JP4554655B2

JP4554655B2 - 移動通信システム、カードデバイス及び移動通信端末

Info

Publication number: JP4554655B2
Application number: JP2007223034A
Authority: JP
Inventors: 秀俊鈴木; 隆岡田
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2027-08-29
Also published as: JP2009060160A

Description

本発明は、カードデバイスと該カードデバイスを装着可能とされた移動通信端末とを含んで構成される移動通信システム、並びに、該移動通信システムを構成するカードデバイス及び移動通信端末に関するものである。

携帯電話などの移動通信端末において、miniSDやmicroSDのようなカードデバイスにＧＰＳ、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）のような無線機能を搭載することが検討されている。これにより、無線機能が移動通信端末に搭載されていない場合でも、無線機能を搭載したカードデバイスを移動通信端末に装着することで、ユーザの好みに応じて様々な無線機能を使用することが可能となる（下記の特許文献１参照）。
特開２００６−１８６２４号公報

しかし、上記従来技術を用いるには、以下に示すような問題があった。即ち、カードデバイスは移動通信端末内に実装されてしまうため、当該移動通信端末の筺体がシールドとなり、カードデバイスに実装されたアンテナのアンテナ特性が著しく劣化してしまうおそれがあった。その一方で、カードデバイスの寸法を大きくし、装着時にカードデバイスが移動通信端末から突出する構造とし、その突出した部分にアンテナを実装することにより、アンテナ特性の劣化を若干緩和することは可能であった。ところが、カードスロットの位置によっては、突出した部分が手にかかるなどの要因でユーザの使い勝手を悪化させるおそれがあった。

また、カードデバイスに実装される無線機能によっては、使用する周波数帯の制約上、カードデバイス上にアンテナを実装することが困難な場合があり、また、仮に実装できた場合でもアンテナ特性が著しく悪くなってしまう場合があった。

そこで、本発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、アンテナ特性の劣化やユーザの使い勝手の悪化を回避することを目的とする。

本発明に係る移動通信システムは、無線機能ごとに異なる構成のカードデバイスと、前記カードデバイスを装着可能とされた移動通信端末と、を含んで構成され、所望の無線機能の前記カードデバイスを前記移動通信端末に装着することにより、当該所望の無線機能で通信することが可能な移動通信システムであって、前記移動通信端末は、信号を送受信し、カードデバイスに接続される１つのアンテナと、前記アンテナに電気的に接続された移動通信端末側アンテナ接点と、を備え、前記カードデバイスは、前記移動通信端末と前記カードデバイスとの接続部と、前記アンテナとの間に配置され、前記所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させる整合回路と、前記整合回路に電気的に接続され、前記カードデバイスが前記移動通信端末に装着された場合に前記移動通信端末側アンテナ接点に接触するよう配置されているカードデバイス側アンテナ接点と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る移動通信システムでは、前記整合回路は、前記所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させるための静電容量を有していてもよい。また、本発明に係る移動通信システムでは、前記整合回路は、電気的にオープンとされていてもよい。

本発明では、カードデバイスは、無線機能に対応してカードデバイス用のアンテナの周波数を調整する整合回路を備えるものの、アンテナを備えておらず、アンテナは移動通信端末に実装されている。この移動通信端末にカードデバイスが装着された場合、カードデバイス側アンテナ接点が移動通信端末側アンテナ接点に接触し、これにより、移動通信端末内のアンテナと、移動通信端末に装着したカードデバイス内の整合回路とが電気的に接続され、整合回路により上記無線機能が実行可能となる。このように、カードデバイスにアンテナを実装不要とすることで、アンテナ特性の劣化やユーザの使い勝手の悪化を回避することができる。また、かかる構成により、移動通信端末に装着するカードデバイスを交換することで、移動通信端末に実装された１つのアンテナを、複数の無線機能で共通に使用することができる。このため、１つのアンテナによって複数の無線機能を効率的に利用することが可能になる。更に、カードデバイスにアンテナを実装する必要がないため、カードデバイスの実装スペースを有効利用可能となり、広い実装面積を要する無線機能を搭載したカードデバイスの開発が可能となる。

ところで、本発明は、カードデバイスに係る発明、又は、移動通信端末に係る発明として、捉えることもでき、それぞれ以下のように記載することができる。

本発明に係るカードデバイスは、信号を送受信する１つのアンテナを内蔵した移動通信端末、に装着される無線機能ごとに異なる構成のカードデバイスであって、前記移動通信端末と前記カードデバイスとの接続部と、前記アンテナとの間に配置され、所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させる整合回路と、前記整合回路に電気的に接続されたカードデバイス側アンテナ接点と、を備え、前記カードデバイス側アンテナ接点は、前記カードデバイスが前記移動通信端末に装着された場合に前記アンテナに電気的に接続された移動通信端末側アンテナ接点に接触するよう配置されている、ことを特徴とする。
また、本発明に係るカードデバイスでは、前記整合回路は、前記所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させるための静電容量を有していてもよい。また、本発明に係るカードデバイスでは、前記整合回路は、電気的にオープンとされていてもよい。

