(57)【要約】  送信用増幅器１２が電力を消費しない受信タイミング期間の電力を利用して、送信用増幅器１２に電力を供給する電源からの電力をヒータ１７又はファン１８に供給して、ヒータ１７又はファン１８を駆動させることで、ヒータ１７又はファン１８を駆動するための専用電源を不要とする。また、受信タイミング期間中においても、ヒータ１７又はファン１８によって電力が消費されるため、送信タイミングと受信タイミングの切り替えにおける電源部２０における電流、電圧の変動を小さくすることができ、変動分を吸収するためのコンデンサの容量を小さくすることができる。
2009019736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、
送信タイミング期間に送信信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の温度を検出する温度検出部と、
前記増幅器を加熱するヒータ又は前記増幅器を冷却するファンの少なくとも一方と、
前記増幅器に電力を供給する電源部と、
送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われている間に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ヒータ又は前記ファンへの供給を停止するタイミング制御部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１において、
送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われる前に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、前記タイミング制御部は、前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲内となるまで、前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１において、
送信信号レベルが所定レベル以下である場合のみ、前記タイミング制御部は、受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ヒータ又は前記ファンへの供給を停止する制御を実行し、送信信号レベルが所定レベルより大きい場合は、前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンへ供給する制御を実行しないことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１において、さらに、
前記電源部から前記ヒータ又は前記ファンに供給される電力の電圧を平滑化する電圧平滑部を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記タイミング制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて、前記電源部の出力電圧を可変に制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、
送信タイミング期間に送信信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器を冷却するファンと、
前記増幅器に電力を供給する電源部と、
受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ファンへの供給を停止するタイミング制御部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、
送信タイミング期間に送信信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の温度を検出する温度検出部と、
前記増幅器に電力を供給する電源部と、
前記増幅器を非線形動作させるための第一のバイアス電圧を生成する第一のバイアス電圧生成部と、
前記増幅器を線形動作させるための第二のバイアス電圧を生成する第二のバイアス電圧生成部と、
送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われている間に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、受信タイミング期間に前記第二のバイアス電圧を前記増幅器に供給し、送信タイミング期間に前記第一のバイアス電圧を前記増幅器に供給するタイミング制御部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＤ(Time Division
Duplex)方式による無線通信システムにおける無線通信装置に関し、特に、無線通信装置に搭載される非線形な動作を行う増幅器の動作温度制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今のマイクロ波を用いた無線通信システムでは、基地局などの無線通信装置における増幅器として、ＬＤＭＯＳやＧａＮのような高効率動作のＦＥＴが用いられ、且つ、増幅器の動作点も非線形（Ｂ級、Ｃ級など）で動作させて、高効率化を実現している。【０００３】
