特許 6140851 通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6140851

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】通信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/08 20060101AFI20170522BHJP

   H04B 1/40 20150101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H04B7/08 D

   H04B1/40

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-14258(P2016-14258)

(22)【出願日】2016年1月28日

【審査請求日】2016年1月28日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、総務省、戦略的情報通信研究開発推進事業（ＳＣＯＰＥ）、産業技術力強化法第１９条の規定の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三浦 律

(72)【発明者】

【氏名】小柳 芳雄

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 浩

【審査官】 大野 友輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０４０９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３６２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５２１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０４２７４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／０２６７３９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／０２

Ｈ０４Ｂ １／４０

Ｈ０４Ｊ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３つのアンテナを用いて送受信する通信装置であって、
装置本体に直交３軸方向のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に各々設けられた３つのアンテナと、
各アンテナの傾き角度を検出する傾きセンサと、
１つの信号を予め設定された比率に基づき２つの信号に分配する、又は、２つの信号を予め設定された比率に基づき１つの信号に合成する、複数の比率の異なるウィルキンソン電力分配合成器と、を備え、
既知の電波到来方向の傾き角度に対し、前記傾きセンサにおける前記各アンテナの傾き角度から前記各アンテナの受信信号振幅を算出し、算出された受信信号振幅の大きい２つのアンテナを前記３つのアンテナの中から選択し、この選択された２つのアンテナの受信信号振幅の理想比率に最も近い比率を有するウィルキンソン電力分配合成器を選択する、
通信装置。

【請求項2】

前記既知の電波到来方向の傾き角度（φｘ、φｙ、φｚ）及び前記各アンテナの傾き角度（θｘ、θｙ、θｚ）を用いて、下記数式から前記各アンテナの受信信号振幅を算出する、
ｘ軸のアンテナの受信信号振幅：Ａｘ＝｜ｃｏｓ（θｙ−φｙ）・ｃｏｓ（θｚ−φｚ）｜
ｙ軸のアンテナの受信信号振幅：Ａｙ＝｜ｓｉｎ（θｚ−φｚ）｜
ｚ軸のアンテナの受信信号振幅：Ａｚ＝｜ｃｏｓ（θｘ−φｘ）・ｓｉｎ（θｚ−φｚ）｜
請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

前記理想比率が０：１又は１：０の場合、前記複数のウィルキンソン電力分配合成器のいずれも経由することなく、前記２つのアンテナのうち１つのアンテナで送信する、
請求項１又は２に記載の通信装置。

【請求項4】

前記複数のウィルキンソン電力分配合成器は、１：１、１：２．５、１：７、２．５：１、７：１の比率をそれぞれ有する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェアラブル端末、携帯電話、スマートフォン等に用いて好適な通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ウェアラブル端末は、身につけて持ち歩くことができる情報端末の総称であり、腕時計型のものや眼鏡型のものなどがある。ウェアラブル端末の他、携帯電話やスマートフォン等に用いられているアンテナ装置として、例えば特許文献１に記載されているものがある。同公報に記載されたアンテナ装置は、互いに直交する３つのアンテナ素子を有するアンテナ部と、アンテナ部が動かされる方向に基づいて、３つのアンテナ素子のうち２つのアンテナ素子を選択する選択部と、２つのアンテナ素子で形成される平面において２つのアンテナ素子の一方が第１位置にあるときを基準とした２つのアンテナ素子の一方の傾きを示す変数と、２つのアンテナ素子に到来する到来波の受信電力の比とで定義される重み付け関数を用いて、選択部により選択された２つのアンテナ素子の受信信号を合成して出力する合成部と、を備え、合成部は、受信電力の比として、２つのアンテナ素子の一方が第１位置にあるときに２つのアンテナ素子に到来する到来波の受信電力の比を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−１６４２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した特許文献１には、重み付けを行う回路に、ダイオードやＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの電子部品で構成された簡便な可変減衰器を用いることができるとの記載があるが、このような可変減衰器は減衰量が大きく、送信時において高い送信電力が必要となる。このため、消費電力の増大、ひいては通信可能時間の低下を招くという課題がある。