本発明に係る移動通信端末は、移動通信端末とカードデバイスとの接続部と、アンテナとの間に配置され、所望の無線機能に対応した周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させる整合回路を備えたカードデバイス、を装着可能とされた移動通信端末であって、信号を送受信する１つのカードデバイス用のアンテナと、前記アンテナに電気的に接続された移動通信端末側アンテナ接点と、を備え、前記移動通信端末側アンテナ接点は、前記カードデバイスが前記移動通信端末に装着された場合に前記整合回路に電気的に接続されたカードデバイス側アンテナ接点に接触するよう配置されている、ことを特徴とする。

なお、無線機能が確定すれば使用される周波数も確定されるため、無線機能に対応することは周波数に対応することと同義である。

本発明によれば、カードデバイスにアンテナを実装不要とすることで、アンテナ特性の劣化やユーザの使い勝手の悪化を回避することができる、という効果を奏する。

また、移動通信端末に装着するカードデバイスを交換することで、移動通信端末に実装された１つのアンテナを、複数の無線機能で共通に使用することができるため、１つのアンテナによって複数の無線機能を効率的に利用することが可能になる、という効果も奏する。

更に、カードデバイスにアンテナを実装する必要がないため、カードデバイスの実装スペースを有効利用可能となり、広い実装面積を要する無線機能を搭載したカードデバイスの開発が可能となる、という更なる効果も奏する。

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態について説明する。なお、可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

まず、本実施形態に係る移動通信システムの構成について説明する。図１（ａ）は移動通信システムＳの構成例であり、移動通信システムＳは移動通信端末１００とカードデバイス１０２とを含んで構成される。ここでは、移動通信端末１００の筐体形状の一例として、折りたたみ形状を図示しているが、直線形状やスライド形状などを採用してもよく、筐体形状による差異は無い。移動通信端末１００の表面Ａには、液晶画面や各操作ボタン類が配置されている。移動通信端末１００の側面Ｂには、カードデバイス１０２を挿入実装するためのカードスロット１０１を含む各種のスロット類、コネクタ類、あるいはボタンなどが配置されている。移動通信端末１００の裏面Ｃには電池パックなどが実装される。この移動通信端末１００では、使用時に人体に接する面は表面Ａとされている。

次に、図１（ｂ）を用いて本実施形態に係るカードデバイス用標準アンテナについて説明する。カードデバイス用標準アンテナ１は、人体の影響を極力回避するため、人体に接する表面Ａから遠い位置、即ち、カードスロット１０１よりも裏面Ｃ側に内蔵されている。ここでは一例として、線状逆Ｆ型アンテナを示しているが、他の形状のアンテナを採用してもかまわない。また、カードデバイス用標準アンテナ１は、カードスロット１０１の表面に若干突出した２つのアンテナ接点２、３に電気的に接続されている。このうちアンテナ接点２は第１アンテナ接点であり、ここでは一例として給電点とする。アンテナ接点３は第２アンテナ接点であり、ここでは一例として接地点とする。ただし、これらアンテナ接点２、３の給電点と接地点とは、カードデバイス１０２の回路構成に対応させて、逆にしてもかまわない。

次に、図１（ｃ）を用いてカードデバイス１０２の形状について説明する。ここでは一例としてminiSD形状を示しているが、他のカードデバイスの形状を採用してもかまわない。カードデバイス１０２には、コネクタ４、及び２つのアンテナ接点５、６が設けられている。このうちコネクタ４は、カードデバイス１０２と移動通信端末１００とのコネクタに該当し、このコネクタ４を介して移動通信端末１００からカードデバイス１０２への電源供給や、カードデバイス１０２と移動通信端末１００間の通信データ（音声、データなど）の送受信が行われる。アンテナ接点５はカードデバイス１０２側の第２アンテナ接点であり、移動通信端末１００側のアンテナ接点３と接続される。また、アンテナ接点６はカードデバイス１０２側の第１アンテナ接点であり、移動通信端末１００側のアンテナ接点２と接続される。前述したように移動通信端末１００側のアンテナ接点２、３はカードスロット１０１の表面に若干突出しているため、カードデバイス１０２がカードスロット１０１に装着された状態では、移動通信端末１００側のアンテナ接点２とカードデバイス１０２側のアンテナ接点６とが接触し、移動通信端末１００側のアンテナ接点３とカードデバイス１０２側のアンテナ接点５とが接触する構造となっている。

