專利名稱:無線電用天線裝置及使用其的無線電通信設備的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及無線電用天線裝置及使用其的移動電話、汽車電話等無線電通信設備。
背景技術:
近年來,移動電話、汽車電話等無線電通信設備正在迅速地普及。這些無線電通信設備正逐年小型化。通過該小型化,除了來自天線的電波發(fā)射以外,還從無線電通信設備的無線電通信設備框體發(fā)射電波。即,整個無線電通信設備都發(fā)射電波。
從天線和無線電通信設備發(fā)射的電磁波一部分被人體吸收。發(fā)出的電波中,用比吸收率(相對吸收率){以下稱為SAR(Specific Absorption rate)}表示人體吸收電磁波的電能的比率。在這里,近幾年間,還制作了抑制SAR值的引導線(guide line),承擔使SAR值為所定的所定值以下的義務(例如,參照非專利文獻1)。例如,由于移動電話在通話時接近頭部使用,頭部對電波吸收大。尤其,由于其框體與人的耳朵或面頰接觸,故有這里的SAR最大的可能性。
圖45是將具備了已有技術的無線電用天線的無線電通信設備支撐在人體頭部時的主視圖,圖46是表示圖45的無線電通信設備的外觀的立體圖。
圖45及圖46中示出的無線電通信設備設置為鞭狀天線1112從長方體形狀的框體1111的上部向上方延伸,并設有連接上述框體1111的導體板1113,以便平行于和鞭狀天線1112側的背面相反的前面(與用戶的面部相對的面)。通過在上述框體1111上連接導體板1113,從而可以屏蔽來自該無線電通信設備的箭頭1113A或1113B所示的發(fā)射方向的電磁波中的朝向人體方向的電磁波,減輕該電波的SAR(例如,參照專利文獻1)。
(專利文獻1)特開2001-308622號公報(非專利文獻1)Niels Kuster等人,“生物體在超過300MHz的偶極天線近場內(nèi)的能量吸收機理(Energy Absorption Mechanism by Biological Bodies in the NearField of Dipole Antennas Above 300MHz)”,IEEE Transactions on Vehiculartechnology,Vol.41,No.1,pp.17-23,F(xiàn)ebruary 1992。
(非專利文獻2)社團法人無線電產(chǎn)業(yè)協(xié)會(Association of Radio Industries and Businessin Japan)出版,“便攜式無線電終端的比吸收率測定法的標準規(guī)格”,ARIBSTB-T56 Ver.2.0,2002年1月24日改版發(fā)行。
但是,已有技術的導體板1113在其形狀上有限制,不能屏蔽從無線電通信設備發(fā)射的全部電波。因此,僅屏蔽部分電波,可以說SAR降低的效果不充分。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題,其目的在于,提供一種與已有技術相比,利用極其簡單的構成就可以實質(zhì)性地相對人體屏蔽大部分從無線電通信設備發(fā)射的電波,可以大幅度降低SAR的無線電用天線裝置和使用其的無線電通信設備。
本發(fā)明之第1發(fā)明的無線電用天線裝置,是一種包括連接于收發(fā)無線電信號的無線通信電路上的天線的無線電用天線裝置,其特征在于,包括無饋電元件;負載阻抗元件,連接在上述無饋電元件與包括上述無線通信電路的無線電天線裝置的框體的接地點之間;和控制機構,在上述無線電通信設備的發(fā)送時,通過控制上述負載阻抗元件的元件值,以使在上述框體上流動的電流值在所定值以下,從而將比吸收率(SAR)控制在所定值以下。
本發(fā)明之第2發(fā)明的無線電用天線裝置,是一種包括第1和第2天線的無線電用天線裝置,其特征在于,切換機構,進行切換,以便在上述第1天線連接于設置在無線電通信設備內(nèi)且收發(fā)無線電信號的無線通信電路上時,通過上述負載阻抗元件將上述第2天線連接在包括上述無線通信電路的無線電通信設備的框體的接地點上,另一方面,在上述第2天線連接于收發(fā)無線電信號的無線通信電路上時,通過上述負載阻抗元件將上述第1天線連接在上述框體的接地點上;和控制機構,在上述無線電通信設備的發(fā)送時,通過控制上述負載阻抗元件的元件值,以使通過上述框體的電流值在所定值以下,從而將比吸收率(SAR)控制在所定值以下。
在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,還包括存儲機構,將在上述無線電通信設備的發(fā)送時使流過上述框體的電流值在所定值以下的上述負載阻抗元件的元件值存儲為表格,上述控制機構參照上述存儲機構所存儲的表格控制上述負載阻抗元件的元件值?;蛘?,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,還包括存儲機構,將在上述無線電通信設備的發(fā)送時使流過上述框體的電流值在所定值以下的上述負載阻抗元件的元件值按每個頻率存儲為表格,上述控制機構根據(jù)上述無線電通信設備的通信頻率,參照上述存儲機構所存儲的表格控制上述負載阻抗元件的元件值?;蛘?,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,還包括測定機構,在上述無線電通信設備的發(fā)送時測定通過上述框體的電流值,上述控制機構根據(jù)上述測定過的電流值控制上述負載阻抗元件的元件值,以使通過上述框體的電流值在所定值以下。
另外,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,上述負載阻抗元件包括具有互不相同的元件值的多個阻抗元件;和通過選擇性地切換上述多個阻抗元件中的一個,而使得上述負載阻抗元件的元件值變化的開關元件。或者,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,上述負載阻抗元件具有能改變元件值的阻抗元件,通過使能改變上述元件值的阻抗元件的元件值變化,而使上述負載阻抗元件的元件值變化?;蛘?,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,上述負載阻抗元件具有包含可變電容二極管的阻抗電路,通過使施加在上述可變電容二極管上的反向偏置電壓變化,而使上述阻抗電路的阻抗值變化,從而使得上述負載阻抗元件的元件值變化。
再有,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,還包括檢測出人體接近上述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器,在由上述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近上述無線電通信設備,且在上述無線電通信設備的發(fā)送時,控制上述負載阻抗元件的元件值,使得通過上述框體的電流值在所定值以下。或者,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,還包括檢測出人體接近上述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器;和測定人體接觸了上述無線電通信設備的框體時的體溫的溫度傳感器,在由上述溫度傳感器測定的體溫在所定值以上,由上述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近上述無線電通信設備,且在上述無線電通信設備的發(fā)送時,控制上述負載阻抗元件的元件值,以使通過上述框體的電流值在所定值以下。或者,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,還包括檢測出人體接近上述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器;和測定人體接觸了上述無線電通信設備的框體時的應力的接觸傳感器,由上述接觸傳感器測定的應力在所定值以上,由上述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近上述無線電通信設備,且在上述無線電通信設備的發(fā)送時,控制上述負載阻抗元件的元件值,以使通過上述框體的電流值在所定值以下。再有,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,還包括檢測出人體接近上述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器;和測定人體接觸了上述無線電通信設備的框體時的應力的接觸傳感器,以及測定人體接觸了上述無線電通信設備的框體時的體溫的溫度傳感器,在由上述溫度傳感器測定的體溫在所定值以上,由上述接觸傳感器測定的應力在所定值以上,由上述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近上述無線電通信設備,且在上述無線電通信設備的發(fā)送時,控制上述負載阻抗元件的元件值,以使通過上述框體的電流值在所定值以下。