【0005】

なお、消費電力が増大することで発熱量も大きくなることから、特に筐体の一部でも人の肌に触れるようなウェアラブル端末に適用する場合は電力消費を少なく抑えることは重要である。

【0006】

図８は、上述した可変減衰器を有する重み付け回路１００を用いた通信装置９０の一例の概略構成を示すブロック図である。なお、同図に示す通信装置９０は２つのアンテナ２００，２０１を備えた例であるが、３つのアンテナを備える場合は、上述した特許文献１に記載されたアンテナ装置のように、３つのアンテナを互いに直交する位置関係で配置するとともに、３つのアンテナのうち２つのアンテナを選択する選択部（不図示）を備える構成とすればよい。

【0007】

図８に示す通信装置９０の重み付け回路１００は、２つの可変減衰器１０１，１０２と、２分配合成器１０３とを備える。一方の可変減衰器１０１は、２分配合成器１０３とアンテナ２００との間に介挿され、他方の可変減衰器１０２は、２分配合成器１０３とアンテナ２０１との間に介挿される。２分配合成器１０３は、送信時には、送受信回路４００からの送信信号を２分配して可変減衰器１０１，１０２に出力し、受信時には、アンテナ２００，２０１からの受信信号を合成して送受信回路４００に出力する。

【0008】

ここで、可変減衰器１０１，１０２に対する重み付けを例えば可変減衰器１０１に０ｄＢ（実質重み付けを行わない）、可変減衰器１０２に１０ｄＢとしても、理想通りにはならず、実際は内部スイッチ等の損失が２ｄＢ程度存在するため、可変減衰器１０１における減衰量は２ｄＢ程度、可変減衰器１０２における減衰量は１２ｄＢ程度となる。２分配合成器１０３にも０．３ｄＢ程の損失があるため、送信時において、送受信回路４００からは損失を補うための高い送信電力が必要となる。例えばアンテナ２００における送信電力が０ｄＢｍ、アンテナ２０１における送信電力が−１０ｄＢｍの場合、総送信電力は＋０．４１ｄＢｍとなり、送受信回路４００には約＋５ｄＢｍの出力電力が必要となる。

【0009】

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、３つのアンテナの中から２つのアンテナを選択して受信した２つの受信信号及び１つの送信信号を２分配した２つの送信信号に対する重み付けを低損失で行うことができる通信装置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】

【0010】

本発明の通信装置は、３つのアンテナを用いて送受信する通信装置であって、装置本体に直交３軸方向のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に各々設けられた３つのアンテナと、各アンテナの傾き角度を検出する傾きセンサと、１つの信号を予め設定された比率に基づき２つの信号に分配する、又は、２つの信号を予め設定された比率に基づき１つの信号に合成する、複数の比率の異なるウィルキンソン電力分配合成器と、を備え、既知の電波到来方向の傾き角度に対し、前記傾きセンサにおける前記各アンテナの傾き角度から前記各アンテナの受信信号振幅を算出し、算出された受信信号振幅の大きい２つのアンテナを前記３つのアンテナの中から選択し、この選択された２つのアンテナの受信信号振幅の理想比率に最も近い比率を有するウィルキンソン電力分配合成器を選択する。

【0011】

上記構成によれば、３つのアンテナで受信した３つの受信信号の中から受信信号振幅の大きい２つのアンテナを選択し、選択した２つのアンテナで受信した２つの受信信号及び１つの送信信号を２分配した２つの送信信号のそれぞれに対して低損失で重み付けができるので、省電力化が図れ、通信可能時間を延ばすことができる。また、発熱量も少ないことから、ウェアラブル端末としても問題なく使用することができる。

【0012】

上記構成において、前記既知の電波到来方向の傾き角度（φｘ、φｙ、φｚ）及び前記各アンテナの傾き角度（θｘ、θｙ、θｚ）を用いて、下記数式から前記各アンテナの受信信号振幅を算出する、ｘ軸のアンテナの受信信号振幅：Ａｘ＝｜ｃｏｓ（θｙ−φｙ）・ｃｏｓ（θｚ−φｚ）｜、ｙ軸のアンテナの受信信号振幅：Ａｙ＝｜ｓｉｎ（θｚ−φｚ）｜、ｚ軸のアンテナの受信信号振幅：Ａｚ＝｜ｃｏｓ（θｘ−φｘ）・ｓｉｎ（θｚ−φｚ）｜。