増幅器は動作温度によりその特性が変化するため、許容できる特性が確保できる一定範囲内での動作温度を維持する必要があり、その対策として、増幅器の温度を検出し、検出温度に応じて、ヒータ加熱又はファン冷却が行われている。特に、屋外に設置される基地局は、増幅器の動作温度範囲外となる地域、例えば−４０℃のような極寒冷地に設置される場合もあり、そのような温度条件の地域に設置された場合でも、増幅器を正常に動作させる必要がある。【０００４】
図１は、従来の無線通信装置の送信機能部分における増幅器の温度制御を説明するブロック図である。ＴＤＤ(Time Division Duplex：時分割複信)方式により送受信の高速切り替えを制御するタイミング制御部１０が、送受信切り替え用の制御信号を生成し、制御信号は送信スイッチ(RFSW)１１、ＴＤＤスイッチ（TDDSW）１３に供給される。送信スイッチ１１は、送信タイミング期間の間オン（ＯＮ）し、その期間のみRF信号を送信用増幅器(Power
Amplifier:PA)１２に入力する。送信用増幅器１２は入力されたRF信号を増幅して出力する。ＴＤＤスイッチ１３は、送信タイミング期間の間、送信用増幅器１２から出力されたRF信号を送信し、受信タイミングの間は、受信信号を受信機能部分RX（図示せず）に送る。【０００５】
増幅器用電源部(Power Supply:PS)１４は、送信用増幅器１２に電力（電流）を供給する。送信用増幅器１２は非線形な動作を行う増幅器であるので、送信用増幅器１２にRF信号が入力される期間のみ増幅器用電源部１４から供給される電流（電力）を消費し、RF信号が入力されない場合は、極めて小さいアイドル電流のみを消費する。また、温度センサ１５は送信用増幅器１２の温度を検出し、検出温度がヒータ用しきい値温度より低い場合は、温度制御用電源部１６を起動させ、温度制御用電源部１６はヒータ１７に電力を供給し、ヒータ１７により送信用増幅器１２を加熱する。そして、検出温度がヒータ用しきい値温度より高くなると、温度制御用電源部(Power
Supply:PS)１６は、ヒータ１７への電力供給を停止する。同様に、検出温度がファン用しきい値温度より高い場合は、温度制御用電源部１６を起動させ、温度制御用電源部１６はファン１８に電力を供給し、ファン１８により送信用増幅器１２を冷却する。そして、検出温度がファン用しきい値温度より低くなると、温度制御用電源部１６は、ファン１８への電力供給を停止する。【０００６】
図２は、送受信タイミング切り替え時の負荷変動について説明する図である。ＴＤＤ方式により高速に送信と受信を切り替える場合、送信と受信が切り替わるタイミング（図２（ａ））で、送信用増幅器１２への入力信号の突入、切断による負荷変動により、増幅器用電源部１４では、瞬間的な電流変動（突入電流）が発生する（図２（ｂ））。このとき、増幅器用電源部１４は、その変動に高速応答できないため、送信用増幅器１２に瞬間的な電圧変動（電圧降下）を与えてしまい（図２（ｃ））、送信用増幅器１２の動作に不都合を与える可能性がある。そのため、送信用増幅器１２の電源ラインに大容量のコンデンサを搭載し、送信用増幅器１２のバイアス電圧の変動を抑制する必要がある。【０００７】
なお、下記特許文献１及び２には、無線送受信装置の増幅器（ＦＥＴ）を加熱する手段として、増幅器を自己発熱させて、動作温度まで上昇させる技術について開示している。また、下記特許文献３は、駆動部（電動開閉扉、ローディングトレイ等）を有するチューナ、ＶＴＲ、ビデオディスクレコーダ等の冷却装置に関し、駆動部の動作中は、冷却ファンの動作を停止する構成について開示している。下記特許文献４は、電子機器内部の冷却用のファンモータ制御装置に関し、複数の冷却ファンを時分割に駆動する構成を開示している。
【特許文献１】特開２００４−１７３０５５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８１３０号公報
【特許文献３】特開平２−２５１０７２号公報
【特許文献４】特開平１１−２０２９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非線形動作を行う増幅器では、信号入力がない場合、増幅器自身での消費電流は著しく低く、発熱の術がないため、上述したように、動作環境温度が増幅器の安定動作が得られる所定温度より低い場合は、ヒータ１７などにより加熱する必要が生じる。また、動作環境温度が許容温度より高い場合は、ファン１８により放熱させる必要がある。【０００９】
従って、ヒータ１７やファン１８に電源を供給する温度制御用電源部１６を、増幅器用電源部１４とは別に設ける必要があり、実装面積増及びコスト増を招き、さらにヒータ１７又はファン１８駆動時には余分な消費電力を必要とする。【００１０】
また、上記特許文献１及び２のように自己発熱させる場合は、ヒータを搭載する必要がない利点を有するが、自己発熱中は、本来の増幅動作を行えず（特許文献１）、また、RF信号以外の信号を増幅器に入力する必要が生じ（特許文献２）、さらに、高温時の冷却動作は行えないなどの問題がある。【００１１】