還有,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,上述天線是單極天線或螺旋形天線,上述無饋電元件為導體板?;蛘?,在上述無線電用天線裝置中,其特征在于,上述第1天線為單極天線或螺旋形天線,上述第2天線為平面天線或反F型天線。
本發(fā)明之第3發(fā)明的無線電通信設備,其特征在于,包括上述無線電用天線裝置;和與上述天線或者第1天線或第2天線連接且收發(fā)無線電信號的無線通信電路。在這里,上述無線電通信設備是便攜式無線電通信設備。
因此,根據(jù)本發(fā)明的無線電用天線裝置及使用其的無線電通信設備,與已有技術相比,利用極其簡單的構成就可以相對人體屏蔽大部分從無線電通信設備發(fā)射的電波,可以大幅度降低SAR。
圖1是表示具備了本發(fā)明的第1實施方式的無線電用天線裝置的無線電通信設備的構成的框圖。
圖2是表示在從半波偶極天線20發(fā)射的電波的附近電磁場中,相對半波偶極天線20的縱向方向的位置之標準化磁場的平方值與標準化比吸收率(SAR)的關系的曲線圖。
圖3是第1實施方式的發(fā)送頻率f=900MHz的無線電通信設備模型的立體圖。
圖4是表示圖3的無線電通信設備模型的饋電點Q附近產(chǎn)生的電流的剖視圖。
圖5是表示在發(fā)送頻率f=900MHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,改變連接著圖3的無饋電元件13的負載阻抗元件14的電抗值X時,通過無線電通信設備的框體11的最大電流值的曲線圖。
圖6是表示在發(fā)送頻率f=900MHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,改變連接著圖3的無饋電元件13的負載阻抗元件14的電抗值X時,流過無線電通信設備的框體11上的A點的電流值的曲線圖。
圖7(a)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第1實施例的負載阻抗元件14a的構成的電路圖,(b)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第2實施例的負載阻抗元件14b的構成的電路圖,(c)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第3實施例的負載阻抗元件14c的構成的電路圖,(d)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第四實施例的負載阻抗元件14d的構成的電路圖。
圖8是表示具備了作為本發(fā)明的第2實施方式的無線電用天線裝置之無線電通信設備的構成的框圖。
圖9是表示具備了作為本發(fā)明的第3實施方式的無線電用天線裝置之無線電通信設備的構成的框圖。
圖10(a)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第1實施例的負載阻抗元件51a的構成的電路圖,(b)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第2實施例的負載阻抗元件51b的構成的電路圖,(c)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第3實施例的負載阻抗元件51c的構成的電路圖,(d)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第4實施例的負載阻抗元件51d的構成的電路圖。
圖11是表示具備了作為本發(fā)明的第4實施方式的無線電用天線裝置之無線電通信設備的構成的框圖。
圖12是表示具備了作為本發(fā)明的第4實施方式的變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖。
圖13是第4實施方式的發(fā)送頻率f=1.5GHz的無線電通信設備模型的立體圖。
圖14是表示在發(fā)送頻率f=900MHz及1.5GHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,改變連接著圖11或圖13的無饋電元件13的負載阻抗元件51的電抗值X時,通過無線電通信設備的框體11的最大電流值的曲線圖。
圖15是表示發(fā)送頻率f=900MHz及1.5GHz的發(fā)送信號在發(fā)送時,改變連接著圖11或圖13的無饋電元件13的負載阻抗元件51的電抗值X時,流過無線電通信設備的框體11上的A點的電流值的曲線圖。
圖16是表示具備了作為本發(fā)明的第5實施方式的無線電用天線裝置之無線電通信設備的構成的框圖。
圖17是表示具備了作為本發(fā)明的第5實施方式的變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖。
圖18是表示相對測定完來自圖16的無線電通信設備的發(fā)射圖案時的無線電通信設備而設置的XYZ坐標系的方向的立體圖。
圖19是表示在圖16的無線電通信設備中,改變連接著圖16的無饋電元件13的負載阻抗元件51的電抗值X時的水平面的平均增益的曲線圖。
圖20(a)是表示作為測定完來自圖16的無線電通信設備的發(fā)射圖案時的實驗結果的XY平面的發(fā)射圖案的平面圖,(b)是表示作為該實驗結果的YZ平面的發(fā)射圖案的平面圖,(c)是表示作為該實驗結果的ZX平面的發(fā)射圖案的平面圖。
圖21是表示具備了作為本發(fā)明的第1變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖。
圖22是表示具備了作為本發(fā)明的第2變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖。
圖23是本發(fā)明的第1實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的上側框體102上安裝了傳感器111時的主視圖。
圖24是圖23的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖25是本發(fā)明的第2實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的下側框體103上安裝了傳感器111時的主視圖。
圖26是圖25的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖27是本發(fā)明的第3實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的鉸接部104上安裝了傳感器111時的主視圖。
圖28是圖27的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖29是本發(fā)明的第4實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112上安裝了傳感器111時的主視圖。
圖30是圖29的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖31是本發(fā)明的第5實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112上安裝了傳感器111時的主視圖。
圖32是圖31的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖33是本發(fā)明的第6實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的上側框體102的音孔部106周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。
圖34是圖33的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖35是本發(fā)明的第7實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的下側框體103的麥克風107周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。