【0013】

上記構成によれば、３つのアンテナで受信した３つの受信信号それぞれの受信信号振幅を算出することができる。

【0014】

上記構成において、前記理想比率が０：１又は１：０の場合、前記複数のウィルキンソン電力分配合成器のいずれも経由することなく、前記２つのアンテナのうち１つのアンテナで送信する。

【0015】

上記構成によれば、０：１の比率を有するウィルキンソン電力分配合成器と、１：０の比率を有するウィルキンソン電力分配合成器が不要となり、その分、コストの削減が可能となる。

【0016】

上記構成において、前記複数のウィルキンソン電力分配合成器は、１：１、１：２．５、１：７、２．５：１、７：１の比率をそれぞれ有する。

【0017】

上記構成によれば、２つのアンテナで受信した２つの受信信号及び１つの送信信号を２分配した２つの送信信号のそれぞれに対して低損失で重み付けができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、３つのアンテナの中から２つのアンテナを選択して受信した２つの受信信号及び１つの送信信号を２分配した２つの送信信号に対する重み付けを低損失で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る通信装置の概略構成を示すブロック図

【図2】図１の通信装置の人体への装着イメージを示す図

【図3】図１の通信装置の重み付け回路が有する各切替器の端子配列を示す図

【図4】図１の通信装置の重み付け回路が有するウィルキンソン電力分配合成器の一例の概略構成を示す図

【図5】図１の通信装置の重み付け回路における傾き情報による比率の判定を説明するための図

【図6】図１の通信装置における重み付け比毎の合成後出力電力特性を示すグラフ

【図7】図１の通信装置における所要送信電力を比較した結果を示すグラフ

【図8】可変減衰器を有する重み付け回路を用いた通信装置の一例の概略構成を示すブロック図

【図9】従来の重み付け処理を説明するための図

【図10】従来の重み付け処理において、受信信号電力差が３ｄＢの場合における重み付け係数と合成後ＳＮ改善量（ｄＢ）のシミュレーション結果を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0021】

先ず、受信信号に対する重み付け処理について説明する。
図９は、従来の重み付け処理を説明するための図である。図中に示すＳ_ｒｘ１、Ｓ_ｒｘ２、Ｎ、Ｘの意味は以下の通りである。
Ｓ_ｒｘ１：アンテナ２００の受信信号電力（ｄＢｍ）
Ｓ_ｒｘ２：アンテナ２０１の受信信号電力（ｄＢｍ）
Ｎ：ノイズ電力（ｄＢｍ）
Ｘ：重み付け係数（電力比、真値）、Ｘ＝１０^{（Ｓｒｘ１−Ｓｒｘ２）／１０}、可変減衰器１０１，１０２の重み付け係数の比は、１：Ｘである。

【0022】

２つのアンテナ２００，２０１間の受信信号電力差（Ｓ_ｒｘ１−Ｓ_ｒｘ２）より算出される重み付け係数を用いて２つの受信信号に対する重み付けを行うことで、２つの受信信号を合成した後のＳＮ（信号対雑音比）を最大化できる。図１０は、受信信号電力差（Ｓ_ｒｘ１−Ｓ_ｒｘ２）が３ｄＢの場合における重み付け係数Ｘと合成後ＳＮ改善量（ｄＢ）のシミュレーション結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、重み付け係数Ｘ＝０．５でＳＮ改善量が最大となる。

【0023】

通信路の可逆性により、送信信号は重み付け比１：Ｘの電力比で送信することで、相手局に到達する電力が最大となる。

【0024】

このように、２つのアンテナ２００，２０１間の受信信号電力差から算出される重み付け係数を用いて２つの受信信号に対して重み付けを行う。しかしながら、既に述べたように、可変減衰器１０１，１０２及び２分配合成器１０３のそれぞれに損失があり、これらの損失によって消費電力の増大、ひいては通信可能時間の低下を招いてしまう。また、消費電力が増大することで発熱量も大きくなることから、特に筐体の一部でも人の肌に触れるようなウェアラブル端末に適用するには問題がある。