さらに、安定的なＴＤＤ動作を確保するために、上述したように、大容量のコンデンサを搭載する必要があるが、近年、増幅器１２には、ＧａＮなどの高電圧デバイスが採用されている。従って、高耐圧のコンデンサが必要となり、コンデンサの信頼性の確保が困難となったり、コンデンサのサイズが大きくなり、実装面積の増大を招くという問題も生じている。【００１２】
そこで、本発明の目的は、ＴＤＤ動作を行う無線通信装置に搭載される増幅器を加熱するヒータ又は冷却するファンを駆動するための電源部を不要とする無線通信装置を提供することにある。【００１３】
また、本発明の別の目的は、ＴＤＤ動作を行う無線通信装置に搭載される増幅器に電力を供給する電源部の電流及び電圧の変動を抑制する無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的を達成するための本発明の無線通信装置の第一の構成は、送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、送信タイミング期間に送信信号を増幅する非線形増幅器と、前記非線形増幅器の温度を検出する温度検出部と、前記非線形増幅器を加熱するヒータ又は前記非線形増幅器を冷却するファンの少なくとも一方と、前記非線形増幅器に電力を供給する電源部と、送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われている間に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ヒータ又は前記ファンへの供給を停止するタイミング制御部とを備えることを特徴とする。【００１５】
本発明の無線通信装置の第二の構成は、上記第一の構成において、送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われる前に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、前記タイミング制御部は、前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲内となるまで、前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給することを特徴とする。【００１６】
本発明の無線通信装置の第三の構成は、上記第一の構成において、送信信号レベルが所定レベル以下である場合のみ、前記タイミング制御部は、受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ヒータ又は前記ファンへの供給を停止する制御を実行し、送信信号レベルが所定レベルより大きい場合は、前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンへ供給する制御を実行しないことを特徴とする。【００１７】
本発明の無線通信装置の第四の構成は、上記第一の構成のおいて、さらに、前記電源部から前記ヒータ又は前記ファンに供給される電力の電圧を平滑化する電圧平滑部を備えることを特徴とする。【００１８】
本発明の無線通信装置の第五の構成は、上記第一の構成において、前記タイミング制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて、前記電源部の出力電圧を可変に制御することを特徴とする。【００１９】
本発明の無線通信装置の第六の構成は、送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、送信タイミング期間に送信信号を増幅する非線形増幅器と、前記非線形増幅器を冷却するファンと、前記非線形増幅器に電力を供給する電源部と、受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ファンへの供給を停止するタイミング制御部とを備えることを特徴とする。【００２０】
本発明の無線通信装置の第七の構成は、送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、送信タイミング期間に送信信号を増幅する増幅器と、前記非線形増幅器の温度を検出する温度検出部と、前記非線形増幅器に電力を供給する電源部と、前記増幅器を非線形動作させるための第一のバイアス電圧を生成する第一のバイアス電圧生成部と、前記増幅器を線形動作させるための第二のバイアス電圧を生成する第二のバイアス電圧生成部と、送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われている間に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、受信タイミング期間に前記第二のバイアス電圧を前記増幅器に供給し、送信タイミング期間に前記第一のバイアス電圧を前記増幅器に供給するタイミング制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、一つの電源を、増幅器とヒータ又はファンで共用することができ、増幅器の温度制御のために設けられるヒータ又はファン専用の電源が不要となる。従って、実装面積の小型化、コスト削減、加熱時又は冷却時の消費電力の低減が達成される。【００２２】
