０の場合はインピーダンス整合回路制御処理を終了する。ステップＳ７０において式（６）に示すように符号Ｓ３を反転させる。
【００５４】
［数６］
Ｓ３←（−１）×Ｓ３      （６）
【００５５】
ステップＳ７１において分配比パラメータＲ２に（２×Ｓ３）を加算し、その加算結果を分配比パラメータＲ２に設定する。ステップＳ７２において分配比パラメータＲ２が負であるか否かが判断され、分配比パラメータＲ２が負の場合は分配比の更新を行わずインピーダンス整合回路制御処理を終了し、Ｒ２≧０の場合は元のメインルーチンに戻る。
【００５６】
以上の第１の実施形態において、アンテナ１０１及びアンテナ１０８がおかれる様々な環境において、常にインピーダンスを適応的に制御できるため、インピーダンスの不整合損による損失を減らすことが可能で、安定的に通信品質のよい通信を行うことが可能であるという特有の効果がある。
【００５７】
さらには、可変分配器１０５により可変整合回路１０９にかかる電力量を調整することにより、可変整合回路１０９に含まれる大電力がかかると破損する恐れがある素子（例えば、可変容量ダイオード）の破損を防ぎ、安定的に制御が行えるという特有の効果がある。
【００５８】
さらには、給電アンテナと補助アンテナを可変分配器１０５で接続させると、可変整合回路１０９の可変負荷素子（本実施形態においては、可変容量ダイオード）に印加される逆バイアス電圧を調整することにより、補助アンテナから放射及び反射される無線信号の位相と振幅を調整し、可変分配器１０５で補助アンテナから放射及び反射される無線信号の振幅を調整できる。従って、給電アンテナと補助アンテナを可変分配器１０５で接続することにより、可変分配器１０５により給電アンテナと補助アンテナを接続しないときと異なり、給電アンテナの反射信号を、補助アンテナから給電アンテナへの入射信号及び補助アンテナの反射信号及び給電アンテナから補助アンテナへの入射信号により打ち消すことが可能であるため、アンテナ１０１及び１０８のインピーダンスを調整する調整範囲を拡大できるという特有の効果がある。
【００５９】
また、反射電圧を取得する際、制御部１１１において平均化を行うことができるため、制御の評価基準となる反射電圧が安定的に取得できるという特有の効果がある。
【００６０】
以上の第１の実施形態においては、初期変化量Δ、変化量Δ１、変化量Δ２をそれぞれ式（１），式（３），式（５）のように２分の１倍に更新しているが、本発明はこれに限らず、３分の１倍に更新してもよい。また、更新を２分の１倍、３分の１倍のような除算ではなく、０．１Ｖずつ減らす、０．５Ｖずつ減らすごとく減算してもよい。
【００６１】
以上の第１の実施形態においては、反射電圧がＶｔ０より大きくなったら制御を開始し、反射電圧が小さくなるように制御するとしたが、本発明はこれに限らず、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）を小さくするように制御してもよい。
【００６２】
以上の第１の実施形態においては、図５乃至図８に示すバイアス電圧の制御方法を用いていたが、本発明はこれに限らず、遺伝的アルゴリズムなど他の方法を用いてもよい。
【００６３】
以上の第１の実施形態においては、アンテナ１０１、アンテナ１０８をそれぞれ携帯電話機の通信用アンテナ、ブルートゥースの通信用アンテナとしたが、本発明はこれに限らず、無線ＬＡＮ、デジタルテレビなど他の通信用アンテナとの組合せであってもよい。また、アンテナ１０１及びアンテナ１０８が同じ携帯電話機の通信用アンテナで、通信周波数が異なる組合せであってもよい。また、アンテナ１０１及びアンテナ１０８が同じ携帯電話機の通信用アンテナで、通信周波数も同じである組合せであってもよい。
【００６４】
以上の第１の実施形態においては、アンテナを２本としたが、本発明はこれに限らず、３本以上あってもよい。
【００６５】
以上の第１の実施形態においては、スイッチ回路１０２及びスイッチ回路１０４の接続状態を、標準状態では携帯電話機の通信用にしておき、入力操作部１１２がブルートゥースによる通信を感知したとき接続を切り換えるとして構成したが、本発明はこれに限るものではない。
【００６６】
以上の第１の実施形態においては、可変整合回路１０９の構成を、逆バイアス電圧を印加することにより容量値が変化する可変容量ダイオードを用いて図２のように構成したが、本発明はこれに限るものではない。