【0025】

以下、２つのアンテナ２００，２０１で受信した２つの受信信号及び１つの送信信号を２分配した２つの送信信号に対する重み付けを低損失で行うことができる通信装置について説明する。

【0026】

図１は、本発明の一実施形態に係る通信装置１の概略構成を示すブロック図である。なお、同図において、アンテナそのものは従来と同様のものを用いているので、同じ符号２００，２０１を付けている。
本実施形態に係る通信装置１は、２つのアンテナ２００，２０１を用いて送受信する通信装置であり、例えば人体の腕に装着して使用される。図２は、本実施形態に係る通信装置１を腕３００に装着したときのイメージを示す図である。なお、本実施形態に係る通信装置１においても３つのアンテナを備える場合は、上述した特許文献１に記載されたアンテナ装置のように、３つのアンテナを互いに直交する位置関係で配置するとともに、３つのアンテナのうち２つのアンテナを選択する選択部（不図示）を備える構成とすればよい。

【0027】

本実施形態に係る通信装置１は、複数の比率の異なるウィルキンソン電力分配合成器４〜８を用いた重み付け回路２と、送受信回路９とを備えている。重み付け回路２は、５つのウィルキンソン電力分配合成器４〜８の他に、ウィルキンソン電力分配合成器４〜８を択一的に切り替えるための切替器１１〜１３と、ウィルキンソン電力分配合成器４〜８の使用を回避し、アンテナ２００又は２０１を直接送受信回路９に接続するための切替器１０と、比率切替制御部１４と、傾きセンサ１５と、理想比率計算部１６と、受信電力計算部１７とを備えている。

【0028】

切替器１０は、１回路２接点の切替器であり、切替器１１〜１３は、それぞれ１回路６接点の切替器である。アンテナ２００は切替器１１の共通端子に接続される。アンテナ２０１は切替器１２の共通端子に接続される。送受信回路９の送受信端（送信・受信共用）は切替器１３の共通端子に接続される。切替器１１の６つの選択端子はウィルキンソン電力分配合成器４〜８及び切替器１０の一方の選択端子に接続される。また、切替器１２の６つの選択端子はウィルキンソン電力分配合成器４〜８及び切替器１０の他方の選択端子に接続される。また、切替器１３の６つの選択端子はウィルキンソン電力分配合成器４〜８及び切替器１０の共通端子に接続される。

【0029】

図３は、本実施形態に係る通信装置１の重み付け回路２が有する切替器１０〜１３の端子配列を示す図である。同図の（ａ）は切替器１１〜１３の端子配列を示し、同図の（ｂ）は切替器１０の端子配列を示している。同図の（ａ）に示すように、切替器１１〜１３ではＴ０が共通端子、Ｔ１〜Ｔ６がそれぞれ選択端子であり、また図２の（ｂ）に示すように、切替器１０ではＴ０が共通端子、Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ選択端子である。

【0030】

図１に戻り、ウィルキンソン電力分配合成器４〜８は、それぞれ１つの信号を予め設定された比率に基づき２つの信号に分配する、又は、２つの信号を予め設定された比率に基づき１つの信号に合成するものである。ウィルキンソン電力分配合成器４の比率は１：１、ウィルキンソン電力分配合成器５の比率は１：２．５、ウィルキンソン電力分配合成器６の比率は１：７、ウィルキンソン電力分配合成器７の比率は２．５：１、ウィルキンソン電力分配合成器８の比率は７：１となっている。

【0031】

図４は、ウィルキンソン電力分配合成器の一例の概略構成を示す図である。同図に示すように、ウィルキンソン電力分配合成器は、８つのコイルＬと、４つのコンデンサＣと、１つの抵抗Ｒとから構成される。ウィルキンソン電力分配合成器は周知なものであるので、詳細な説明は省略する。