さらに、送信タイミングと受信タイミングの切り替え時において、電源の電流及び電圧の変動を小さくすることができ、変動分を吸収するためのコンデンサの容量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の無線通信装置の送信機能部分における増幅器の温度制御を説明するブロック図である。
【図２】送受信タイミング切り替え時の負荷変動について説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態における無線通信装置の第一の構成例を示すブロック図である。
【図４】温度制御スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦタイミングチャートである。
【図５】タイミング制御部１０の温度制御フローチャートである。
【図６】送信用増幅器１２の送信出力レベルと上昇温度について説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態における無線通信装置の第二の構成例を示すブロック図である。
【図８】温度制御スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦと供給電圧のタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態における無線通信装置の第三の構成例を示すブロック図である。
【図１０】電源部２０の出力電圧の変化を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態における無線通信装置の第四の構成例を示すブロック図である。
【図１２】ファン１８の動作のタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態における無線通信装置の第五の構成例を示すブロック図である。
【図１４】バイアス電圧の切り替えタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１０：タイミング制御部、１１：送信スイッチ、１２：増幅器、１３：ＴＤＤスイッチ、１５：温度センサ、１７：ヒータ、１８：ファン、２０：電源部、２１：温度制御スイッチ、２２：電圧平滑部、２３：非線形動作用バイアス電圧生成部、２４：線形動作用バイアス電圧生成部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。【００２６】
非線形（Ｂ級、Ｃ級など）の増幅器は、信号が入力されない場合は、実質的に電流を消費せず（極めて小さいアイドル電流のみを消費し）、入力信号がある場合に消費する電流が余剰となる。送信と受信が時分割により高速に切り替わるＴＤＤ方式により通信を行う無線通信装置では、受信タイミング期間(Downlink)、送信は行われないため、非線形増幅器である送信用増幅器にはRF信号は入力されず、受信タイミング期間(Downlink)の間、送信タイミング期間(Uplink)で消費する電流分が余剰となる。【００２７】
本発明は、ＴＤＤ方式の通信において、受信タイミング期間(Downlink)で生じる余剰電流（余剰電力）に着目し、受信タイミング期間(Downlink)の余剰電流（余剰電力）をヒータ又はファンに供給することで、送信用増幅器の動作温度を制御する。【００２８】
図３は、本発明の実施の形態における無線通信装置の第一の構成例を示すブロック図である。ＴＤＤ方式により送受信の高速切り替えを制御するタイミング制御部１０が、送受信切り替え用の制御信号を生成し、制御信号は送信スイッチ１１、ＴＤＤスイッチ１３及び温度制御スイッチ２１に供給される。送信スイッチ１１は、送信タイミング期間(Uplink)の間ＯＮし、その期間のみRF信号が送信用増幅器１２に入力される。送信用増幅器１２は入力されたRF信号を増幅して出力する。ＴＤＤスイッチ１３は、送信タイミング期間(Uplink)の間、送信用増幅器１２から出力されたRF信号を送信し、受信タイミング期間(Downlink)の間は、受信信号を受信機能部分RX（図示せず）に送る。【００２９】
電源部(Power Supply:PS)２０は、送信用増幅器(Power
Amplifier:PA)１２に電力（電流）を供給する。送信用増幅器１２は非線形増幅器であるので、送信用増幅器１２にRF信号が入力される期間のみ電源部２０から供給される電流（電力）を消費し、RF信号が入力されない場合は、極めて小さいアイドル電流のみを消費するため、RF信号が送信用増幅器１２に入力されない受信タイミング期間は電力が余剰となる。【００３０】
そこで、本第一の構成例では、温度センサ１５は送信用増幅器１２の温度を検出し、検出温度情報はタイミング制御部１０に入力され、タイミング制御部１０は、ヒータ１７による加熱が必要な温度、又はファン１８による冷却が必要な温度であると判断すると、受信タイミング期間のみ、ヒータ１７又はファン１８に電力が供給されるように温度制御スイッチ２１を制御する。【００３１】