圖36是圖35的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖37是本發(fā)明的第8實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的鉸接部104上安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。
圖38是圖37的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖39是本發(fā)明的第9實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112的音孔部106周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。
圖40是圖39的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖41是本發(fā)明的第10實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112的麥克風107周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。
圖42是圖41的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。
圖43是用來說明使用磁場檢測用探針201檢測通過上述框體102的電流I的方法的剖視圖。
圖44是用來說明使用磁場檢測用微小偶極子202檢測通過上述框體102的電流I的方法的剖視圖。
圖45是將具備了已有技術的無線電用天線的無線電通信設備支撐在人體頭部時的主視圖。
圖46是表示圖45的無線電通信設備的外觀的立體圖。
圖中11-框體,12-鞭狀天線,13-無饋電元件,14、14a、14b、14c、14d、31、41、51、51a、51b、51c、51d、71、72、73、74-負載阻抗元件,15-無線通信電路,16-循環(huán)器,17-無線電發(fā)射機電路,18-無線電接收機電路,19-短路線,20-半波偶極天線,21、22-天線元件,23-平面天線,25-饋電電纜,30、32、42-開關,52、62-切換開關,60、60a、70、70a-控制器,61-表格存儲器,71s-人體接近檢測傳感器,81、91-螺旋形天線,90-天線裝置,92-鞭狀天線,93-電絕緣部,95-接點,102-上側框體,102a-上側第1框體部,102b-上側第2框體部,103-下側框體,104-鉸接部,105-液晶顯示器,106-音孔部,107-麥克風,108、109-螺栓,110-螺孔部,111、113-傳感器,112-框體,112a-表面,112b-背面,115-鍵區(qū),201-磁場檢測用探針,202-磁場檢測用微小偶極子,C1、C2、C3、C11、C12-電容器,D1、D2、D3、D4-可變電容二極管,L1、L2、L3、L11、L12-電感,Q-饋電點,T1、T2-端子。
具體實施例方式
以下參照
本發(fā)明的實施方式。而且,對于相同的構成要素,附加相同的符號。
(第1實施方式)圖1是表示具備了作為本發(fā)明的第1實施方式的無線電用天線裝置的無線電通信設備的構成的框圖。
在圖1中,設于無線電通信設備的框體11內(nèi)的無線通信電路15構成為包括無線電發(fā)射機電路17、無線電接收機電路18和用來將1個(1/4)波長鞭狀天線12在兩個電路17、18間共用的循環(huán)器16。在這里,無線電發(fā)射機電路17對輸入的聲音信號或數(shù)據(jù)信號執(zhí)行調(diào)制、高頻變換、功率放大等處理,產(chǎn)生無線電發(fā)送信號,該無線電發(fā)送信號經(jīng)循環(huán)器16、饋電電纜25和饋電點Q輸出到鞭狀天線12,該無線電發(fā)送信號的電波從鞭狀天線12發(fā)射。另外,鞭狀天線12接收到的無線電接收信號經(jīng)饋電點Q、饋電電纜25及循環(huán)器16輸入到無線電接收機電路18,進行低噪音放大、低頻變換、解調(diào)等處理。
另一方面,在該框體11內(nèi),設置無饋電元件13及負載阻抗元件14。在這里,無饋電元件13例如是矩形的平板導體板,相對框體11的前面(與作為用戶的人的頭部相對的面)例如平行且相鄰設置,以使其與框體11電磁耦合。該無饋電元件13連接在負載阻抗元件14上,同時通過該負載阻抗元件14與框體11連接并接地。
圖2是表示在從作為實驗測定天線的半波偶極天線20發(fā)射的電波的附近電磁場中,相對半波偶極天線20的縱向方向的位置之標準化磁場的平方值與標準化比吸收率(SAR)的關系的曲線圖。在圖2中,來自無線電發(fā)射機電路17的發(fā)送信號,是饋電到由2根天線元件21、22構成的半波偶極天線20上,使用磁場探針檢測此時的附近磁場,同時使用電場探針并利用公知的電場探針法(例如,參照非專利文獻2)測定附近電場,通過使用下式計算而測定出的。
式1SAR=(σ·E2)/ρ這里,SAR單位為W/kg,σ是人體組織(電介質(zhì))的導電率,E是相對人體的電場強度,ρ是人體組織(電介質(zhì))的比重。
從圖2可知,附近磁場的平方值H2與SAR的分布大致相同。由此,可知附近磁場的平方值H2與SAR互成比例。另外,由于公知附近磁場H與天線電流成正比,故電流的平方值與SAR成正比。即,通過使電流的分布變化,從而能夠使SAR變化。
但是,從鞭狀天線12發(fā)射電波時,在該無線電通信設備的框體11上,如圖3所示,朝向框體11的上部的饋電點Q流過框體電流。因此,本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)利用如下方法可以進行通過降低通過無線電通信設備的框體11的電流或使電流分布分散、降低局部的最大值,從而降低SAR。為了改變通過無線電通信設備的框體11的電流,如圖1所示,在無線電通信設備內(nèi)設置無饋電元件13。無饋電元件13通過負載阻抗元件14,與框體11連接并接地,通過改變該負載阻抗元件14的阻抗值可改變流過框體11的電流值。由此,可以抑制通過框體11的電流分布局部變大,可以降低SAR。
圖3是第1實施方式的發(fā)送頻率f=900MHz的無線電通信設備模型的立體圖,圖4是表示在圖3的無線電通信設備模型的饋電點Q附近產(chǎn)生的電流的剖視圖。
在圖3中,鞭狀天線12設置為從框體11上面的面前角部(接近背面的一側)向上方延伸,在該角部具有饋電點Q。另外,作為屏蔽用的矩形導體板的無饋電元件13與框體11的前面的上部相對且靠近設置,從該無饋電元件13的上邊的一點經(jīng)負載阻抗元件14連接到框體11的前面上部,同時從該無饋電元件13的上邊的另一點經(jīng)短路線19,與框體11的前面上部連接并接地。
在圖3的無線電通信設備模型的實施方式中,鞭狀天線12是單極天線,由全長83mm的金屬線構成。無饋電元件13是35mm×60mm的金屬平板,由短路線19與框體11短路并接地。該實施方式是900MHz用的移動電話的模型。與發(fā)射源的距離越遠,則SAR越急劇減小。相反,在與人體接觸的地方,SAR增大,即使在電流密度并非最大的情況下,SAR也有可能最大。在這里,在該實施方式中,將通話時與人體面頰接觸的點作為A點(參照圖3),并對其調(diào)查電流值。饋電點Q的框體電流和饋電電流如圖4所示地流動。
圖5是表示在發(fā)送頻率f=850、900、950MHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,改變連接著圖3的無饋電元件13的負載阻抗元件14的電抗值X時,通過無線電通信設備的框體11的最大電流值的曲線圖,在圖5、圖6、圖14和圖15的曲線圖中,作為一個例子,表示向單極天線饋電,將負載阻抗元件連接在反F型板狀天線上的情況下向單極天線施加1W功率時的電流值。
圖5中,在f=900MHz,使電抗值X從-200變化到200Ω為止的情況下,從圖5可知,電抗值X為0Ω時最大電流值變得最大,隨著遠離0Ω,電流最大值下降。此時,為了使最大電流值在10mA以下,優(yōu)選使電抗值X為X<-25Ω或X>20Ω。再有,可以知道通過改變頻率f,從而電流變?yōu)樽畲蟮呢撦d阻抗元件也變化。然而,可知若負載阻抗元件的絕對值增大,則電流降低。即,|Z|>100[Ω]時,可以在全部的頻率下實現(xiàn)8mA以下的電流。
圖6是表示在發(fā)送頻率f=850、900、950MHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,改變連接著圖3的無饋電元件13的負載阻抗元件14的電抗值X時,流過無線電通信設備的框體11上的A點的電流值的曲線圖。在圖6的曲線圖中,表示圖3的通話時與面頰接觸的框體11上的A點的電流變化,此時,f=900MHz,為了使A點的電流值例如在2mA(閾值)以下,優(yōu)選電抗值X為5Ω<X<50Ω。從圖5和圖6可知,若使電抗值X為20Ω~50Ω,則最大電流值和圖3的A點的局部電流減小,可以整體地將SAR抑制為小,為所定值以下??芍ㄟ^改變頻率f,電流變?yōu)樽钚〉呢撦d阻抗元件也變化。但是,可知若負載阻抗元件的絕對值增大,則電流降低。即,Z>-j50[Ω]時,可以在全部頻率下實現(xiàn)1mA以下的電流。另外,從圖5和圖6可知,Z>j100[Ω]時,最大電流在8mA以下,放置在A點,則實現(xiàn)1mA以下的電流。