【0032】

図１に戻り、比率切替制御部１４は、２つのアンテナ２００，２０１で受信した際の、２つのアンテナ２００，２０１の受信電力値の受信比率に基づき、送信時に、この受信比率に対応した比率を有するウィルキンソン電力分配合成器４，５，６，７又は８を択一的に選択する。比率切替制御部１４は、アンテナ２００，２０１で受信した際の受信電力値を求めるときには、切替器１１〜１３それぞれの共通端子Ｔ０を選択端子Ｔ６に切り替えた状態で、切替器１０の切り替えを行う。即ち、切替器１０の共通端子Ｔ０を選択端子Ｔ１に切り替えることでアンテナ２００における受信電力値を求め、また切替器１０の共通端子Ｔ０を選択端子Ｔ２に切り替えることでアンテナ２０１における受信電力値を求める。

【0033】

比率切替制御部１４は、切替器１１〜１３に対する切り替え制御を行い、ウィルキンソン電力分配合成器４，５，６，７又は８を択一的に選択する。選択されたウィルキンソン電力分配合成器４，５，６，７又は８にて１つの送信信号が２分配されて２つのアンテナ２００，２０１から送信される。

【0034】

比率切替制御部１４は、受信比率が０：１又は１：０のときに、ウィルキンソン電力分配合成器４〜８のいずれも使用することなく切替器１０のみを使用する。即ち、比率切替制御部１４は、受信比率が１：０ときは切替器１１〜１３それぞれの共通端子Ｔ０を選択端子Ｔ６側に切り替えた状態で、切替器１０の共通端子Ｔ０を選択端子Ｔ１側に切り替える。また、受信比率が０：１のときは、切替器１１〜１３それぞれの共通端子Ｔ０を選択端子Ｔ６側に切り替えた状態で、切替器１０の共通端子Ｔ０を選択端子Ｔ２側に切り替える。

【0035】

傾きセンサ１５は、例えば加速度センサ又は角速度センサを用いて通信装置１本体の傾きを検出する。理想比率計算部１６は、傾きセンサ１５からの傾き情報に基づいて理想比率を計算し、理想比率情報を比率切替制御部１４に出力する。受信電力計算部１７は、送受信回路９からの受信信号に基づいて受信電力を計算し、受信電力比情報を比率切替制御部１４に出力する。比率切替制御部１４は、理想比率情報及び受信電力比情報のいずれか一方の情報に基づいて切替器１０〜１３に対して切り替え制御を行う。なお、比率切替制御部１４が理想比率情報を使用するか、受信電力比情報を使用するかは、ユーザの好みに応じて任意に設定できるようになっている。その選択手段として例えば切替スイッチを用いることができる。

【0036】

次に、比率切替制御における比率の判定方法について詳細に説明する。
本実施形態に係る通信装置１では、上述したように受信電力比情報による判定と傾き情報による判定の２通りの判定方法を採用し、いずれか一方をユーザの好みに応じて任意に選択できるようになっている。

【0037】

受信電力比情報により比率を判定する場合、受信電力を計算すると良いので、これについての説明は省略し、傾き情報による判定についてのみ説明する。図５は、傾き情報による比率の判定を説明するための図である。この説明では３本のアンテナを用いて、これらの中から２つのアンテナを選択している。同図の（ａ）は傾き無しの基準状態を示し、同図の（ｂ）は傾き状態を示している。３本のアンテナＡＮＴ-Ｘ，アンテナＡＮＴ-Ｙ，アンテナＡＮＴ-Ｚは、互いに偏波面が直交するように配置されている。偏波面がＸ軸に平行であり、この偏波面に対して直交する方向が電波の到来方向である。アンテナ傾き量：θｘ，θｙ，θｚは傾きセンサ１５により取得することができる。また、電波到来方向傾き量：φｘ，φｙ，φｚは既知の値である。以下に示す手順Ｐ１〜手順Ｐ４で比率を選択する。

【0038】

（手順Ｐ１）アンテナＡＮＴ-Ｘ，アンテナＡＮＴ-Ｙ，アンテナＡＮＴ-Ｚの受信信号振幅を傾き情報から算出する。
アンテナＡＮＴ-Ｘにおける受信信号振幅：Ａｘ＝｜ｃｏｓ（θｙ−φｙ）・ｃｏｓ（θｚ−φｚ）｜
アンテナＡＮＴ-Ｙにおける受信信号振幅：Ａｙ＝｜ｓｉｎ（θｚ−φｚ）｜
アンテナＡＮＴ-Ｚにおける受信信号振幅：Ａｚ＝｜ｃｏｓ（θｘ−φｘ）・ｓｉｎ（θｚ−φｚ）｜