図４は、温度制御スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦタイミングチャートである。検出温度がヒータ用しきい値温度より低い場合、図４に示されるように、タイミング制御部１０は、受信タイミング期間開始時において、温度制御スイッチ２１をＯＮし、電源部２０からの電力をヒータ１７に電力を供給し、受信タイミング期間終了時において、温度制御スイッチ２１をＯＦＦし、ヒータ１７への電力供給を停止し、受信タイミング期間中のみ電力が供給されるように制御する。そして、検出温度がヒータ用しきい値温度より高くなると、受信タイミング期間であっても、温度制御スイッチ２１をＯＮせず、ヒータ１７への電力供給を停止する。【００３２】
同様に、検出温度がファン用しきい値温度より高い場合は、タイミング制御部１０は、受信タイミング期間開始時において、温度制御スイッチ２１をＯＮし、電源部２０からの電力をファン１８に電力を供給し、受信タイミング期間終了時において、温度制御スイッチ２１をＯＦＦし、ファン１８への電力供給を停止し、受信タイミング期間中のみ電力が供給されるように制御する。そして、検出温度がファン用しきい値温度より低くなると、受信タイミング期間であっても、温度制御スイッチ２１をＯＮせず、ファン１８への電力供給を停止する。【００３３】
このように、送信用増幅器１２が電力を消費しない受信タイミング期間の電力を利用して、送信用増幅器１２に電力を供給する電源からの電力をヒータ１７又はファン１８に供給して、ヒータ１７又はファン１８を駆動させることで、ヒータ１７又はファン１８を駆動するための専用電源を不要とする。また、送信タイミングにおいて、送信用増幅器１２とヒータ１７又はファン１８に同時に電力を供給しないため、消費電力の低減も可能となる。【００３４】
また、受信タイミング期間中においても、ヒータ１７又はファン１８によって電力が消費されるため、送信タイミングと受信タイミングの切り替えにおける電源部２０における電流、電圧の変動を小さくすることができる。従って、電流、電圧変動を小さくするための大容量のコンデンサが不要となり、コスト削減、実装面積の節約が実現される。【００３５】
図５は、タイミング制御部１０の温度制御フローチャートである。図５のフローチャートでは、ヒータ１７を駆動する場合について説明するが、ファン１８の駆動についても、同様に適用される。無線通信装置の電源スイッチが投入されて、無線通信装置が起動を開始する（S100）。タイミング制御部１０は、まず、温度センサ１５から検出温度情報を取得し（S102）、ヒータ用しきい値温度より低いかどうか判定し(S104)、ヒータ用しきい値以上であれば、送信スイッチ１１をＯＮとし、送信用増幅器１２を起動し(S108)、ＴＤＤによる無線通信が開始され、後述するステップS110以降の処理に移る。【００３６】
一方、検出温度がヒータ用しきい値温度より低い場合は、送信スイッチ１１をＯＦＦにしたまま、温度制御スイッチ２１をＯＮにする。送信スイッチ１１がＯＦＦのままなので、送信用増幅器１２はアイドル電流分のごくわずかな電力しか消費せず、電源部２０から供給される電力は実質的に全てヒータ１７に供給され、ヒータ１７による送信用増幅器１２の加熱が行われる(S106)。【００３７】
タイミング制御部１０は、一定間隔毎に検出温度情報を取得し(S102)、ヒータ用しきい値温度未満の間、送信スイッチ１１をＯＦＦ、温度制御スイッチ２１をＯＮにし続け、送信用増幅器１２の温度がヒータ用しきい値温度になるまでを加熱し続ける。S104において、検出温度情報がヒータ用しきい値温度以上となると、タイミング制御部１０は、温度制御スイッチ２１をＯＦＦとし、ヒータ１７への電力供給を停止し、さらに、送信スイッチ１１をＯＮとし、送信用増幅器１２を起動し(S108)、ＴＤＤによる通信が開始される。すなわち、送信スイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦを交互に切り替え、送信タイミングと受信タイミングを切り替える。【００３８】
タイミング制御部１０は、送信用増幅器１２を起動すると、送信用増幅器１２の送信出力レベル情報を取得する（S110）。送信出力レベル情報は、あらかじめ無線通信装置に対して設定され、無線通信装置のメモリ（図示せず）に格納されている。タイミング制御部１０は、無線通信装置のメモリから送信出力レベル情報を読み出す。【００３９】
タイミング制御部１０は、送信出力レベルが所定レベル（例えば+30dBm）以下の場合、送信用増幅器１２の自己発熱により、送信用増幅器１２の温度をヒータ用しきい値温度以上を保つことができないため、上述の図３及び図４で説明した本発明の温度制御を実施する。一方、送信出力レベルが所定レベル（例えば30dBm）より大きい場合、送信用増幅器１２の自己発熱により、送信用増幅器１２の温度をヒータ用しきい値温度以上を保つことができるため、上述の図１及び図２で説明した温度制御は実行されない。すなわち、検出温度にかかわらず受信タイミングの期間においても、温度制御スイッチ２１はＯＮされず(S114)、ヒータ１７による加熱は行われない。【００４０】