在本實施方式中,根據(jù)圖5,預先按每個頻率在圖11的表格存儲器61內(nèi)存儲使框體11上流動的最大電流值在所定閾值以下的負載阻抗元件的電抗值,優(yōu)選根據(jù)使用的頻率,調(diào)整電抗值。另外,根據(jù)圖6,預先按每個頻率在圖11的表格存儲器61內(nèi)存儲使流過框體11上的A點(與人體最接近位置的點的一例)的最大電流值在所定閾值以下的負載阻抗元件的電抗值,優(yōu)選根據(jù)使用的頻率調(diào)整電抗值。作為這些變形例,可以采用后述的電流檢測方法實測流過框體11的所定點(例如A點)的電流,根據(jù)測定完的電流值控制負載阻抗元件的電抗值,以使該電流值在所定閾值以下。
在以上的實施方式中,雖然使用了由矩形形狀的平板導體構成的無饋電元件13,但本發(fā)明并未限于此,作為無饋電元件,可以使用線狀導體或相對矩形形狀的平板導體形成插槽的導體板等,由此,可以得到與上述無饋電元件13相同的作用效果。
圖7(a)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第1實施例的負載阻抗元件14a的構成的電路圖,圖7(b)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第2實施例的負載阻抗元件14b的構成的電路圖,圖7(c)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第3實施例的負載阻抗元件14c的構成的電路圖,圖7(d)是表示作為圖1的負載阻抗元件14的第4實施例的負載阻抗元件14d的構成的電路圖。即,圖1或圖3的負載阻抗元件14可以是圖7(a)~圖7(d)所示的負載阻抗元件14a、14b、14c、14d。
在這里,將電抗值X設為正值時,如圖7(a)所示,在連接圖1的無饋電元件13的端子T1與框體接地點之間,通過串聯(lián)連接接地點的電感L1構成負載阻抗元件14a并將其插入。將電抗值X設為負時,如圖7(b)所示,在連接圖1的無饋電元件13的端子T1與框體接地點之間,通過串聯(lián)連接接地點的電容器C1構成負載阻抗元件14b并將其插入。另外,如圖7(c)所示,在連接圖1的無饋電元件13的端子T1與框體接地點之間,通過電容器C2與電感L2的串聯(lián)電路構成負載阻抗元件14c并將其插入。還有,如圖7(d)所示,在連接圖1的無饋電元件13的端子T1與框體接地點之間,通過電容器C3與電感L3的并聯(lián)電路構成負載阻抗元件14d并將其插入。在這里,這些電感L1、L2、L3例如可由片形電感、或例如蛇(meander)形的導體線等構成。再有,這些電容器C1、C2、C3可由片形電容器、或平行平板電容器、MIM電容器等構成。通過采用前者的片形電感和片形電容器,可以將無線電通信設備大幅度地小型化。
還有,作為負載阻抗元件14,也可以利用作為接地側的一端短路或開路的分布常數(shù)線路的例如同軸線路的分布常數(shù)線路。此時,也可依賴于其終端條件或線路長度變更設定阻抗,可以與圖7(a)~(d)的各負載阻抗元件14a~14d同樣,得到變更電抗值X等的同樣效果。此外,作為分布常數(shù)線路,可以利用微波帶狀線路來替代同軸線路。這種情況下,可以形成于移動電話等無線電通信設備的基板上。根據(jù)如此構成,具有可以實現(xiàn)無線電通信設備的部件數(shù)減少和小型薄型化的特有效果。
(第2實施方式)圖8是表示具有作為本發(fā)明的第2實施方式的無線電用天線裝置的無線電通信設備的構成的框圖。如圖8所示,第2實施方式的無線電通信設備包括從框體11的上部向上方延伸的鞭狀天線12和設于框體11內(nèi)的平面天線23,這兩個天線12、23構成空間分集。
在圖8中,在框體11內(nèi)設置了平面天線23及兩個負載阻抗元件31、41。在這里,平面天線23例如是矩形的平板導體板,相對框體11的前面(與作為用戶的人的頭部對應的面)例如是平行的,且接近設置,以使其與框體11電磁耦合。
在圖8的無線電通信設備中,開關30切換到接點a側時,來自無線電通信設備的框體11內(nèi)設置的無線通信電路15的無線電發(fā)送信號經(jīng)開關30的接點a側、饋電電纜25及饋電點Q輸出到(1/4)波長鞭狀天線12后,從鞭狀天線12發(fā)射出無線電發(fā)送信號的電波。在這里,饋電點Q通過開關32及負載阻抗元件31相對框體11接地。開關30切換到接點b側時,來自無線通信電路15的無線電發(fā)送信號經(jīng)開關30的接點b側輸出到平面天線23后,從該平面天線23發(fā)射出無線電發(fā)送信號的電波。在這里,平面天線23通過開關42及負載阻抗元件41相對框體11接地。
在如上所述構成的無線電通信設備中,例如在用鞭狀天線12接收到的接收信號的強度比用平面天線23接收到的接收信號的強度還大的情況下,開關30切換到接點a側,利用鞭狀天線12收發(fā)無線電信號。此時,通過斷開開關32、接通開關42,平面天線23從無線通信電路15電切離,同時經(jīng)開關42及負載阻抗元件41接地。這種情況下,平面天線23與第1實施方式的無饋電元件13同樣地動作,設定負載阻抗元件41的電抗值X,以便與第1實施方式同樣,減小通過該無線電通信設備的框體11的電流,減小該框體11的前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。在這里,優(yōu)選將該無線電通信設備的框體11上流動的電流設定為實質(zhì)上的最小值,將SAR設定為最小值。
另一方面,例如在用平面天線23接收到的接收信號的強度比用鞭狀天線12接收到的接收信號的強度還大的情況下,開關30切換到接點b側,利用平面天線23收發(fā)無線電信號。此時,通過接通開關32、斷開開關42,鞭狀天線12從無線通信電路15電切離,同時通過開關32及負載阻抗元件31接地。這種情況下,鞭狀天線12與第1實施方式的無饋電元件13同樣地動作,設定負載阻抗元件31的電抗值X,以便與第1實施方式同樣,減小通過該無線電通信設備的框體11的電流,減小該框體11的前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。
在以上的第2實施方式中,作為各負載阻抗元件31、41,例如可以利用圖7(a)~圖7(d)所示的負載阻抗元件14a~14d。作為負載阻抗元件31、41,也可以利用作為接地側的一端短路或開路的分布常數(shù)線路的例如同軸線路的分布常數(shù)線路。此時,也可以依賴于其終端條件或線路長度變更設定阻抗,與圖7(a)~(d)的各負載阻抗元件14a~14d同樣,可以得到變更電抗值X等同樣效果。此外,作為分布常數(shù)線路,可以使用微波帶狀線路來替代同軸線路。這種情況下,可以形成于移動電話等無線電通信設備的基板上。利用如此構成,具有可以實現(xiàn)無線電通信設備的部件數(shù)的減少和小型薄型化的特有效果。
在如上構成的第2實施方式的無線電通信設備中,可以利用兩根天線12、23以空間分集方式收發(fā)無線電信號,同時具有與第1實施方式的無線電通信設備同樣的作用效果。
在以上的實施方式中,雖然備有鞭狀天線12和平面天線23,但本發(fā)明并未限于此,平面天線23可以由鞭狀天線或反F型天線等構成,鞭狀天線12可以由平面天線或反F型天線等構成。
(第3實施方式)圖9是表示具備了作為本發(fā)明的第3實施方式的無線電用天線裝置之無線電通信設備的構成的框圖。如圖9所示,第2實施方式的無線電通信設備的特征在于,包括從框體11的上部向上方延伸的鞭狀天線12和設于框體11內(nèi)的平面天線23,這兩根天線12、23構成空間分集,同時,用可改變電抗值X的1個負載阻抗元件51和一個切換開關52替代圖8的第2實施方式的兩個負載阻抗元件31、41和兩個開關32、42。
在圖9中,在框體11內(nèi)設置平面天線23和1個負載阻抗元件51。在這里,平面天線23例如是矩形的平板導體板,相對框體11的前面(與作為用戶的人的頭部對應的面)例如是平行的,且接近設置,以使其與框體11電磁耦合。
在圖9的無線電通信設備中,例如在用鞭狀天線12接收到的接收信號的強度比用平面天線23接收到的接收信號的強度還大的情況下,開關30切換到接點a側,隨之聯(lián)動的是,切換開關52切換到接點b側。此時,來自設于無線電通信設備的框體11內(nèi)的無線通信電路15的無線電發(fā)送信號經(jīng)開關30的接點a側、饋電電纜25及饋電點Q輸出到(1/4)波長鞭狀天線12后,從鞭狀天線12發(fā)射出無線電發(fā)送信號的電波。平面天線23通過切換開關52的接點b側及負載阻抗元件51接地。這種情況下,平面天線23與第1實施方式的無饋電元件13同樣地動作,設定負載阻抗元件51的電抗值X,以便與第1實施方式同樣,減小通過該無線電通信設備的框體11的電流,減小該框體11的前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。