【0039】

（手順Ｐ２）手順Ｐ１の算出結果から、振幅の大きい２つのアンテナを選択する。

【0040】

（手順Ｐ３）手順Ｐ２で選択した２つのアンテナの理想比率を算出する。
例えば、アンテナＡＮＴ-Ｘ，ＡＮＴ-Ｙが選択された場合、
アンテナＡＮＴ-Ｘ：アンテナＡＮＴ-Ｙ＝Ａｘ^２／ｋ：Ａｙ^２／ｋ
但し、ｋ＝Ｍａｘ（Ａｘ^２，Ａｙ^２） Ａｘ^２，Ａｙ^２のうち、大きい方をとる。

【0041】

（手順Ｐ４）選択可能な比率（図１に示す例では、０：１，１：７，１：２．５，１：１，２．５：１，７：１，１：０）の中から手順Ｐ３で算出した理想比率に最も近い比率を選択する。

【0042】

通信装置１が３本のアンテナを用いて送受信する場合、構成は次のようになる。即ち、装置本体に直交３軸方向のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に各々設けられた３つのアンテナＡＮＴ−Ｘ，ＡＮＴ−Ｙ，ＡＮＴ−Ｚと、各アンテナＡＮＴ−Ｘ，ＡＮＴ−Ｙ，ＡＮＴ−Ｚの傾き角度を検出する傾きセンサ１５と、１つの信号を予め設定された比率に基づき２つの信号に分配する、又は、２つの信号を予め設定された比率に基づき１つの信号に合成する、複数の比率の異なるウィルキンソン電力分配合成器４〜８とを備え、既知の電波到来方向の傾き角度に対し、傾きセンサ１５における各アンテナＡＮＴ−Ｘ，ＡＮＴ−Ｙ，ＡＮＴ−Ｚの傾き角度から各アンテナＡＮＴ−Ｘ，ＡＮＴ−Ｙ，ＡＮＴ−Ｚの受信信号振幅を算出し、算出された受信信号振幅の大きい２つのアンテナ（ＡＮＴ−ＸとＡＮＴ−Ｙ又はＡＮＴ−ＹとＡＮＴ−Ｚ又はＡＮＴ−ＸとＡＮＴ−Ｚ）を３つのアンテナＡＮＴ−Ｘ，ＡＮＴ−Ｙ，ＡＮＴ−Ｚの中から選択し、この選択された２つのアンテナ（ＡＮＴ−ＸとＡＮＴ−Ｙ又はＡＮＴ−ＹとＡＮＴ−Ｚ又はＡＮＴ−ＸとＡＮＴ−Ｚ）の受信信号振幅の理想比率に最も近い比率を有するウィルキンソン電力分配合成器４，５，６，７又は８を選択する。なお、３つのアンテナＡＮＴ−Ｘ，ＡＮＴ−Ｙ，ＡＮＴ−Ｚの中から受信信号振幅の大きい２つのアンテナを選択する手段については図示を省略する。

【0043】

次に、重み付け比として、０：１，１：７，１：２．５，１：１，２．５：１，７：１及び１：０を選定した理由について説明する。本実施形態の構成では重み付け比が離散的であるため、設定された比率が最適でない場合が存在するので、そのような場合でも合成後の出力電力の低下を抑えるために上記の比率を選択した。

【0044】

上記の比率を選択することで、合成後の出力電圧の低下を０．２ｄＢ以下に抑えることができる。図６は、重み付け比毎の合成後出力電力特性を示すグラフである。正規化したものであるので、合成後出力電力（ｄＢ）「０ｄＢ」のときの特性が最もよくなっている。同図において、横軸はアンテナ間受信信号電力差（ｄＢ）、縦軸は合成後出力電力（ｄＢ）である。同図に示すように、アンテナ間受信信号電力差（ｄＢ）が２ｄＢまでは重み付け比１：１の合成後出力電力特性が最も良く、２ｄＢを超えると重み付け比１：２．５の合成後出力電力特性が最も良くなる。その後、アンテナ間受信信号電力差（ｄＢ）が６ｄＢを超えると重み付け比１：７の合成後出力電力特性が最も良くなる。更にその後、アンテナ間受信信号電力差（ｄＢ）が１４．７ｄＢを超えると重み付け比０：１の合成後出力電力特性が最も良くなる。このように、アンテナ間受信信号電力差（ｄＢ）が大きくなるに従い、矢印Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３のタイミングで重み付け比１：１→１：２．５→１：７→０：１に切り替わる。なお、その他の重み付け比２．５：１，７：１，１：０については、ミラーで得ることができる。同図ではミラーの特性を鎖線で示している。