図６は、送信用増幅器１２の送信出力レベルと上昇温度について説明する図である。送信用増幅器１２は、最大+40dBmから最小+10dBmまで出力可変であるとする。送信用増幅器１２は、非線形増幅器であるため、出力レベルに応じて消費電力が変動する。図６（ａ）の表は、送信出力レベルと商品電力との関係を示し、+40dBm出力時は、70Wの消費電力となり、送信用増幅器１２は70Wの電力消費による自己発熱で、１５℃温度上昇するが、+30dBm以下の出力レベルでは、35Wの消費電力となり、この場合、自己発熱による上昇温度は８℃にとどまる。【００４１】
ここで、送信用増幅器１２は−３０℃以上を特性保証温度（ヒータ用しきい値温度）としているが、無線通信装置自体の仕様としては、外部環境−４０℃までの運用を想定する。外部環境温度−４０℃で運用が開始された場合、図６のステップS101〜S108の処理に従って、電源部２０からの電力をヒータ１７に供給し、ヒータ１７で加温することで、送信用増幅器１２の温度を−３０℃まで上昇させた時点で、送信用増幅器１２を起動し、ＴＤＤによる無線通信が開始される。このとき、送信出力レベルが+40dBmに設定されている場合、送信用増幅器１２の自己発熱分のみで、外気温度に対して１５℃上昇させることができるので、−３０℃の特性保証温度を維持できる。一方、送信出力レベルが+30dBm以下の場合、自己発熱分では、外気温度に対して８℃しか温度を上昇させることができないので、一旦−３０℃まで上昇した後、熱量が足りず、送信用増幅器１２の温度は−３０℃を下回ることになる。従って、送信出力レベルが+40dBmの場合は、送信用増幅器１２の起動後において、ＴＤＤによる通信中の受信タイミングのみヒータによる加熱動作を行う本発明の温度制御を行う必要がないが、送信出力レベルが+30dBm以下の場合は、送信用増幅器１２の温度を特性保証温度以上に維持するために、上述の図３及び図４で説明した本発明の温度制御が必要となる。【００４２】
図５に戻り、ステップS112において、タイミング制御部１０は、送信出力レベルが所定レベル（例えば+30dBm）以下の場合、温度センサ１５から検出温度情報を取得し（S116）、ヒータ用しきい値温度より低いかどうか判定し(S118)、ヒータ用しきい値以上であれば、受信タイミングであるかどうかにかかわらず、温度制御スイッチ２１をＯＦＦのままとし(S120)、ヒータ１７による加熱は行わない。一方、検出温度がヒータ用しきい値温度より低い場合は、受信タイミングの期間のみ、温度制御スイッチ２１をＯＮとし、ヒータ１７に電力を供給し、ヒータ１７による加熱が行われる(S122)。【００４３】
タイミング制御部１０は、一定間隔毎に検出温度情報を取得し(S116)、ヒータ用しきい値温度未満の間、受信タイミング期間（送信スイッチ１１がＯＦＦの期間）のみ、温度制御スイッチ２１をＯＮにし、送信用増幅器１２の温度がヒータ用しきい値温度になるまで加熱し続ける。【００４４】
図７は、本発明の実施の形態における無線通信装置の第二の構成例を示すブロック図である。第二の構成例は、図３の第一の構成例と比較して、ヒータ１７又はファン１８に供給される電圧を平滑化する電圧平滑化部２２が設けられる。図３の第一の構成例では、ヒータ１７又はファン１８に供給される電圧は、図４に示したように、送受信タイミング切り替え周期のパルス波形となるが、電圧平滑化部２２により、パルス波形を平滑化し、直流電圧に変換して、ヒータ１７又はファン１８に供給する。直流電圧に変換することは、ヒータ１７又はファン１８の信頼性及び部品選択の柔軟性の向上のために有用である。【００４５】
図８は、温度制御スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦと供給電圧のタイミングチャートである。温度制御スイッチ２１が図８（ａ）に示すようにＯＮ／ＯＦＦ動作する場合、電圧平滑化部２２を設けることで、供給される電圧波形は、図８（ｂ）に示すパルス波形（点線）から平滑化された波形（実線）に変換され、送信タイミング期間の間も電圧が供給されるようになる。すなわち、加熱又は冷却は、受信タイミング期間と送信タイミング期間の両期間にわたって連続的に行われる。【００４６】
図９は、本発明の実施の形態における無線通信装置の第三の構成例を示すブロック図である。第三の構成例は、図３の第一の構成例と比較して、第一の構成例による温度制御を行うとともに、タイミング制御部１０が、検出温度情報に基づいて、電源部２０の出力電圧を変化させる。【００４７】
図１０は、電源部２０の出力電圧の変化を説明する図である。具体的には、通常時（通常時とは、検出温度がヒータ用しきい値温度以上ファン用しきい値温度以下の場合）における電源部２０の出力電圧を例えば５０Ｖである場合おいて、送信増幅器１２の温度（検出温度）がヒータ用しきい値温度より低い場合、電源部２０の出力電圧を通常時の出力電圧より上昇させ（例えば５２Ｖ）、送信増幅器１２の温度（検出温度）がファン用しきい値温度より高い場合、電源部２０の出力電圧を通常時の出力電圧より下降させる（例えば４８Ｖ）。送信用増幅器１２の温度に応じて出力電圧を可変にすることにより、送信用増幅器１２の特性変化を抑制することができ、特性向上に有用である。【００４８】