另一方面,例如在用平面天線23到接收的接收信號的強度比用鞭狀天線12接收到的接收信號的強度還大的情況下,開關30切換到接點b側,隨之聯(lián)動的是,切換開關52切換到接點a側。此時,來自設于無線電通信設備的框體11內(nèi)的無線通信電路15的無線電發(fā)送信號經(jīng)開關30的接點b側輸出到平面天線23之后,從該平面天線23發(fā)射出無線電發(fā)送信號的電波。鞭狀天線12通過切換開關52的接點a側及負載阻抗元件51接地。這種情況下,鞭狀天線12與第1實施方式的無饋電元件13同樣地動作,設定負載阻抗元件51的電抗值X,以便與第1實施方式同樣,減小通過該無線電通信設備的框體11的電流,減小該框體11的前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。
圖10(a)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第1實施例的負載阻抗元件51a的構成的電路圖,圖10(b)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第2實施例的負載阻抗元件51b的構成的電路圖,圖10(c)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第3實施例的負載阻抗元件51c的構成的電路圖,圖10(d)是表示作為圖9的負載阻抗元件51的第4實施例的負載阻抗元件51d的構成的電路圖。即,圖9的負載阻抗元件51可以是圖10(a)~圖10(d)所示的負載阻抗元件51a、51b、51c、51d。
在這里,如圖10(a)所示,在連接圖9的切換開關52的公共端子的端子T2與框體接地點之間,由電感L11及可變電容二極管D1的串聯(lián)電路構成負載阻抗元件51a并將其插入。如圖10(b)所示,在連接圖9的切換開關52的公共端子的端子T2與框體接地點之間,由電感L12和可變電容二極管D2的并聯(lián)電路構成負載阻抗元件51b并將其插入。另外,如圖10(c)所示,在連接圖9的切換開關52的公共端子的端子T2與框體接地點之間,由電容器C11與可變電容二極管D3的并聯(lián)電路構成負載阻抗元件51c并將其插入。還有,如圖10(d)所示,在連接圖9的切換開關52的公共端子的端子T2與框體接地點之間,通過電容器C12與可變電容二極管D4的串聯(lián)電路構成負載阻抗元件51d并將其插入。
在圖10(a)~圖10(d)的各實施方式中,通過改變對各可變電容二極管D1、D2、D3、D4施加的反向偏置電壓,可以改變各可變電容二極管D1、D2、D3、D4的電容值。這些變化控制例如可以利用后述的圖11的控制器60來執(zhí)行。在與控制器60連接的表格存儲器61內(nèi),按每個頻率預先存儲可以將SAR降低到所定閾值以下的負載阻抗元件的電抗值,控制器60參照表格存儲器60內(nèi)的數(shù)據(jù),根據(jù)使用頻率改變各可變電容二極管D1、D2、D3、D4的電容值,通過設定負載阻抗元件51的電抗值X,以便與第1實施方式同樣,減小通過該無線電通信設備的框體11的電流,減小該框體11的前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。
在這里,通過增大對各可變電容二極管D1、D2、D3、D4施加的反向偏置電壓的變化幅度,從而可以增大各可變電容二極管D1、D2、D3、D4的電容值的變化幅度,也可以增大負載阻抗元件51a~51d的電抗值X的變化幅度。另一方面,通過減小對各可變電容二極管D1、D2、D3、D4施加的反向偏置電壓的變化幅度,從而可以減小各可變電容二極管D1、D2、D3、D4的電容值的變化幅度,也可以減小負載阻抗元件51a~51d的電抗值X的變化幅度。
另外,作為負載阻抗元件51,可以利用作為接地側的一端短路或開路的分布常數(shù)線路的例如同軸線路的分布常數(shù)線路。此時,可依賴于其終端條件或線路長度變更設定阻抗,與圖10(a)~圖10(d)的各負載阻抗元件51a~51d同樣,得到變更電抗值X等同樣效果。此外,作為分布常數(shù)線路,可以利用微波帶狀線路來替代同軸線路。這種情況下,可以形成于移動電話等無線電通信設備的基板上。利用如此構成,具有可以實現(xiàn)無線電通信設備的部件數(shù)的減少和小型薄型化的特有效果。
在如上構成的第3實施方式的無線電通信設備中,可以用兩個天線12、23以空間分集方式收發(fā)無線電信號,同時具有與第1實施方式的無線電通信設備同樣的作用效果。
在以上的實施方式中,雖然使用可變電容二極管D1、D2、D3、D4,但本發(fā)明并未限于此,也可以使用可變電容器、可變電感等能夠改變元件值的阻抗元件。
(第4實施方式)圖11是表示具備了作為本發(fā)明的第4實施方式的無線電用天線裝置之無線電通信設備的構成的框圖。該第4實施方式的無線電通信設備與圖1的第1實施方式的無線電通信設備相比,不同之處在于以下幾點。
(1)替代負載阻抗元件14,具備可以改變電抗值X的圖9的負載阻抗元件51。
(2)由控制器60控制上述負載阻抗元件51的電抗值X。
在這里,負載阻抗元件51如圖10所示,是包含可變電容二極管D1、D2、D3、D4的阻抗元件,其電抗值X由控制器60控制??刂破?0通過調(diào)整設定施加在可變電容二極管D1、D2、D3、D4上的反向偏置電壓(即,其電容值),以便與第1實施方式同樣,減小通過該無線電通信設備的框體11的電流,設定為減小框體11前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。
圖12是表示具備了作為本發(fā)明的第4實施方式的變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖,其他構成(框體11、鞭狀天線12及無線通信電路15)與圖11相同。該變形例與圖11的第四實施方式相比,有以下幾點不同。
(1)替代負載阻抗元件51,包括具有彼此不同的固定阻抗值Z1、Z2、Z3、Z4的4個負載阻抗元件71、72、73、74及切換開關62。
(2)替代控制器60,具備了連接表格存儲器61的控制器60a。
在圖12中,切換開關62具有4個接點a、b、c、d及公共端子,由控制器60a控制,其公共端子連接4個接點a、b、c、d中的任意一個接點。在這里,切換開關62的接點a經(jīng)負載阻抗元件71接地,切換開關62的接點b經(jīng)負載阻抗元件72接地,切換開關62的接點c經(jīng)負載阻抗元件73接地,切換開關62的接點d經(jīng)負載阻抗元件74接地。
在如上所述構成的無線電通信設備的電路中,將切換開關62切換到接點a時,平面天線23經(jīng)切換開關62的接點a及負載阻抗元件71接地。另外,將切換開關62切換到接點b時,平面天線23經(jīng)切換開關62的接點b及負載阻抗元件72接地。將切換開關62切換到接點c時,平面天線23經(jīng)切換開關62的接點c及負載阻抗元件73接地。將切換開關62切換到接點d時,平面天線23經(jīng)切換開關62的接點d及負載阻抗元件74接地。這些負載阻抗元件71、72、73、74的切換控制,與第1實施方式同樣,通過由控制器60a參照表格存儲器61內(nèi)的表格,選擇性地切換使通過該無線電通信設備的框體11的電流減小的1個負載阻抗元件(71~74之一,實際上優(yōu)選是最小電流值),并設定為減小框體11前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。
在圖12的變形例的無線電通信設備的電路中,雖然備有4個負載阻抗元件71~74,但本發(fā)明并未限于此,也可以包括多個負載阻抗元件。
圖13是第4實施方式的發(fā)送頻率f=1.5GHz的無線電通信設備模型的立體圖。在該無線電通信設備模型中,鞭狀天線12與圖3的無線電通信設備模型同樣,設定為從框體11的上面的面前角部(接近背面的一側)向上方延伸,在該角部具有饋電點Q。作為屏蔽用的矩形導體板的無饋電元件13與框體11的前面的上部相對且鄰近設置,從該無饋電元件13的上邊的一點經(jīng)負載阻抗元件51連接到框體11的前面上部,同時從該無饋電元件13的上邊的另一點經(jīng)短路線19連接到框體11的前面上部并接地。在這里,作為單極天線的鞭狀天線由50mm的金屬線構成,無饋電元件13使用35mm×60mm的金屬平板。
