アンテナ共振整合調整回路及び携帯端末
【課題】ＦＥＴスイッチでの歪みによる通信特性の劣化を低減する。
【解決手段】ＦＥＴから構成される切替スイッチ１３によってアンテナ１１の共振周波数を調整するためのアンテナ整合調整回路１４であって、アンテナ１１と切替スイッチ１３との間に調整用容量１２を有する。
【解決手段】ＦＥＴから構成される切替スイッチ１３によってアンテナ１１の共振周波数を調整するためのアンテナ整合調整回路１４であって、アンテナ１１と切替スイッチ１３との間に調整用容量１２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカード等に用いられるアンテナ装置に関し、特に、アンテナの共振整合調整回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の携帯端末等では、非接触ＩＣカード技術システムが内蔵されているが、端末構造上、金属構造部材がアンテナ装置の近傍に配置されることが多く、アンテナ特性への影響を与えている。この影響を防ぐために、アンテナ装置と金属構造部材との間に磁性部材を設けることが多いが、この磁性部材の透磁率のばらつきがアンテナ特性に影響し、アンテナ装置のみでの測定で、携帯端末に組み込んだ状態での影響度を考慮することは困難となっていた。
【０００３】
そのため、アンテナ整合調整回路が必要となっているが、携帯端末に組み込み後に共振周波数を調整するためには電気的可変が重要なため、半導体ＦＥＴを採用することが多い。
【０００４】
図２は、非接触ＩＣカード等に用いられる一般的なアンテナ装置の例を示す図である。
【０００５】
本例は図２に示すように、アンテナ２１と、アンテナ２１に接続された整合調整回路２４と、アンテナ２１と整合調整回路２４との間に接続されたＤＣブロック２５とから構成されている。整合調整回路２４は、ＦＥＴからなる切替スイッチ２３と、調整用容量２２とから構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＦＥＴスイッチ回路は、ゲート・ソース間電圧Ｖgs＞しきい値Ｖthの領域でオンし、低抵抗と等価に見なせる。逆に、Ｖgs＜Ｖthでは、オフして、抵抗及びコンデンサによって等価的に表現される高インピーダンスの状態になるということは一般に知られていることである。一般的にＦＥＴスイッチでは、ドレイン・ソース間を流れる交流信号が大きくなると、ゲート・ソース間電圧（ゲート・ドレイン間電圧）が大きく変動し、ＦＥＴが所望のオン／オフ状態を保てなくなる。
【０００７】
このため、アンテナから入力される高い電圧振幅に対応できるようにアンテナ装置に用いられるＦＥＴには高耐圧特性が求められている。
【０００８】
しかし、図２に示した回路構成においては、アンテナ２１から入力される高い電圧振幅に対し、ＦＥＴ３に信号を伝送させるためには、スイッチ回路のＦＥＴ制御電圧ＶCによりＦＥＴ１，ＦＥＴ２をオフさせなければならない。ところが、伝送される信号の電力が大きいと、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のソース電位Ｖs（またはドレイン電位）の変動が大きくなり、ＶC−Ｖs ＞Ｖthにいたると、Ｖgs＞Ｖthとなり、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２がオンしてしまう。このため、伝送しようとする信号は、尖頭部がつぶれ、波形が歪んでしまう。
【０００９】
さらに、アンテナ２１と切替スイッチ２３との間にＤＣブロック２５が配置されることにより、電圧振幅は減衰することなく、かつ、切替スイッチ２３とＧＮＤ間に低容量の調整用容量２２を配置することによりＦＥＴ端はハイインピーダンスとなり、最大で２倍の電圧振幅となりアンテナ切替スイッチ内のＦＥＴにかかることにより更なる波形ひずみが発生し、非接触ＩＣカードの通信特性が劣化する原因となる。
【００１０】
本発明は、上述したような技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ＦＥＴスイッチでの歪みによる通信特性の劣化を低減することができるアンテナ共振整合調整回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、
ＦＥＴから構成される切替スイッチによってアンテナの共振周波数を調整するためのアンテナ整合調整回路であって、
前記アンテナと前記切替スイッチとの間に調整用容量を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以上説明したように構成されているので、整合調整回路に用いられるＦＥＴスイッチでの歪みによる通信特性の劣化を低減することができる。その結果、ＦＥＴスイッチに求められる高耐圧特性の低減が可能となり、安価で小サイズのＦＥＴ構成が可能となり、また、これを用いた小型化、安価である携帯端末等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のアンテナ共振整合調整回路を用いたアンテナ装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】非接触ＩＣカード等に用いられる一般的なアンテナ装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明のアンテナ共振整合調整回路を用いたアンテナ装置の実施の一形態を示す図である。
【００１６】