【００６７】
以上の第１の実施形態においては、可変整合回路１０９に可変キャパシタのみの構成としたが、本発明はこれに限らず、可変インダンクタのみ、可変キャパシタと可変インダクタの両方を用いてもよい。
【００６８】
以上の第１の実施形態においては、可変整合回路１０９の初期状態を、アンテナ１０１又はアンテナ１０８が自由空間中でインピーダンス整合がとれる状態としたが、本発明はこれに限らず、人体近接時など、他の状態においてインピーダンス整合がとれる状態としてもよい。従って、このときは、自由空間中においてアンテナ１０１又はアンテナ１０８がインピーダンス不整合となるため、自由空間中においても可変整合回路１０９の制御を行うことになる。
【００６９】
以上の第１の実施形態においては、図２のように可変整合回路１０９の構成を直列、並列ともに一つずつ可変容量ダイオードを備えたが、本発明はこれに限らず、直列のみ、又は並列のみ、又は直列に複数、又は並列に複数備えてもよい。
【００７０】
以上の第１の実施形態においては、図４において、方向性結合器１３１を使用したが、本発明はこれに限らず、サーキュレータなど他のデバイスを使用してもよい。また、信号強度検出部１０６は図４の構成に限るものではない。
【００７１】
以上の第１の実施形態においては、可変分配器１０５の分配比（アンテナ１０１から放射される波：アンテナ１０８から放射される波）を２０：１など具体的な数値で明記したが、本発明はこれに限るものではない。
【００７２】
以上の第１の実施形態においては、反射電圧を制御部１１１において平均化して取得するとしたが、本発明はこれに限らず、図９、図１０のように信号強度検出部１０６と制御部１１１の間にＲＣ又はＲＬの積分回路１５１，１５２を備え、容量Ｃ１の電圧Ｖｃ又は抵抗Ｒ２の電圧Ｖｒを検出してもよい。こうすることにより、反射電圧の変化がなめらかとなり、安定的な反射電圧を取得することができる。
【００７３】
以上の第１の実施形態においては、ステップＳ１２分配比の更新処理のステップＳ６５（図８）で、分配比が等しくなったら制御を終了するとしたが、本発明はこれに限らず、４：１の関係になったら終了するなど、終了する基準値を自由に設定してもよい。
【００７４】
以上の第１の実施形態においては、送信系ついて示したが、本発明はこれに限らず、信号強度検出部１１３の信号強度検出器１３２で検出される受信電力をより大きくするように制御を行うことで、受信系にも適用できる。
【００７５】
第２の実施形態．
図１１は本発明に係る第２の実施形態であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の構成を示すブロック図である。図１１において、アンテナ１０１を携帯電話機の通信用アンテナ、アンテナ１０８をデジタルテレビ用のアンテナとする。
【００７６】
はじめに、携帯電話機により通信を行う場合について説明する。入力操作部１１２Ｂより携帯電話機の通信を行う又はデジタルテレビの通信を終了するという情報が入力されると、入力操作部１１２Ｂはその情報を制御部１１１Ａに伝達する。その情報に基づいて制御部１１１Ａはスイッチ回路１４１を以下のように切り換える。ここで、スイッチ回路１４１は２個のスイッチ１４１ａ，１４１ｂを備え、スイッチ１４１ａの接点ｂには終端抵抗１４１Ｒ１が接続され、スイッチ１４１ｂの接点ｂには終端抵抗１４１Ｒ２が接続される。この場合において、スイッチ１４１ａ，１４１ｂはそれぞれ接点ａ，ａに切り換えられる。
【００７７】
無線送信回路１０７により発生された無線信号は信号強度検出部１０６及びサーキュレータ１２０を介して可変分配器１０５に入力され、可変分配器１０５は入力された無線信号を所定の電力分配比で電力分配した後、電力分配された一方の無線信号は整合回路１０３を介してアンテナ１０１に出力されて放射される一方、電力分配された他方の無線信号はスイッチ１４１ａ及び可変整合回路１０９Ａを介してアンテナ１０８に出力されて放射される。ここで、可変整合回路１０９Ａは図３の回路であってもいいし、図２の回路であってもよい。
【００７８】
