JP3866923B2 - Portable wireless communication device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は携帯無線通信機に関し、特に、2つの周波数帯を異なるタイミングで使用して信号の送受信を行なう携帯無線通信機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、800MHz帯を使用して信号の送受信を行なう携帯電話機と、1500MHz帯を使用して信号の送受信を行なう携帯電話機とがあるが、たとえばこれらの2種類の携帯電話機を1つにまとめた携帯電話機を考えた場合、800MHz帯と1500MHz帯の両方を使用する方法として以下の3つの方法が考えられる。
【0003】
第1の方法は、図6に示すように、アンテナ11と送受信回路12との間にLC並列共振回路13を設ける方法である。LC並列共振回路13は、並列接続されたインダクタ14およびコンデンサ15を含む。このLC並列共振回路13を設ければ、800MHz帯と1500MHz帯の2点で共振させることが可能となる。
【0004】
第2の方法は、800MHz帯で共振するアンテナに可変リアクタンス素子を追加して1500MHz帯に共振周波数を移動させる方法である。第3の方法は、800MHz帯用の小型アンテナと1500MHz帯用の小型アンテナとを別々に設ける方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第1の方法では、Qの高い小型アンテナと組合せることが可能なQの高いLC並列共振回路は、チップコンデンサとチップインダクタでは構成することはできず、サイズが大きく高価な誘電体共振器などを使用しなければならないため、携帯電話機の大型化、高価格化を招くという問題がある。
【0006】
また、第2の方法では、可変リアクタンス素子としてバリキャップダイオードを用いる場合は、現在の技術では800MHzにおけるリアクタンス変化量は200Ω程度が限度であり、800MHz帯と1500MHz帯の両方に対応可能なアンテナを構成するにはリアクタンス変化量が小さすぎる。また可変リアクタンス素子としてPINダイオードとチップインダクタを用いる場合は、使用周波数で自己共振を起こさない素子はせいぜい数十nHであり、800MHzにおけるリアクタンス変化量は200Ω程度が限度であり、やはりリアクタンス変化量が小さすぎる。
【0007】
また、第3の方法では、2つのアンテナを使用するため、アンテナ部分の大きさおよび価格が従来の2倍になり、携帯電話機の大型化、高価格化を招くという問題がある。
【0008】
それゆえに、この発明の主たる目的は、2つの周波数帯を異なるタイミングで使用することができ、小型で低価格の携帯無線通信機を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る携帯無線通信機は、第1の周波数帯と第1の周波数帯よりも高周波側の第2の周波数帯とを異なるタイミングで使用して信号の送受信を行なう携帯無線通信機であって、信号の送受信を行なうためのアンテナと、アンテナと結合された可変リアクタンス素子と、可変リアクタンス素子のリアクタンスを制御して、第1の周波数帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を第1の周波数帯にし、第2の周波数帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を第2の周波数帯の略複数分の1の周波数帯のうちの第1の周波数帯に最も近い第3の周波数帯に調整してアンテナを第2の周波数帯で複数倍共振させる制御回路とを備えたものである。
【0010】
好ましくは、第1の周波数帯は800MHz帯であり、第2の周波数帯は1500MHz帯であり、第3の周波数帯は700MHz帯であり、制御回路は、800MHz帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を800MHzにし、1500MHz帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を1500MHz帯の略2分の1の700MHz帯に調整してアンテナを1500Hz帯で倍共振させる。
【0011】
また好ましくは、可変リアクタンス素子はバリキャップダイオードである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の一実施の形態による携帯電話機の構成を示す回路ブロック図である。図1において、この携帯電話機は、小型アンテナ1、送受信回路2、バリキャップダイオード3、チップインダクタ4、チョークコイル5、コンデンサ6および電圧発生回路7を備える。
【0013】
携帯電話機の小型化を図るため、小型アンテナ1が用いられている。アンテナ1は、小型のためQの高いアンテナとなっている。バリキャップダイオード3は、送受信回路の入出力ノード2aとアンテナ1の基端部1aとの間に接続されており、使用周波数によってアンテナ1の共振周波数を変化させるために設けられている。チップインダクタ4は、送受信回路2の入出力ノード2aと接地電位GNDのラインとの間に接続され、整合を図るために設けられている。
【0014】
チョークコイル5およびコンデンサ6は、アンテナ1の基端部1aと接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。電圧発生回路7の出力ノード7aは、チョークコイル5とコンデンサ6の間のノードに接続される。電圧発生回路7は、送受信回路2によって制御され、送受信回路2が800MHz帯で送受信する場合は3Vを出力してバリキャップダイオード3の容量値を小さくし、送受信回路2が1500MHz帯で送受信する場合は0Vを出力してバリキャップダイオード3の容量値を大きくする。送受信回路2は、800MHz帯と1500MHz帯を異なるタイミングで使用してアンテナ1およびバリキャップダイオード3を介して送受信を行なうとともに、電圧発生回路7を制御する。
【0015】
次に、この携帯電話機の動作について説明する。携帯電話機が800MHz帯で動作する場合は、電圧発生回路7によってバリキャップダイオード3のカソード(アンテナ1の基端部)に3Vが印加される。このとき、小型アンテナ1とバリキャップダイオード3を合せたインピーダンスは、図2に示すように、周波数の増加に伴って時計方向に動き、さらにチップインダクタ4を合せたインピーダンスは図3に示すように変化する。このとき、800MHz帯で共振していることにより生ずる倍共振が1600MHzで発生している。