本形態におけるアンテナ装置は図１に示すように、アンテナ１１と、アンテナ１１に接続された整合調整回路１４と、ＤＣブロック１５とから構成されている。整合調整回路１４は、ＦＥＴからなる切替スイッチ１３と、この切替スイッチ１３とアンテナ１１との間に接続された調整用容量１２とから構成されており、調整用容量１２は、容量値としては数個の異なった数ｐＦが並列に配置されて半導体装置に内蔵されている。ＤＣブロック１５は、切替スイッチ１３とＧＮＤとの間に配置されており、切替スイッチ１３の電位を安定させ、かつ調整用容量値１２を低減させないような大容量値となっている。なお、半導体装置内の切替スイッチ１３の回路構成によっては、ＧＮＤ電位での動作可能であればＤＣブロック１５は省略できる。
【００１７】
上記のように構成されたアンテナ装置においては、低容量である調整用容量１２が、アンテナ１１と切替スイッチ１３との間に接続されていることにより、調整用容量１２を通過する電圧振幅は減衰され、さらに、切替スイッチ１３を高周波的にＧＮＤ接続することにより、ＦＥＴ端をＬＯインピーダンスにすることにより切替スイッチ２３内のＦＥＴにかかる電圧振幅が低減される。
【００１８】
これにより、アンテナ１１から入力される高い電圧振幅に対し、回路的に高耐圧特性を確保することができ、ＦＥＴでの歪みを低減し、このアンテナ装置を非接触ＩＣカードに適用した場合、非接触ＩＣカードの通信特性が劣化する原因を排除することができる。
【００１９】
この結果、小型化、安価である非接触ＩＣカード技術システムにおけるアンテナ整合調整回路を提供することができる。
【００２０】
このようなアンテナ装置は、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistance，Personal Digital Assistants：個人向け携帯型情報通信機器）等の携帯端末において、アンテナにシャント接続されて非接触ＩＣカード技術システムとして内蔵される。また、携帯端末は金属構造部材を有するものが考えられる。
【００２１】
また、上述したように携帯端末等に内蔵されたアンテナ装置に限らず、類似したアンテナと半導体装置で構成される整合回路の構成を持つその他の装置に対しても同じ効果となる。
【符号の説明】
【００２２】
１１ アンテナ
１２ 調整用容量
１３ 切替スイッチ
１４ 整合調整回路
１５ ＤＣブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカード等に用いられるアンテナ装置に関し、特に、アンテナの共振整合調整回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の携帯端末等では、非接触ＩＣカード技術システムが内蔵されているが、端末構造上、金属構造部材がアンテナ装置の近傍に配置されることが多く、アンテナ特性への影響を与えている。この影響を防ぐために、アンテナ装置と金属構造部材との間に磁性部材を設けることが多いが、この磁性部材の透磁率のばらつきがアンテナ特性に影響し、アンテナ装置のみでの測定で、携帯端末に組み込んだ状態での影響度を考慮することは困難となっていた。
【０００３】
そのため、アンテナ整合調整回路が必要となっているが、携帯端末に組み込み後に共振周波数を調整するためには電気的可変が重要なため、半導体ＦＥＴを採用することが多い。
【０００４】
図２は、非接触ＩＣカード等に用いられる一般的なアンテナ装置の例を示す図である。
【０００５】
本例は図２に示すように、アンテナ２１と、アンテナ２１に接続された整合調整回路２４と、アンテナ２１と整合調整回路２４との間に接続されたＤＣブロック２５とから構成されている。整合調整回路２４は、ＦＥＴからなる切替スイッチ２３と、調整用容量２２とから構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＦＥＴスイッチ回路は、ゲート・ソース間電圧Ｖgs＞しきい値Ｖthの領域でオンし、低抵抗と等価に見なせる。逆に、Ｖgs＜Ｖthでは、オフして、抵抗及びコンデンサによって等価的に表現される高インピーダンスの状態になるということは一般に知られていることである。一般的にＦＥＴスイッチでは、ドレイン・ソース間を流れる交流信号が大きくなると、ゲート・ソース間電圧（ゲート・ドレイン間電圧）が大きく変動し、ＦＥＴが所望のオン／オフ状態を保てなくなる。
【０００７】
このため、アンテナから入力される高い電圧振幅に対応できるようにアンテナ装置に用いられるＦＥＴには高耐圧特性が求められている。
【０００８】
しかし、図２に示した回路構成においては、アンテナ２１から入力される高い電圧振幅に対し、ＦＥＴ３に信号を伝送させるためには、スイッチ回路のＦＥＴ制御電圧ＶCによりＦＥＴ１，ＦＥＴ２をオフさせなければならない。ところが、伝送される信号の電力が大きいと、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のソース電位Ｖs（またはドレイン電位）の変動が大きくなり、ＶC−Ｖs ＞Ｖthにいたると、Ｖgs＞Ｖthとなり、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２がオンしてしまう。このため、伝送しようとする信号は、尖頭部がつぶれ、波形が歪んでしまう。
【０００９】
さらに、アンテナ２１と切替スイッチ２３との間にＤＣブロック２５が配置されることにより、電圧振幅は減衰することなく、かつ、切替スイッチ２３とＧＮＤ間に低容量の調整用容量２２を配置することによりＦＥＴ端はハイインピーダンスとなり、最大で２倍の電圧振幅となりアンテナ切替スイッチ内のＦＥＴにかかることにより更なる波形ひずみが発生し、非接触ＩＣカードの通信特性が劣化する原因となる。
【００１０】
本発明は、上述したような技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ＦＥＴスイッチでの歪みによる通信特性の劣化を低減することができるアンテナ共振整合調整回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、