本実施形態において、アンテナ１０１及びアンテナ１０８からの反射信号と、アンテナ１０１からアンテナ１０８への入射信号と、アンテナ１０８からアンテナ１０１への入射信号との合成された合成信号による信号強度を信号強度検出部１０６で検出し、検出された信号強度を制御部１１１Ａに伝達する。制御部１１１Ａは、検出された信号強度が実質的に最小となるように、可変整合回路１０９Ａの可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２（図２）に印加される逆バイアス電圧を変化させるように制御する。制御部１１１Ａは詳細後述するように可変分配器１０５の分配比も制御する。なお、受信時には、アンテナ１０１，１０８により受信された無線信号はサーキュレータ１２０を介して信号強度検出器１１３を介して無線受信回路１１４に入力された後復調され、ここで、制御部１１１Ａは、サーキュレータ１２０から信号強度検出器１１３に入力される受信無線信号の信号強度が実質的に最大となるように可変整合回路１０９Ａの可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２（図２又は図３）に印加される逆バイアス電圧を変化させるように制御する。
【００７９】
次に、デジタルテレビジョン方式のテレビジョン信号を受信する場合について説明する。入力操作部１１２Ｂよりデジタルテレビジョンの受信を行うという情報が入力されると、入力操作部１１２Ｂはその情報を制御部１１１Ａに伝達する。その情報に基づいて制御部１１１Ａはスイッチ回路１４１を以下のように切り換える。ここで、スイッチ１４１ａ，１４１ｂはそれぞれ接点ｂ，ｂに切り換えられる。
【００８０】
アンテナ１０８によって受信されたテレビジョン信号は、可変整合回路１０９Ａ、スイッチ１４１ｂ及び信号強度検出器１１３Ａを介してテレビジョン受信回路１１４Ａに入力されて復調処理を含む信号処理が実行される。アンテナ１０８により受信されたテレビジョン信号を信号強度検出器１１３Ａにより検出し、検出された信号強度を制御部１１１Ａに伝達する。制御部１１１Ａは、信号強度検出器１１３Ａに入力される受信テレビジョン信号の信号強度が実質的に最大となるように可変整合回路１０９Ａの可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２（図２又は図３）に印加される逆バイアス電圧を変化させるように制御する。
【００８１】
以上のように構成された携帯無線装置において、アンテナ１０１及びアンテナ１０８が様々な環境下においても、インピーダンスを適応的に整合させる方法について説明する。アンテナ１０１が整合回路１０３により自由空間中でインピーダンス整合しているとする。無線送信回路１０７の動作中において、無線送信回路１０７により発生された無線信号は信号強度検出部１０６の方向性結合器１３１と、サーキュレータ１２０と、可変分配器１０５及び整合回路１０３を介してアンテナ１０１に出力されて放射される。また、可変分配器１０５により電力分配された無線信号は、スイッチ１４１ａ及び可変整合回路１０９Ａを介してアンテナ１０８に出力されて放射される。このとき、アンテナ１０１から放射される無線信号と、アンテナ１０８から放射される無線信号との電力分配比は例えば２０：１である。
【００８２】
信号強度検出部１０６の信号強度検出器１３２は、アンテナ１０１及び１０８から反射して戻ってくる反射信号の反射電圧を検出し、検出された反射電圧を制御部１１１Ａに伝送する。この反射電圧をＶｔ０とする。本実施形態においては、Ｖｔ０をアンテナ１０１又は１０８が自由空間中にあるとみなす反射電圧値と定義する。例えば、アンテナ１０１又は１０８が自由空間中にあっても反射電圧は周囲環境により若干の変動はあるが、反射電圧Ｖｔ０が１Ｖを超えないとき、反射電圧Ｖｔ０を１Ｖとする。また、反射電圧Ｖｔ０は信号強度検出部１０６で取得されたいくつかの値の平均値とする。
【００８３】
アンテナ１０１が人体に近接すると、アンテナ１０１のインピーダンスの不整合がおこり、アンテナ１０１からの反射信号が発生され、信号強度検出器１０６の方向性結合器１３１へ戻ってくる。またその他に、アンテナ１０８からの反射信号、アンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する入射信号が信号強度検出器１０６の方向性結合器１３１に戻ってくる。このとき、アンテナ１０１からの反射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する入射信号とアンテナ１０８からの反射信号及びアンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号は可変分配器１０５においてそれぞれ合成比２０：１で合成される。信号強度検出部１０６の信号強度検出器１３２は反射電圧を検出し、検出された反射電圧を制御部１１１Ａに伝送する。