圖14是表示在發(fā)送頻率f=900MHz及1.5GHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,改變連接著圖11或圖13的無饋電元件13的負載阻抗元件51的電抗值X時,通過無線電通信設備的框體11的最大電流值的曲線圖。從圖14可知,在發(fā)送頻率f=900MHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,在電抗值X約為-20Ω時最大電流值變?yōu)樽畲?,電抗值X在+100Ω或以上或-100Ω或以下時,最大電流值約為5mA以下。另一方面,在發(fā)送頻率f=1.5GHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,即便電抗值X變化,最大電流值在-230~200Ω的范圍內(nèi)的變化量也較小,而且,在6mA以下,電抗值X的設定值可以為-230~200Ω范圍內(nèi)的任意值。
圖15是表示在發(fā)送頻率f=900MHz及1.5GHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,改變連接著圖11或圖13的無饋電元件13的負載阻抗元件51的電抗值X時,流過無線電通信設備的框體11上的A點的電流值的曲線圖。從圖14可知,在發(fā)送頻率f=1.5GHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,使A點的電流值最小的電抗值X為-180Ω。另一方面,在發(fā)送頻率f=900MHz的發(fā)送信號的發(fā)送時,A點的電流值在電抗值X為-30Ω時最大,在電抗值X為20Ω時最小。因此,可知若發(fā)送頻率f變化,則使通過無線電通信設備的框體11的電流變?yōu)樽钚〉碾娍怪礨也變化。而且,無饋電元件13設于無線電通信設備的框體11的內(nèi)側或外側,更優(yōu)選的是,為了減少人體的影響,如圖15及圖18所示,設于和接觸人體的面相對側的框體的面的附近。
因此,在以多個頻率動作的無線電通信設備中,根據(jù)圖11或圖12所示的電路構成,在發(fā)送頻率變化時,由控制器60、60a控制負載阻抗元件51,可以設定其電抗值X,以使通過無線電通信設備的框體11的電流值減小,優(yōu)選實際上為最小值。因此,通過設定為減小框體11的前面的附近磁場,從而可以大幅度地降低SAR。具體說,例如構成為根據(jù)動作頻率,利用實驗預先求出A點的電流值為最小的電抗值X并存儲在表格存儲器61內(nèi),控制器60、60a根據(jù)來自控制整個無線電通信設備的控制器(圖中未示出)的動作頻率信息,參照該表格存儲器61進行控制,以使負載阻抗元件51的電抗值X實際上為A點的最小電流值,從而降低SAR。
(第5實施方式)圖16是表示具備了作為本發(fā)明的第5實施方式的無線電用天線裝置之無線電通信設備的構成的框圖。該第五實施方式的無線電通信設備與圖11的第4實施方式的無線電通信設備相比,有以下幾點不同。
(1)替代控制器60,而具備連接表格存儲器61的控制器70。
(2)將人體接近檢測傳感器71s連接在控制器70上。
在圖16中,人體接近檢測傳感器71s,例如為利用紅外線檢測出人體是否接近的部件,從該傳感器71s向人體發(fā)射紅外線,通過檢測其反射波,而根據(jù)到人體的距離或反射波的強度來檢測人體的接近。在人體例如以約10mm以下的距離接近無線電通信設備的框體11時,人體接近檢測傳感器71s檢測出該人體的接近,將該檢測信號輸出到控制器70??刂破?0應答該檢測信號,開始負載阻抗元件51的控制處理,參照表格存儲器61內(nèi)的控制數(shù)據(jù)控制負載阻抗元件51的電抗值X,以使通過該無線電通信設備的框體11的A點的電流值減小,降低SAR。
圖17是表示具備了作為本發(fā)明的第5實施方式的變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖。該變形例是將圖16的人體接近檢測傳感器71s應用于圖12的無線電通信設備內(nèi)。在圖17中,控制器70a應答來自人體接近檢測傳感器71s的檢測信號,開始選擇性地切換負載阻抗元件71~74的開關62的控制處理,參照表格存儲器61內(nèi)的控制數(shù)據(jù)選擇使通過該無線電通信設備的框體11的A點的電流值減小的1個負載阻抗元件(71~74中的1個),由此,減小通過該無線電通信設備的框體11的A點的電流值,優(yōu)選使其為最小值,大幅度地降低SAR。
圖18是表示測定來自圖16的無線電通信設備的發(fā)射圖案時的相對無線電通信設備而設置的XYZ坐標系的方向的立體圖,在圖18中,垂直于該無線電通信設備的前面(有鍵盤、麥克風、揚聲器用音孔部的前面)的方向且朝向人體的方向為X方向,該前面的橫方向或水平方向為Y方向,鞭狀天線12的縱向方向且朝向上方的方向為Z方向。
圖19是表示在圖16的無線電通信設備中,改變了連接著圖16的無饋電元件13的負載阻抗元件51的電抗值X時的水平面的平均增益的曲線圖。在這里,所謂平均增益是指全部方位角的平均增益。從圖19可知,若負載阻抗元件51的電抗值X變化,則發(fā)射平均增益也變化。該發(fā)射平均增益比1dBi還大的電抗值X是X>40Ω或X<-100Ω時。另一方面,在圖5的最大電流值和圖6的局部A點的電流中,電抗值X為20~50Ω時,最大電流值和局部電流值減小??芍谠撾娍怪档姆秶鷥?nèi),圖19的平均增益比1dBi還大是在電抗值X為50Ω時。
圖20(a)是表示作為測定來自圖16的無線電通信設備的發(fā)射圖案時的實驗結果的XY平面的發(fā)射圖案的平面圖,圖20(b)是表示作為該實驗結果的YZ平面的發(fā)射圖案的平面圖,圖20(c)是表示作為該實驗結果的ZX平面的發(fā)射圖案的平面圖。在圖20的各圖中,Pθ表示與天線的縱向方向偏離的角度θ相關的發(fā)射相對增益(以半波偶極天線為基準)的θ成分,Pφ是包含天線的縱向方向的平面上的方位角的角度φ相關的發(fā)射相對增益(以半波偶極天線為基準)的φ成分。
在圖20的發(fā)射圖案的測定時,負載阻抗元件51的電抗值X為50Ω。此時,發(fā)射平均增益為1.42dBi,框體11的電流值為5.7mA,A點的電流值為2.0mA。因此,在電抗值X為50Ω時,本實施方式的天線以比較大的發(fā)射增益強烈地發(fā)射,由于SAR值比較低,故為最佳值。
此外,在圖16或圖17的實施方式中,人體未接近時,可以使負載阻抗元件51的電抗值X為增大發(fā)射增益的電抗值X,另一方面,人體接近時,可以為使通過無線電通信設備的框體11的電流減小的電抗值X。例如,在人體未接近時,負載阻抗元件51的電抗值X為100~200Ω,另一方面,在人體接近時,負載阻抗元件51的電抗值X為50Ω。通過進行這樣的控制,從而能夠降低SAR并提高發(fā)射增益。
在以上的實施方式中,僅在接收表示來自控制該無線電通信設備整體的控制器(圖中未示出)的通話中的通話中信號之時,接收來自人體接近檢測傳感器71s的檢測信號,可以進行考慮這一點的負載阻抗元件51的控制。
(其他變形例)圖21是表示具備了作為本發(fā)明的第1變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖。替代以上實施方式中使用的鞭狀天線12,可以使用圖21的螺旋形天線81。
圖22是表示具備了作為本發(fā)明的第2變形例的無線電用天線裝置之無線電通信設備的部分構成的框圖。替代以上實施方式中使用的鞭狀天線12,可以使用圖22的天線裝置90。天線裝置90構成為通過作為電絕緣部93的電介質(zhì)部連結螺旋形天線91和(1/4)波長鞭狀天線92,以使其縱向方向實質(zhì)在同一直線上延伸。無線通信電路15經(jīng)饋電電纜25連接鞭狀天線92的接點95,該接點95和鞭狀天線92的連接部為饋電點Q。在拉伸天線裝置90時,如圖22所示,鞭狀天線92連接無線通信電路15,變?yōu)閯幼鳡顟B(tài),另一方面,天線裝置90中的鞭狀天線92容納在框體11內(nèi)時,接點95連接螺旋形天線91的下側一端,螺旋形天線91連接無線通信電路15,變?yōu)閯幼鳡顟B(tài)。
在圖1的實施方式中,雖然為了分離發(fā)送信號與接收信號而利用循環(huán)器16,但本發(fā)明并未限于此,也可以利用共用器濾波器或收發(fā)切換開關等。
(傳感器及其安裝位置)雖然在以上的實施方式中利用人體接近檢測傳感器71s,但本發(fā)明不限定于此,為了防止僅有人體接近檢測傳感器71s的誤檢測,優(yōu)選兼用溫度傳感器或接觸傳感器、溫度傳感器與接觸傳感器的組合。即,可以僅在由溫度傳感器檢測出所定閾值以上的體溫(人體接觸了無線電通信設備的框體11時),且接收了來自人體接近檢測傳感器71s的檢測信號時,進行負載阻抗元件51的控制。也可以僅在由接觸傳感器檢測出所定的閾值以上的應力且接收了來自人體接近檢測傳感器71s的檢測信號時,進行負載阻抗元件51的控制。另外,還可以僅在由溫度傳感器檢測出所定閾值以上的體溫,由接觸傳感器檢測出所定閾值以上的應力且接收了來自人體接近檢測傳感器71s的檢測信號時,進行負載阻抗元件51的控制。