次に、図２を用いて、カードデバイス１０２側の回路構成の一例を説明する。カードデバイス１０２が移動通信端末１００に装着された状態では、移動通信端末１００より送信される通信データはコネクタ４を介してカードデバイス１０２に入力され、変調器７で変調され無線信号に変換される。次に、変換後の無線信号はＤ／Ａ変換器８によりアナログ信号に変換され、電力増幅器９により所望の電力まで増幅される。増幅後の信号（送信信号）は、Duplexerあるいはスイッチにより構成される送受共用器１０を介して整合回路１５に送られ、整合回路１５により所望の周波数に整合調整され、カードデバイス側第１アンテナ接点６より出力される。

一方、受信信号は、移動通信端末１００内のアンテナ１で受信され、移動通信端末側第１アンテナ接点２及びカードデバイス側第１アンテナ接点６を介して整合回路１５を通過し、送受共用器１０により受信回路方向に流され、低雑音増幅器１１により増幅される。増幅後の信号は、帯域制限フィルタ１２により所望周波数のみが選択され、Ａ／Ｄ変換器１３によりディジタル信号に変換され、復調回路１４により通信データが取り出され、取り出された通信データはコネクタ４より出力される。また、カードデバイス側第２アンテナ接点５は整合回路１５を介して接地点１７に接続されている。

次に、図３を用いて、移動通信端末１００側に内蔵されたカードデバイス用標準アンテナ（以下単に「アンテナ」と称する）の詳細について説明する。給電点１６で給電された無線信号はアンテナで放射される。この際、カードデバイス１０２が備えるべき無線機能に応じて該カードデバイス１０２に実装される整合回路を変更することにより、異なる周波数を用いたカードデバイス１０２であっても移動通信端末１００側の１つのアンテナを共通に使用することを可能にしている。ここでは例えば、図３（ａ）に示すＧＰＳ用アンテナ構成例と、図３（ｂ）に示す２．４Ｇ無線ＬＡＮ用アンテナ構成例について説明する。なお、図３（ａ）、（ｂ）にはアンテナ各部の寸法を記載しているが、これらは一例であり、記載した寸法に限定されるものではない。

図３（ａ）に示すＧＰＳ用アンテナ構成例では、カードデバイス側第２アンテナ接点５と接続されるカードデバイス１０２側には接地点１７が配置され、カードデバイス側第２アンテナ接点５と接地点１７の間には、整合回路１５として５０ｐＦのコンデンサが配置されている。このような構成とすることで、ＧＰＳ用の周波数帯でアンテナが最適となるよう調整している。

ここで、図４を用いてＧＰＳ用アンテナ構成例におけるアンテナ特性について説明する。図４（ａ）には、当該アンテナの入力インピーダンス特性をスミスチャートで示し、図４（ａ）における黒丸の点は１．５ＧＨｚ、黒四角の点は１．６ＧＨｚに相当し、途中の白丸の点は１．５１ＧＨｚ、１．５２ＧＨｚ、…、１．５９ＧＨｚに相当する。図４（ｂ）には当該アンテナのＶＳＷＲ特性を示している。上記のＧＰＳ用アンテナ構成例では、ＧＰＳの使用周波数である１．５７５ＧＨｚ付近において図４（ａ）のように入力インピーダンスは５０Ωに整合が得られ、図４（ｂ）のようにＶＳＷＲは３以下に維持される結果が得られている。

次に、図３（ｂ）に示す２．４Ｇ無線ＬＡＮ用アンテナ構成例について説明する。この場合には、カードデバイス側第２アンテナ接点５に接続される整合回路１５をオープンとする（即ち、電気的にオープンとされた整合回路１５を用いる）ことで、当該アンテナはモノポールアンテナ動作することとなり、２．４ＧＨｚ帯で動作することとなる。

ここで、図５を用いて２．４Ｇ無線ＬＡＮ用アンテナ構成例におけるアンテナ特性について説明する。図５（ａ）には、当該アンテナの入力インピーダンス特性をスミスチャートで示し、図５（ａ）における黒丸の点は２．３ＧＨｚ、黒四角の点は２．５ＧＨｚに相当し、途中の白丸の点は２．３２ＧＨｚ、２．３４ＧＨｚ、…、２．４８ＧＨｚに相当する。図５（ｂ）には当該アンテナのＶＳＷＲ特性を示している。上記の２．４Ｇ無線ＬＡＮ用アンテナ構成例では、使用周波数である２．４５ＧＨｚ付近において図５（ａ）のように入力インピーダンスは５０Ωに整合が得られ、使用周波数帯である２．４〜２．５ＧＨｚのほぼ全域において図５（ｂ）のようにＶＳＷＲは３以下に維持される結果が得られている。また、同様の周波数帯を用いるBluetoothなどの機能についても、同様の構成のアンテナを用いることで実現することが可能となる。