【００８４】
ここで、アンテナ１０１からの反射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する入射信号とアンテナ１０８からの反射信号及びアンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号が分配比２０：１で合成される合成信号とは、当該合成信号の２１分の２０がアンテナ１０１からの反射信号及びアンテナ１０８から放射されアンテナ１０１に入射する入射信号で、２１分の１がアンテナ１０８からの反射信号及びアンテナ１０１から放射されアンテナ１０８に入射する入射信号を含む。ここで、反射電圧Ｖｔ１が反射電圧Ｖｔ０より大きくなったとき、制御部１１１Ａは反射電圧が小さくなるようにバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２の制御を開始する。この状態を人体近接状態１とする。バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２の制御について図６、図７及び図１２を参照して詳述する。
【００８５】
次に、テレビジョン信号の受信開始を指示するボタンなどの入力操作部１１２Ｂによりテレビジョン信号の受信が選択されたとする。入力操作部１１２Ｂはその情報を制御部１１１Ａに伝達し、制御部１１１Ａはスイッチ回路１４１のスイッチ１４１ａ，１４１ｂをともに接点ｂに切り換える。可変整合回路１０９Ａのバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２をアンテナ１０８が自由空間でインピーダンス整合が取れるように印加する。このときの受信電力をＶｔ０とする。アンテナ１０８が人体近接状態１となり、受信電力Ｖｔ１が受信電力Ｖｔ０より大きくなったとする。このとき制御部１１１Ａは、受信電力が最大となるようにバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２の制御を開始する。
【００８６】
次に、テレビジョン信号の受信の終了を知らせるボタンなどの入力操作部１１２Ｂによりテレビジョン信号の受信が終了したことを確認したとする。入力操作部１１２Ｂはその情報を制御部１１１Ａに伝達し、制御部１１１Ａはスイッチ回路１４１のスイッチ１４１ａ，１４１ｂをそれぞれともに接点ａに切り換える。制御部１１１Ａからの指令に基づき、アンテナ１０１から放射される無線信号とアンテナ１０８から放射される無線信号は可変分配器１０５において分配比２０：１に分配され、制御部１１１Ａは信号強度検出器１０６からの反射電圧が実質的に最小となり、信号強度検出器１１３からの受信電力が実質的に最大となるように、可変整合回路１０９Ａのバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２はアンテナ１０１が自由空間でインピーダンス整合が取れるように印加される。
【００８７】
また、本実施形態においては、それぞれの通信用に設定されたアンテナを給電アンテナ、それ以外のアンテナを補助アンテナと呼ぶこととする。例えば、携帯電話機の通信を行う際は、アンテナ１０１が給電アンテナでアンテナ１０８が補助アンテナとなる。同様に、テレビジョン信号の受信を行う際は、アンテナ１０８が給電アンテナで、アンテナ１０１が補助アンテナとなる。
【００８８】
図１２は、図１１の携帯無線装置によって実行されるインピーダンス整合回路制御処理（メインルーチン）を示すフローチャートである。図１２において、まず、ステップＳ１において分配比の更新処理のパラメータｉに初期値０を設定する。ステップＳ２において絶対初期変化量Δ、終了判定値Δ及び反射電圧Ｖｔ０にそれぞれ予め決められた初期値を設定する。ステップＳ３において初期変化量Δに絶対初期変化量Δ０を設定する。ステップＳ４Ａにおいて符号Ｓ１及びＳ２に初期値１を設定する。ステップＳ５において信号強度検出部１０６は反射電圧Ｖｔ１を取得する。ステップＳ６において反射電圧Ｖｔ１が反射電圧Ｖｔ０より大きいか否かが判断され、Ｖｔ１＞Ｖｔ０の場合はステップＳ７に進み、Ｖｔ１≦Ｖｔ０の場合はステップＳ５に戻る。