即,在實施方式中,可以安裝人體接近檢測傳感器71s、溫度傳感器、接觸傳感器中的至少一個(以下統(tǒng)稱為傳感器111或113),傳感器111在便攜無線電通信設備中,優(yōu)選在作為接觸人體側的(A)與人體的耳朵接觸的揚聲器用音孔部或其附近;(B)與人體的面頰接觸的麥克風或其附近;和(C)在折疊型便攜無線電通信設備的情況下,人體面頰接觸的鉸接部(由于該鉸接部的拉伸形狀有可能與人體接觸)中的一個位置處安裝。
而且,在安裝多個傳感器時,通過安裝于不同位置,能夠進行抑制SAR的所需位置上的SAR的降低控制。例如,在存在上述(A)和(B)雙方的情況下,在上述(A)中被檢測出時,切換負載阻抗,以減小音孔部附近的SAR,在上述(B)中被檢測出時,切換負載阻抗,以減小麥克風附近的SAR。由此,能夠有效地降低SAR。再有,負載的電流控制優(yōu)選僅在通話時或數(shù)據(jù)通信時動作。由此,由于不進行不必要的控制,故可以實現(xiàn)消耗功率的減少,可以使電池持續(xù)很長時間。以下參照傳感器111、113的具體安裝示例的圖進行說明。
圖23是本發(fā)明的第1實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的上側框體102上安裝了傳感器111時的主視圖。圖24是圖23的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。在以下的圖中,相同的構成要素都付與相同的符號。
在圖23和圖24中,折疊型便攜無線電通信設備構成為經(jīng)鉸接部104可折疊上側框體102和下側框體103。在這里,上側框體102由內(nèi)側的上側第1框體部102a和外側的上側第2框體部102b構成,通過在配置于上側第1框體部102a的中央部的液晶顯示器105的下側即左右端部附近,利用螺栓108、109等擰緊固定于上側第2框體部102b的螺孔部110,從而將這些上側第1框體部102a和上側第2框體部102b貼緊固定。在液晶顯示器105的上側之上,設置揚聲器用音孔部106,在該音孔部106與液晶顯示器105之間的位置上安裝有矩形形狀的傳感器111。而且,在下側框體103的內(nèi)側面的中央部,配置鍵區(qū)(keypad)115,其下側安裝麥克風107。
圖25是本發(fā)明的第2實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的下側框體103上安裝了傳感器111時的主視圖。圖26是圖25的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖25和圖26中,在下側框體103的內(nèi)側面上,在鍵區(qū)115和麥克風107之間安裝傳感器111。
圖27是本發(fā)明的第3實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的鉸接部104上安裝了傳感器111時的主視圖。圖28是圖27的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖27和圖28中,在鉸接部104的內(nèi)側中央部上安裝傳感器111。
圖29是本發(fā)明的第4實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112上安裝了傳感器111時的主視圖。圖30是圖29的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖29和圖30中,在具有內(nèi)側面112a與外側面112b的框體112的內(nèi)側面112a上,在其上側設置液晶顯示器105的同時,在其下側設置鍵區(qū)115。在液晶顯示器105與框體112的上側端部之間設置揚聲器用音孔部106,在音孔部106與液晶顯示器105之間安裝傳感器111。在鍵區(qū)115與下側端部之間安裝麥克風107。
圖31是本發(fā)明的第5實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112上安裝了傳感器111時的主視圖。圖32是圖31的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖31和圖32中,在鍵區(qū)115和麥克風107之間安裝傳感器111。
圖33是本發(fā)明的第6實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的上側框體102的音孔部106周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。圖34是圖33的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖33和圖34中,在上側框體102的音孔部106的周圍安裝大致呈橢圓形狀的傳感器113。
圖35是本發(fā)明的第7實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的下側框體103的麥克風107周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。圖36是圖35的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖35和圖36中,在麥克風107的周圍安裝傳感器113。
圖37是本發(fā)明的第8實施例,是在折疊型便攜無線電通信設備的鉸接部104上安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。圖38是圖37的折疊型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖37和圖38中,在鉸接部104的內(nèi)側面上安裝傳感器113。
圖39是本發(fā)明的第9實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112的音孔部106周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。圖40是圖39的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖39和圖40中,在框體112的音孔部106周圍安裝傳感器113。
圖41是本發(fā)明的第10實施例,是在直體型便攜無線電通信設備的框體112的麥克風107周圍安裝了大致呈橢圓形狀的傳感器113時的主視圖。圖42是圖41的直體型便攜無線電通信設備的側視圖。在圖41和圖42中,在框體112的內(nèi)側面的麥克風107的周圍安裝傳感器113。
(檢測通過框體的電流的方法)以下參照圖43及圖44,進一步說明用來檢測通過便攜無線電通信設備的框體的電流的方法。
圖43是用來說明利用磁場檢測用探針201檢測通過上述框體102的電流I的方法的剖視圖。在圖43中,磁場檢測用探針201是由具有邊長為d的正方形的微小套圈(loop)構成的探針,裝載為鄰近便攜無線電通信設備的上側框體102,且微小套圈的軸與上側框體102的面實質(zhì)上平行。在這里,將該磁場檢測用探針201的端子中的啟動功率設為V,將該端子中發(fā)現(xiàn)磁場檢測用探針201時的輸入阻抗為Z。此時,通過電流I時的磁場檢測用探針201的軸中心的磁場H,根據(jù)安培定律用下式表示。
數(shù)學式2H=I/(2πh) (2)或數(shù)學式3B=μ0·H (3)這里,μ0為真空導磁率。
根據(jù)法拉第電磁感應定律,啟動功率V用下式表示。
數(shù)學式4V=-(dΦ/dt)(4)在這里,Φ是磁力線,若將其面積設為S=d×d(間隔d中的最大寬度),則用下式表示。
數(shù)學式5Φ=B·S
=μ0·H·d2=μ0·I/(2πh)·d2(5)因此,將數(shù)學式(4)代入數(shù)學式(5)中,得到下式。
數(shù)學式6V=-μ0/(2πh)·d2·(dI/dt) (6)在這里,由數(shù)學式7(dI/dt)=jωI(7)得到下式。
數(shù)學式8V=-jω·μ0·I/(2πh)·d2(8)若將磁場檢測用探針201的輸入阻抗設為Z,則接收功率Pr用下式表示。
數(shù)學式9Pr=V2/Z=(ω·μ0·I0·d2/(2πh))2/Z(9)在這里,由數(shù)學式10ω=2π/λ (10)得到下式。
數(shù)學式11Pr=(μ0·I0·d2/(h·λ))2/Z (11)因此,通過測定接收功率Pr,從而可以使用上述數(shù)學式算出電流I0。