このように、移動通信端末側に設置されたカードデバイス用標準アンテナは、カードデバイス側の整合回路を搭載機能（使用周波数）毎に変更することにより周波数を可変とすることができ、カードデバイス側にアンテナを実装する場合と比較して、より高効率なアンテナを実現することが可能となる。

なお、上記の実施形態では、図１（ａ）に示すようにカードスロット１０１が移動通信端末１００の側面Ｂに設けられた例を示したが、カードスロット１０１の設置位置はこれに限定されるものではなく、移動通信端末１００の他の面にあってもよい。

また、図１（ｂ）に示すようにカードデバイス用標準アンテナ１が移動通信端末１００の筺体内部のカードスロット１０１に近い位置に設置された例を示したが、これは好適な一例であって、カードデバイス用標準アンテナ１がカードスロット１０１に近い位置に設置されることは必須要件ではない。

更に、アンテナ接点同士の接触構造については、移動通信端末１００側のアンテナ接点２、３がカードスロット１０１の表面に突出した例を示したが、これとは逆に、当該アンテナ接点２、３は突出せずにカードデバイス１０２側のアンテナ接点５、６が表面から突出した構成としてもよい。

移動通信システムの構成例を示す図である。カードデバイス内の回路構成例を示す図である。カードデバイス用標準アンテナの構成例を示す図である。ＧＰＳ用アンテナ構成の特性例を示す図である。２．４Ｇ無線ＬＡＮ用アンテナ構成の特性例を示す図である。

符号の説明

Ａ…移動通信端末の筐体表面、Ｂ…移動通信端末の筐体側面、Ｃ…移動通信端末の筐体裏面、Ｓ…移動通信システム、１００…移動通信端末、１０１…カードスロット、１０２…カードデバイス、１…カードデバイス用標準アンテナ（Ant）、２…第１アンテナ接点、３…第２アンテナ接点、４…カードスロット・移動通信端末コネクタ、５…カードデバイス側第２アンテナ接点、６…カードデバイス側第１アンテナ接点、７…変調器、８…Ｄ／Ａ変換器、９…電力増幅器（Amp）、１０…送受共用器、１１…低雑音増幅器（LNA）、１２…帯域制限フィルタ（BPF）、１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…復調器（DEM）、１５…整合回路、１６…給電点、１７…接地点。

Claims

無線機能ごとに異なる構成のカードデバイスと、前記カードデバイスを装着可能とされた移動通信端末と、を含んで構成され、所望の無線機能の前記カードデバイスを前記移動通信端末に装着することにより、当該所望の無線機能で通信することが可能な移動通信システムであって、
前記移動通信端末は、
信号を送受信し、カードデバイスに接続される１つのアンテナと、
前記アンテナに電気的に接続された移動通信端末側アンテナ接点と、を備え、
前記カードデバイスは、
前記移動通信端末と前記カードデバイスとの接続部と、前記アンテナとの間に配置され、前記所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させる整合回路と、
前記整合回路に電気的に接続され、前記カードデバイスが前記移動通信端末に装着された場合に前記移動通信端末側アンテナ接点に接触するよう配置されているカードデバイス側アンテナ接点と、を備えた、
ことを特徴とする移動通信システム。
前記整合回路は、前記所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させるための静電容量を有する、請求項１に記載の移動通信システム。
前記整合回路は、電気的にオープンとされている、請求項１に記載の移動通信システム。
信号を送受信する１つのアンテナを内蔵した移動通信端末、に装着される無線機能ごとに異なる構成のカードデバイスであって、
前記移動通信端末と前記カードデバイスとの接続部と、前記アンテナとの間に配置され、所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させる整合回路と、
前記整合回路に電気的に接続されたカードデバイス側アンテナ接点と、を備え、
前記カードデバイス側アンテナ接点は、
前記カードデバイスが前記移動通信端末に装着された場合に前記アンテナに電気的に接続された移動通信端末側アンテナ接点に接触するよう配置されている、
ことを特徴とするカードデバイス。
前記整合回路は、前記所望の無線機能の通信に使用される周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させるための静電容量を有する、請求項４に記載のカードデバイス。
前記整合回路は、電気的にオープンとされている、請求項４に記載のカードデバイス。
移動通信端末とカードデバイスとの接続部と、アンテナとの間に配置され、所望の無線機能に対応した周波数帯において、前記アンテナへの入力インピーダンスを所定値に整合させる整合回路を備えたカードデバイス、を装着可能とされた移動通信端末であって、
信号を送受信する１つのカードデバイス用のアンテナと、
前記アンテナに電気的に接続された移動通信端末側アンテナ接点と、を備え、
前記移動通信端末側アンテナ接点は、
前記カードデバイスが前記移動通信端末に装着された場合に前記整合回路に電気的に接続されたカードデバイス側アンテナ接点に接触するよう配置されている、
ことを特徴とする移動通信端末。