【００８９】
ステップＳ７において変化量Δ１及びΔ２に初期変化量Δを設定する。ステップＳ８においてバイアス電圧Ｖｂ１の更新、評価及び終了判定処理（図６）を実行する。ここでは、反射電圧Ｖｔ２が小さくなるようにバイアス電圧Ｖｂ１を変化させる。ステップＳ９においてバイアス電圧Ｖｂ２の更新、評価及び終了判定処理（図７）を実行する。ここでは、反射電圧Ｖｔ２が小さくなるようにバイアス電圧Ｖｂ２を変化させる。ステップＳ１０において式（１）のように初期変化量Δの２分の１倍を計算し、その計算結果を初期変化量として更新する。ステップＳ１１において初期変化量Δが終了判定値ＥＶより小さいか否かが判断され、Δ＜ＥＶの場合は当該インピーダンス整合回路制御処理を終了し、Δ≧ＥＶの場合はステップＳ７に戻る。図１２の各サブルーチンの処理（図６及び図７）については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９０】
以上の第２の実施形態において、アンテナ１０１及びアンテナ１０８がおかれる様々な環境において、常にインピーダンスを適応的に制御できるため、インピーダンスの不整合損による損失を減らすことが可能で、安定的に通信品質のよい通信を行うことが可能であるという特有の効果がある。
【００９１】
さらには、可変分配器１０５により可変整合回路１０９Ａにかかる電力量を調整することにより、可変整合回路１０９Ａに含まれる大電力がかかると破損する恐れがある素子（例えば、可変容量ダイオード）の破損を防ぎ、安定的に制御が行えるという特有の効果がある。
【００９２】
さらには、給電アンテナと補助アンテナを可変分配器１０５で接続させると、可変整合回路１０９Ａの可変負荷素子（本実施形態においては、可変容量ダイオード）にかける逆バイアス電圧を調整することにより、補助アンテナから放射及び反射される無線信号の位相と振幅を調整し、可変分配器１０５で補助アンテナから放射及び反射される無線信号の振幅を調整できる。従って、給電アンテナと補助アンテナを可変分配器１０５で接続することにより、可変分配器１０５により給電アンテナと補助アンテナを接続しないときと異なり、給電アンテナの反射信号を、補助アンテナから給電アンテナへの入射信号及び補助アンテナの反射信号及び給電アンテナから補助アンテナへの入射信号により打ち消すことが可能であるため、アンテナ１０１及び１０８のインピーダンスを調整する範囲を大きく取ることができるという特有の効果がある。
【００９３】
また、反射電圧及び受信電力を取得する際、制御部１１１Ａにおいて平均化を行うため、制御の評価基準となる反射電圧及び受信電力が安定的に取得できるという特有の効果がある。
【００９４】
以上の第２の実施形態においては、初期変化量Δ、変化量Δ１、変化量Δ２を式（１）、式（３）、式（５）のように２分の１倍に更新しているが、本発明はこれに限らず、３分の１倍に更新してもよい。また、更新を２分の１倍、３分の１倍のような除算ではなく、０．１Ｖずつ減らす、０．５Ｖずつ減らすごとく減算してもよい。
【００９５】
以上の第２の実施形態においては、反射電圧がＶｔ０より大きくなったら制御を開始し、反射電圧が小さくなるように制御するとしたが、本発明はこれに限らず、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）を小さくするように制御してもよい。
【００９６】
以上の第２の実施形態においては、図６，図７，図１２に示すバイアス電圧の制御方法を用いていたが、本発明はこれに限らず、遺伝的アルゴリズムなど他の方法を用いてもよい。
【００９７】
以上の第２の実施形態においては、アンテナ１０１、アンテナ１０８をそれぞれ携帯電話機の通信用アンテナ、テレビジョン信号の受信用アンテナとしたが、本発明はこれに限らず、他の通信用アンテナとの組合せであってもよい。
【００９８】
以上の第２の実施形態においては、アンテナを２本としたが、本発明はこれに限らず、３本以上あってもよい。
【００９９】