ＦＥＴから構成される切替スイッチによってアンテナの共振周波数を調整するためのアンテナ整合調整回路であって、
前記アンテナと前記切替スイッチとの間に調整用容量を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以上説明したように構成されているので、整合調整回路に用いられるＦＥＴスイッチでの歪みによる通信特性の劣化を低減することができる。その結果、ＦＥＴスイッチに求められる高耐圧特性の低減が可能となり、安価で小サイズのＦＥＴ構成が可能となり、また、これを用いた小型化、安価である携帯端末等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のアンテナ共振整合調整回路を用いたアンテナ装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】非接触ＩＣカード等に用いられる一般的なアンテナ装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明のアンテナ共振整合調整回路を用いたアンテナ装置の実施の一形態を示す図である。
【００１６】
本形態におけるアンテナ装置は図１に示すように、アンテナ１１と、アンテナ１１に接続された整合調整回路１４と、ＤＣブロック１５とから構成されている。整合調整回路１４は、ＦＥＴからなる切替スイッチ１３と、この切替スイッチ１３とアンテナ１１との間に接続された調整用容量１２とから構成されており、調整用容量１２は、容量値としては数個の異なった数ｐＦが並列に配置されて半導体装置に内蔵されている。ＤＣブロック１５は、切替スイッチ１３とＧＮＤとの間に配置されており、切替スイッチ１３の電位を安定させ、かつ調整用容量値１２を低減させないような大容量値となっている。なお、半導体装置内の切替スイッチ１３の回路構成によっては、ＧＮＤ電位での動作可能であればＤＣブロック１５は省略できる。
【００１７】
上記のように構成されたアンテナ装置においては、低容量である調整用容量１２が、アンテナ１１と切替スイッチ１３との間に接続されていることにより、調整用容量１２を通過する電圧振幅は減衰され、さらに、切替スイッチ１３を高周波的にＧＮＤ接続することにより、ＦＥＴ端をＬＯインピーダンスにすることにより切替スイッチ２３内のＦＥＴにかかる電圧振幅が低減される。
【００１８】
これにより、アンテナ１１から入力される高い電圧振幅に対し、回路的に高耐圧特性を確保することができ、ＦＥＴでの歪みを低減し、このアンテナ装置を非接触ＩＣカードに適用した場合、非接触ＩＣカードの通信特性が劣化する原因を排除することができる。
【００１９】
この結果、小型化、安価である非接触ＩＣカード技術システムにおけるアンテナ整合調整回路を提供することができる。
【００２０】
このようなアンテナ装置は、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistance，Personal Digital Assistants：個人向け携帯型情報通信機器）等の携帯端末において、アンテナにシャント接続されて非接触ＩＣカード技術システムとして内蔵される。また、携帯端末は金属構造部材を有するものが考えられる。
【００２１】
また、上述したように携帯端末等に内蔵されたアンテナ装置に限らず、類似したアンテナと半導体装置で構成される整合回路の構成を持つその他の装置に対しても同じ効果となる。
【符号の説明】
【００２２】
１１ アンテナ
１２ 調整用容量
１３ 切替スイッチ
１４ 整合調整回路
１５ ＤＣブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＥＴから構成される切替スイッチによってアンテナの共振周波数を調整するためのアンテナ整合調整回路であって、
前記アンテナと前記切替スイッチとの間に調整用容量を有するアンテナ整合調整回路。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ整合調整回路において、
前記切替スイッチとＧＮＤとの間にＤＣブロックが接続されているアンテナ整合調整回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアンテナ整合調整回路が内蔵された携帯端末。
【請求項４】
請求項３に記載の携帯端末において、
金属構造部材を有する携帯端末。
【請求項１】
ＦＥＴから構成される切替スイッチによってアンテナの共振周波数を調整するためのアンテナ整合調整回路であって、
前記アンテナと前記切替スイッチとの間に調整用容量を有するアンテナ整合調整回路。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ整合調整回路において、
前記切替スイッチとＧＮＤとの間にＤＣブロックが接続されているアンテナ整合調整回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアンテナ整合調整回路が内蔵された携帯端末。
【請求項４】
請求項３に記載の携帯端末において、
金属構造部材を有する携帯端末。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−７０２４８（Ｐ２０１３−７０２４８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７４８１（Ｐ２０１１−２０７４８１）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
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