圖44是用來說明利用磁場檢測用微小偶極子202檢測通過上述框體102的電流I的方法的剖視圖。在圖44中,微小偶極子202是由具有微小長度d(d<<λ;在這里,ω=2πf,λ=c/f,c是光速)的微小偶極子構成的探針,裝載為在便攜無線電通信設備的上側框體102上以距離h接近且微小偶極子的縱向方向與上側框體102的面實質(zhì)上平行。在這里,將該磁場檢測用微小偶極子202的端子的啟動功率設為V,將在該端子中發(fā)現(xiàn)磁場檢測用微小偶極子202時的輸入阻抗設為Z。在磁場檢測用微小偶極子202的情況下,距離h的最大值如下所示由接收功率Pr決定。若將與電流I距離h的地方的微小偶極子202的電場設為E,則用下式表示啟動功率V。
數(shù)學式12V=E·d (12)在這里,若電場與磁場的比為η,則用下式表示。
數(shù)學式13E=η·H(13)因此,通過將數(shù)學式(12)代入數(shù)學式(13)中,而得到下式。
數(shù)學式14E=η·I0/(2πh) (14)因此,啟動功率V和接收功率Pr用下式表示。
數(shù)學式15V=E·d=η·I0·d/(2πh) (15)數(shù)學式16Pr=V2/Z=(η·I0·d/(2πh))2/Z (16)從數(shù)學式(16)可知,通過測定接收功率Pr,可以檢測出電流I0。
權利要求
1.一種無線電用天線裝置,其中具備了連接于收發(fā)無線電信號的無線通信電路上的鞭狀天線,其特征在于,包括無饋電元件;負載阻抗元件,連接在所述無饋電元件與包括所述無線通信電路的無線電天線裝置的框體的接地點之間;和控制元件,在所述無線電通信設備的發(fā)送時,通過控制所述負載阻抗元件的元件值,以使在所述框體上流動的電流值在所定值以下,從而將比吸收率(SAR)控制在所定值以下。
2.一種包括第1和第2天線的無線電用天線裝置,其特征在于,包括切換機構,進行切換,以便在所述第1天線連接于設置在無線電通信設備內(nèi)且收發(fā)無線電信號的無線通信電路上時,通過所述負載阻抗元件將所述第2天線連接在包括所述無線通信電路的無線電通信設備的框體的接地點上,另一方面,在所述第2天線連接于收發(fā)無線電信號的無線通信電路上時,通過所述負載阻抗元件將所述第1天線連接在所述框體的接地點上;和控制機構,在所述無線電通信設備的發(fā)送時,通過控制所述負載阻抗元件的元件值,以使通過所述框體的電流值在所定值以下,從而將比吸收率(SAR)控制在所定值以下。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無線電用天線裝置,其特征在于,還包括存儲機構,將在所述無線電通信設備的發(fā)送時使流過所述框體的電流值在所定值以下的所述負載阻抗元件的元件值存儲為表格,所述控制機構參照所述存儲機構所存儲的表格控制所述負載阻抗元件的元件值。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的無線電用天線裝置,其特征在于,還包括存儲機構,將在所述無線電通信設備的發(fā)送時使流過所述框體的電流值在所定值以下的所述負載阻抗元件的元件值按每個頻率存儲為表格,所述控制機構根據(jù)所述無線電通信設備的通信頻率,參照所述存儲機構所存儲的表格控制所述負載阻抗元件的元件值。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的無線電用天線裝置,其特征在于,還包括測定機構,在所述無線電通信設備的發(fā)送時測定通過所述框體的電流值,所述控制機構根據(jù)所述測定過的電流值控制所述負載阻抗元件的元件值,以使通過所述框體的電流值在所定值以下。
6.根據(jù)權利要求1~5中任一項所述的無線電用天線裝置,其特征在于,所述負載阻抗元件包括具有互不相同的元件值的多個阻抗元件;和通過選擇性地切換所述多個阻抗元件中的一個,而使得所述負載阻抗元件的元件值變化的開關元件。
7.根據(jù)權利要求1~5中任一項所述的無線電用天線裝置,其特征在于,所述負載阻抗元件具有能改變元件值的阻抗元件,通過使能改變所述元件值的阻抗元件的元件值變化,而使所述負載阻抗元件的元件值變化。
8.根據(jù)權利要求1~5中任一項所述的無線電用天線裝置,其特征在于,所述負載阻抗元件具有包含可變電容二極管的阻抗電路,通過使施加在所述可變電容二極管上的反向偏置電壓變化,而使所述阻抗電路的阻抗值變化,從而使得所述負載阻抗元件的元件值變化。
9.根據(jù)權利要求1~8中任一項所述的無線電用天線裝置,其特征在于,還包括檢測出人體接近所述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器,在由所述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近所述無線電通信設備,且在所述無線電通信設備的發(fā)送時,控制所述負載阻抗元件的元件值,使得通過所述框體的電流值在所定值以下。
10.根據(jù)權利要求1~8中任一項所述的無線電用天線裝置,其特征在于,還包括檢測出人體接近所述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器;和測定人體接觸了所述無線電通信設備的框體時的體溫的溫度傳感器,在由所述溫度傳感器測定的體溫在所定值以上,由所述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近所述無線電通信設備,且在所述無線電通信設備的發(fā)送時,控制所述負載阻抗元件的元件值,以使通過所述框體的電流值在所定值以下。
11.根據(jù)權利要求1~8中任一項所述的無線電用天線裝置,其特征在于,還包括檢測出人體接近所述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器;和測定人體接觸了所述無線電通信設備的框體時的應力的接觸傳感器,在由所述接觸傳感器測定的應力在所定值以上,由所述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近所述無線電通信設備,且在所述無線電通信設備的發(fā)送時,控制所述負載阻抗元件的元件值,以使通過所述框體的電流值在所定值以下。
12.根據(jù)權利要求1~8中任一項所述的無線電用天線裝置,其特征在于,還包括檢測出人體接近所述無線電通信設備的框體的人體接近檢測傳感器;測定人體接觸了所述無線電通信設備的框體時的應力的接觸傳感器,以及測定人體接觸了所述無線電通信設備的框體時的體溫的溫度傳感器,在由所述溫度傳感器測定的體溫在所定值以上,由所述接觸傳感器測定的應力在所定值以上,由所述人體接近檢測傳感器檢測出人體接近所述無線電通信設備,且在所述無線電通信設備的發(fā)送時,控制所述負載阻抗元件的元件值,以使通過所述框體的電流值在所定值以下。
13.根據(jù)權利要求1或從屬于權利要求1的權利要求所述的無線電用天線裝置,其特征在于,所述天線為單極天線或螺旋形天線,所述無饋電元件為導體板。
14.根據(jù)權利要求2或從屬于權利要求2的權利要求所述的無線電用天線裝置,其特征在于,所述第1天線為單極天線或螺旋形天線,所述第2天線是平面天線或反F型天線。
15.一種無線電通信設備,其特征在于,包括權利要求1或從屬于權利要求1的權利要求所述的無線電用天線裝置;和與所述天線連接且收發(fā)無線電信號的無線通信電路。
16.根據(jù)權利要求15所述的無線電通信設備,其特征在于,所述無線電通信設備為便攜無線電通信設備。
17.一種無線電通信設備,其特征在于,包括權利要求2或從屬于權利要求2的權利要求所述的無線電用天線裝置;和與所述第1天線或所述第2天線連接且收發(fā)無線電信號的無線通信電路。
18.根據(jù)權利要求17所述的無線電通信設備,其特征在于,所述無線電通信設備為便攜無線電通信設備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以簡單的結構降低SAR的天線和使用其的無線電通信設備。在包括連接于收發(fā)無線電信號的無線通信電路(15)上的鞭狀天線(12)的無線電通信設備中,負載阻抗元件(14)連接在作為導體板的無饋電元件(13)與包括無線通信電路(15)的無線電通信設備的框體11的接地點之間。另外,在無線電通信設備的發(fā)送時,通過設定或控制負載阻抗元件(14)的元件值,以使通過框體(11)的電流值在所定值以下,從而將比吸收率(SAR)設定或控制在所定值以下。
文檔編號H01Q19/26GK1538558SQ20041003486
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權日2003年4月18日
發(fā)明者西村章太郎, 山本溫, 小川晃一, 巖井浩, 一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社