【0016】
また、携帯電話機が1500MHz帯で動作する場合は、電圧発生回路7によってバリキャップダイオード3のカソードに0Vが印加され、バリキャップダイオード3のカソードに3Vが印加されていた800MHz帯で動作する場合に比べて、バリキャップダイオード3の容量値が大きくなる。これにより、図4に示すように、アンテナ1およびダイオード3のリアクタンスが図2に比べて時計回りに変化する。ダイオード3のリアクタンス1/ωCは周波数に反比例するので周波数帯によってリアクタンス変化量が異なり、800MHz帯で150Ω程度変化して700MHz近辺が図中B点に移動し、1500MHz帯では80Ω程度変化して1500MHz近辺が図中B点に移動する。さらにチップインダクタ4を合せたインピーダンスは、図5に示すように変化し、700MHz帯とその倍共振である1500MHz帯で共振する。
【0017】
この実施の形態では、800MHz帯の小型アンテナ1の共振周波数をバリキャップダイオード3によって700MHz帯に低下させ、その倍共振で1500MHz帯の共振を得る。したがって、単一周波数帯を使用する携帯電話機とほとんど変わらない大きさおよび価格で、800MHz帯と1500MHz帯の両方を異なるタイミングで使用するTDMA方式の携帯電話機を構成することができる。
【0018】
なお、バリキャップダイオード3の代わりにPINダイオードおよびチップインダクタを用いてもアンテナ1の共振周波数を上記と同様に変化させることができる。ただし、この場合は、バリキャップダイオード3を使用する場合に比べて部品点数が増え、消費電流が増大する。
【0019】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0020】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る携帯無線通信機では、信号の送受信を行なうためのアンテナと、アンテナと結合された可変リアクタンス素子と、可変リアクタンス素子のリアクタンスを制御して、第1の周波数帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を第1の周波数帯にし、第2の周波数帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を第2の周波数帯の略複数分の1の周波数帯のうちの第1の周波数帯に最も近い第3の周波数帯に調整してアンテナを第2の周波数帯で複数倍共振させる制御回路とが設けられる。したがって、単一周波数帯を使用する携帯無線通信機とほとんど変わらない大きさおよび価格で2つの周波数帯を使用する携帯無線通信機を構成することができる。
【0021】
好ましくは、第1の周波数帯は800MHz帯であり、第2の周波数帯は1500MHz帯であり、第3の周波数帯は700MHz帯であり、制御回路は、800MHz帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を800MHzにし、1500MHz帯を使用する場合はアンテナの共振周波数を1500MHz帯の略2分の1の700MHz帯に調整してアンテナを1500Hz帯で倍共振させる。この発明は、この場合に特に好適である。
【0022】
また好ましくは、可変リアクタンス素子はバリキャップダイオードである。この場合は、部品点数が少なくてすみ、消費電流が小さくてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施の形態による携帯電話機の構成を示す回路ブロック図である。
【図2】 図1に示した携帯電話機の動作を説明するためインピーダンスチャートである。
【図3】 図1に示した携帯電話機の動作を説明するための他のインピーダンスチャートである。
【図4】 図1に示した携帯電話機の動作を説明するためのさらに他のインピーダンスチャートである。
【図5】 図1に示した携帯電話機の動作を説明するためのさらに他のインピーダンスチャートである。
【図6】 従来の携帯電話機の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
1,11 小型アンテナ、2,12 送受信回路、3 バリキャップダイオード、4 チップインダクタ、5 チョークコイル、6,15 コンデンサ、7 電圧発生回路、13 LC並列共振回路、14 インダクタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a portable wireless communication device, and more particularly to a portable wireless communication device that transmits and receives signals using two frequency bands at different timings.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are mobile phones that transmit and receive signals using the 800 MHz band and mobile phones that transmit and receive signals using the 1500 MHz band. For example, these two types of mobile phones are combined into one. When considering a mobile phone, the following three methods are conceivable as methods using both the 800 MHz band and the 1500 MHz band.
[0003]
The first method is a method of providing an LC
[0004]