以上の第２の実施形態においては、スイッチ回路１４１の接続状態を、標準状態では携帯電話機の通信用にしておき、入力操作部１１２がデジタルテレビによる通信を感知したとき接続を切替えるとしたが、本発明はこれに限るものではない。
【０１００】
以上の第２の実施形態においては、可変整合回路１０９Ａの構成を、逆バイアス電圧を印加することにより容量値が変化する可変容量ダイオードを用いて図３のようにしたが、これに限るものではない。
【０１０１】
以上の第２の実施形態においては、可変整合回路１０９Ａに可変キャパシタのみの構成としたが、本発明はこれに限らず、可変インダンクタのみ、可変キャパシタと可変インダクタの両方を用いてもよい。
【０１０２】
以上の第２の実施形態においては、可変整合回路１０９Ａの初期状態を、アンテナ１０１又はアンテナ１０８が自由空間中でインピーダンス整合がとれる状態としたが、本発明はこれに限らず、人体近接時など、他の状態においてインピーダンス整合がとれる状態としてもよい。従って、このときは、自由空間中においてアンテナ１０１又はアンテナ１０８がインピーダンス不整合となるため、自由空間中においても可変整合回路１０９Ａの制御を行うことになる。
【０１０３】
以上の第２の実施形態においては、図３のように可変整合回路１０９Ａの構成を直列、並列ともに一つずつ可変容量ダイオードを備えたが、本発明はこれに限らず、直列のみ、又は並列のみ、又は直列に複数、又は並列に複数備えてもよい。
【０１０４】
以上の第２の実施形態においては、図４において、方向性結合器１３１を使用したが、本発明はこれに限らず、サーキュレータなど他のデバイスを使用してもよい。また、信号強度検出部１０６は図４の構成に限るものではない。
【０１０５】
以上の第２の実施形態においては、可変分配器１０５の分配比（アンテナ１０１から放射される波：アンテナ１０８から放射される波）を２０：１など具体的な数値で明記したが、本発明はこれに限るものではない。
【０１０６】
以上の第２の実施形態においては、反射電圧及び受信電力を制御部１１１Ａにおいて、平均化して取得するとしたが、本発明はこれに限らず、図９、図１０のように信号強度検出部１０６と制御部１１１Ａの間にＲＣ、又はＲＬの積分回路１５１，１５２を備え、容量Ｃ１の電圧Ｖｃ又は抵抗Ｒ２の電圧Ｖｒを検出してもよい。こうすることにより、反射電圧及び受信電力の変化がなめらかとなり、安定的な反射電圧、受信電力を取得することができる。受信電力を平均化することによりフェージングの影響による受信電力の変動を抑えることができる。
【０１０７】
以上の第２の実施形態においては、送信系について示したが、本発明はこれに限らず、信号強度検出部１１３の信号強度検出器１３２で検出される受信電力をより大きくするように制御を行うことで、受信系にも適用できる。
【０１０８】
以上の第２の実施形態においては、受信回路を携帯電話機用の無線受信回路１１４とデジタルテレビ用のテレビジョン受信回路１１４Ａとに２つに分けたが、本発明はこれに限らず、受信回路を１つにしてもよい。
【０１０９】
以上の第２の実施形態においては、可変素子（可変容量ダイオード）と固定素子とを組み合わせて構成したが、本発明はこれに限らず、第１の実施形態の図２のように可変素子のみで構成してもよい。
【０１１０】
変形例．
図１３は本発明に係る第２の実施形態の変形例であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の可変整合回路の一部の回路構成を示す図である。以上の第２の実施形態においては、可変整合回路１０９Ａの一部を、電圧を変化させることにより容量を変化させることができる可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２で構成したが、この変形例においては、負荷値が固定である素子Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４とスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４とで構成としている。