【0045】

なお、重み付け比として、０：１，１：７，１：２．５，１：１，２．５：１，７：１及び１：０に限定されるものではない。

【0046】

このように、本実施形態に係る通信装置１によれば、１つの信号を予め設定された比率に基づき２つの信号に分配する、又は、２つの信号を予め設定された比率に基づき１つの信号に合成する、１：１，１：２．５，１：７，２．５：１，７：１のウィルキンソン電力分配合成器４〜８を備え、２つのアンテナ２００，２０１で受信した際の、２つのアンテナ２００，２０１の受信電力値の受信比率に基づき、送信時に、この受信比率に対応した比率を有するウィルキンソン電力分配合成器４，５，６，７及び８のうちの１つを選択し、選択したウィルキンソン電力分配合成器４，５，６，７又は８で１つの送信信号を２つの信号に分配して２つのアンテナ２００，２０１から送信するので、従来同様の重み付けを可能としながらも、低損失のウィルキンソン電力分配合成器を用いたことで省電力化が図れ、通信可能時間の延長が可能となる。

【0047】

具体的には、ウィルキンソン電力分配合成器４〜８の実回路での損失は約０．３ｄＢ、切替器１０〜１３等の周辺回路の損失は約１ｄＢであり、重み付け回路２全体として約１．３ｄＢ以下の損失となる。図７は、本実施形態の通信装置１と従来の通信装置９０（図８参照）における所要送信電力を比較した結果を示すグラフである。同図において、横軸はアンテナ間の送信電力差（ｄＢ）、縦軸は通信装置所要送信電力（ｄＢｍ）である。鎖線で示すグラフは従来の通信装置９０における所要送信電力であり、実線で示すグラフは本実施形態の通信装置１の所要送信電力である。本実施形態の通信装置１は、従来の通信装置９０と比べて送信電力が約１〜４ｄＢ程度低減しているのが分かる。

【0048】

なお、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、３つのアンテナの中から２つのアンテナを選択して受信した２つの受信信号及び１つの送信信号を２分配した２つの送信信号に対する重み付けを低損失で行うことができるといった効果を有し、人体に身につけて使用するウェアラブル端末の他、ポケットや鞄等に入れて持ち運ぶ携帯電話やスマートフォン等の通信装置への適用が可能である。

【符号の説明】

【0050】

１ 通信装置
２ 重み付け回路
４〜８ ウィルキンソン電力分配合成器
９ 送受信回路
１０〜１３ 切替器
１４ 比率切替制御部
１５ 傾きセンサ
１６ 理想比率計算部
１７ 受信電力計算部
２００，２０１ アンテナ

【要約】

【課題】２つのアンテナで受信した２つの受信信号及び１つの送信信号を２分配した２つの送信信号に対する重み付けを低損失で行うことができる通信装置を提供する。
【解決手段】装置本体に直交３軸方向のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に各々設けられた３つのアンテナと、各アンテナの傾き角度を検出する傾きセンサ１５と、１つの信号を予め設定された比率に基づき２つの信号に分配する、又は、２つの信号を予め設定された比率に基づき１つの信号に合成する、複数の比率の異なるウィルキンソン電力分配合成器４〜８とを備え、既知の電波到来方向の傾き角度に対し、傾きセンサ１５における各アンテナの傾き角度から各アンテナの受信信号振幅を算出し、算出された受信信号振幅の大きい２つのアンテナを３つのアンテナの中から選択し、この選択された２つのアンテナの受信信号振幅の理想比率に最も近い比率を有するウィルキンソン電力分配合成器を選択する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】