In the second method, a variable reactance element is added to an antenna that resonates in the 800 MHz band, and the resonance frequency is moved to the 1500 MHz band. The third method is a method of separately providing a small antenna for the 800 MHz band and a small antenna for the 1500 MHz band.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first method, an LC parallel resonant circuit with a high Q that can be combined with a small antenna with a high Q cannot be configured with a chip capacitor and a chip inductor, and the dielectric resonance is large and expensive. In other words, the mobile phone has to be used in a large size and high price.
[0006]
In the second method, when a varicap diode is used as the variable reactance element, the current technology limits the amount of change in reactance at 800 MHz to about 200Ω, and an antenna that can handle both the 800 MHz band and the 1500 MHz band is used. The reactance change is too small to configure. When a PIN diode and a chip inductor are used as the variable reactance element, the element that does not cause self-resonance at the operating frequency is tens of nH at most, and the reactance change amount at 800 MHz is about 200Ω. too small.
[0007]
Further, in the third method, since two antennas are used, the size and price of the antenna portion are doubled as compared with the conventional method, and there is a problem that the mobile phone becomes large and expensive.
[0008]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a portable wireless communication device that can use two frequency bands at different timings and is small and inexpensive.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The portable wireless communication device according to the present invention is a portable wireless communication device that transmits and receives signals by using the first frequency band and the second frequency band on the higher frequency side than the first frequency band at different timings. Then, the antenna for transmitting and receiving signals, the variable reactance element coupled to the antenna, and the reactance of the variable reactance element are controlled, and when the first frequency band is used, the resonance frequency of the antenna is set to the first When the second frequency band is used, the resonance frequency of the antenna is set to the third frequency band closest to the first frequency band out of the approximately one- fifth frequency band of the second frequency band. adjusted to those having a control circuit Ru is a multiple resonance antenna in a second frequency band.
[0010]
Preferably, the first frequency band is the 800 MHz band, the second frequency band is the 1500 MHz band , the third frequency band is the 700 MHz band, and the control circuit uses the antenna resonance when using the 800 MHz band. the frequency to 800 MHz, Ru is multiplied resonate at 1500Hz band antenna by adjusting the resonant frequency of the antenna to substantially 1 of 700MHz band half of 1500MHz band when using the 1500MHz band.