図１３においては、制御部からの指令に基づきスイッチコントローラ１５０がスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を切り替えることにより、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２と同等の機能及び効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上詳述したように、本発明に係るインピーダンス整合装置とそれを用いた無線通信端末装置によれば、アンテナがおかれる様々な環境において、常にインピーダンスを適応的に制御できるため、インピーダンス不整合損による損失を減らすことが可能で、安定的に通信品質のよい無線通信を行うことが可能である。また、給電アンテナとは別に載置される補助アンテナと接続された可変整合手段を制御することにより（具体的には、その可変容量ダイオードに逆バイアス電圧を制御してインピーダンス変換比を制御することにより）可変整合手段に大電力が印加されることを防止し、これによりその素子の破損を防止し、安定的にインピーダンス整合の制御を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の可変整合回路１０９の構成を示す回路図である。
【図３】図１１の可変整合回路１０９Ａの構成を示す回路図である。
【図４】図１の信号強度検出部１０６の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の携帯無線装置によって実行されるインピーダンス整合回路制御処理（メインルーチン）を示すフローチャートである。
【図６】図５及び図１２のサブルーチンであるバイアス電圧Ｖｂ１の更新、評価及び終了判定処理（ステップＳ８）を示すフローチャートである。
【図７】図５及び図１２のサブルーチンであるバイアス電圧Ｖｂ２の更新、評価及び終了判定処理（ステップＳ９）を示すフローチャートである。
【図８】図５のサブルーチンである分配比の更新処理（ステップＳ１２）を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る第１の実施形態の変形例であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の一部であるＲＣ積分回路の構成を示す回路図である。
【図１０】本発明に係る第１の実施形態の変形例であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の一部であるＲＬ積分回路の構成を示す回路図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施形態であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の携帯無線装置によって実行されるインピーダンス整合回路制御処理（メインルーチン）を示すフローチャートである。
【図１３】本発明に係る第２の実施形態の変形例であるインピーダンス整合装置を搭載した携帯無線装置の可変整合回路の一部の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１，１０８…アンテナ、
１０２，１０４，１４１…スイッチ回路、
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１４１ａ，１４１ｂ…スイッチ、
１０３，１１０…整合回路、
１０５…可変分配器、
１０６，１１３，１１３Ａ…信号強度検出部、
１０７…無線送信回路、
１０９，１０９Ａ…可変整合回路、
１１１，１１１Ａ…制御部、
１１２，１１２Ｂ…入力操作部、
１１４…無線受信回路、
１１４Ａ…テレビジョン受信回路、
１２０…サーキュレータ、
１２１，１２２…バイアス電圧発生器、
１３１…方向性結合器、
１３２…信号強度検出器、
１５１，１５２…積分回路、
１５０…スイッチコントローラ
Ｄ１，Ｄ２…可変容量ダイオード、
Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２…インダクタ、
Ｚ１…直列負荷素子、
Ｚ２…並列負荷素子、
Ｒ１，Ｒ２…抵抗
Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４…キャパシタ、
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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