[0011]
Preferably, the variable reactance element is a varicap diode.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a mobile phone according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the cellular phone includes a
[0013]
In order to reduce the size of the mobile phone, a
[0014]
The
[0015]
Next, the operation of this mobile phone will be described. When the cellular phone operates in the 800 MHz band, 3 V is applied to the cathode of the varicap diode 3 (base end of the antenna 1) by the
[0016]
When the mobile phone operates in the 1500 MHz band, when the
[0017]
In this embodiment, the resonant frequency of the 800 MHz band
[0018]
Note that the resonance frequency of the
[0019]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, the portable wireless communication device according to the present invention controls the first frequency band by controlling the reactance of the antenna for transmitting and receiving signals, the variable reactance element coupled to the antenna, and the variable reactance element. When using the antenna, the resonance frequency of the antenna is set to the first frequency band, and when using the second frequency band, the resonance frequency of the antenna is set to the first of the frequency bands of approximately a plurality of the second frequency band . and a multiple control circuit which Ru is resonated closest third antenna is adjusted to a frequency band in the second frequency band to the first frequency band is provided. Therefore, a portable wireless communication device using two frequency bands can be configured with a size and price almost the same as a portable wireless communication device using a single frequency band.
[0021]
Preferably, the first frequency band is the 800 MHz band, the second frequency band is the 1500 MHz band , the third frequency band is the 700 MHz band, and the control circuit uses the antenna resonance when using the 800 MHz band. the frequency to 800 MHz, Ru is multiplied resonate at 1500Hz band antenna by adjusting the resonant frequency of the antenna to substantially 1 of 700MHz band half of 1500MHz band when using the 1500MHz band. The present invention is particularly suitable in this case.
[0022]
Preferably, the variable reactance element is a varicap diode. In this case, the number of parts can be reduced and the current consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a mobile phone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an impedance chart for explaining the operation of the mobile phone shown in FIG. 1;
3 is another impedance chart for explaining the operation of the mobile phone shown in FIG. 1. FIG.
4 is still another impedance chart for explaining the operation of the mobile phone shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is still another impedance chart for explaining the operation of the mobile phone shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a circuit block diagram showing a configuration of a conventional mobile phone.
[Explanation of symbols]
1,11 Small antenna, 2,12 transceiver circuit, 3 varicap diode, 4 chip inductor, 5 choke coil, 6,15 capacitor, 7 voltage generation circuit, 13 LC parallel resonance circuit, 14 inductor.
Claims (3)
前記信号の送受信を行なうためのアンテナ、
前記アンテナと結合された可変リアクタンス素子、および
前記可変リアクタンス素子のリアクタンスを制御して、前記第1の周波数帯を使用する場合は前記アンテナの共振周波数を前記第1の周波数帯にし、前記第2の周波数帯を使用する場合は前記アンテナの共振周波数を前記第2の周波数帯の略複数分の1の周波数帯のうちの前記第1の周波数帯に最も近い第3の周波数帯に調整して前記アンテナを前記第2の周波数帯で複数倍共振させる制御回路を備える、携帯無線通信機。A portable wireless communication device that transmits and receives signals using a first frequency band and a second frequency band on a higher frequency side than the first frequency band at different timings,
An antenna for transmitting and receiving the signal;
A variable reactance element coupled to the antenna; and a reactance of the variable reactance element is controlled to set the resonance frequency of the antenna to the first frequency band when the first frequency band is used, and the second frequency band If the frequency band of the antenna is used, the resonance frequency of the antenna is adjusted to a third frequency band that is closest to the first frequency band out of substantially a plurality of frequency bands of the second frequency band. a control circuit which Ru is a multiple resonance the antenna in the second frequency band, the portable wireless communication device.
前記第2の周波数帯は1500MHz帯であり、
前記第3の周波数帯は700MHz帯であり、
前記制御回路は、前記800MHz帯を使用する場合は前記アンテナの共振周波数を800MHzにし、前記1500MHz帯を使用する場合は前記アンテナの共振周波数を前記1500MHz帯の略2分の1の700MHz帯に調整して前記アンテナを1500Hz帯で倍共振させる、請求項1に記載の携帯無線通信機。The first frequency band is an 800 MHz band;
The second frequency band is a 1500 MHz band,
The third frequency band is a 700 MHz band;
The control circuit adjusts the resonance frequency of the antenna to 800 MHz when using the 800 MHz band, and adjusts the resonance frequency of the antenna to a 700 MHz band that is approximately one half of the 1500 MHz band when using the 1500 MHz band. multiplied Ru is resonated at 1500Hz band the antenna, the portable radio communication apparatus according to claim 1.
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