図１１は、本発明の実施の形態における無線通信装置の第四の構成例を示すブロック図である。第四の構成例は、図３の第一の構成例と比較して、温度センサ１５が設けられず、送信用増幅器１２の温度によらず、受信タイミングの期間において、常時、ファン１８による冷却動作が行われる。【００４９】
図１２は、ファン１８の動作のタイミングチャートである。受信タイミング期間の間、ファン１８に電力が供給され、ファン１８が駆動する。受信タイミング期間中は、送信用増幅器１２は電力をほとんど消費しないが、それに代わり、ファン１８が電力を消費することで、送受信タイミング切り替え時における電源部１２の電流、電圧の変動を小さくすることができ、大容量のコンデンサを不要とする。【００５０】
図１３は、本発明の実施の形態における無線通信装置の第五の構成例を示すブロック図である。第五の構成例は、図３の第一の構成例と比較して、受信タイミング期間に線形増幅用のバイアス電圧（ゲート電圧）を送信用増幅器１２に印加することで、ヒータ１７による加熱に代わり、自己発熱により温度上昇させる。具体的には、送信用増幅器１２を非線形動作させるための非線形動作用バイアス電圧生成部２３に加えて（非線形動作用バイアス電圧生成部２３は、第一乃至第四の構成例では図示されないが、送信用増幅器１２には、非線形動作させるための非線形動作用バイアス電圧が供給されている）、線形動作させるための線形動作用バイアス電圧生成部２４とが設けられ、送受信タイミングの切り替えに応じて、バイアス電圧を切り替える。送信タイミング時は、送信用増幅器１２を非線形動作させるために、非線形動作用バイアス電圧生成部２３のバイアス電圧がゲート電圧として供給される。従って、送信タイミング期間においては、送信用増幅器１２は、送信信号のレベルに応じて電力を消費するが、受信タイミング期間においては、送信信号が入力されないので、非線形動作用バイアス電圧を印加した状態では、送信用増幅器１２は電力を消費しない。第五の構成例では、受信タイミング期間に線形動作用バイアス電圧をゲート電圧として印加し、送信用増幅器１２の許容できるドレイン電流まで増加させることで、送信信号が入力されない受信タイミング期間であっても、電力消費させるようにする。これにより、自己発熱による送信用増幅器１２の温度を上昇させることができる。【００５１】
図１４は、バイアス電圧の切り替えタイミングチャートである。検出温度がヒータ用しきい値温度以下の場合、タイミング制御部１０は、送受信タイミングの切り替えに応じて、バイアス電圧を切り替え、送信タイミング期間は、非線形動作用バイアス電圧を印加し、受信タイミング期間は、線形動作用バイアス電圧を印加する。これにより、ヒータ１７を不要とする。検出温度がヒータ用しきい値温度より高い場合は、バイアス電圧の切り替え制御は行われず、非線形動作用バイアス電圧が受信タイミング期間も印加される。なお、図１３には、ファン１８が図示されないが、もちろんファン１８が設けられていてもよく、その場合のファン１８の動作は、図１の構成例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の無線通信装置は、WiMaxなどのＴＤＤ(Time
Division Duplex)方式の無線通信システムの基地局に適用可能である。
【図１】
2009019736.tif 000003
【図２】
2009019736.tif 000004
【図３】
2009019736.tif 000005
【図４】
2009019736.tif 000006
【図５】
2009019736.tif 000007
【図６】
2009019736.tif 000008
【図７】
2009019736.tif 000009
【図８】
2009019736.tif 000010
【図９】
2009019736.tif 000011
【図１０】
2009019736.tif 000012
【図１１】
2009019736.tif 000013
【図１２】
2009019736.tif 000014
【図１３】
2009019736.tif 000015
【図１４】
2009019736.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月11日(2009.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、
送信タイミング期間に送信信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の温度を検出する温度検出部と、
前記増幅器を加熱するヒータ又は前記増幅器を冷却するファンの少なくとも一方と、
前記増幅器に電力を供給する電源部と、
送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われている間に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ヒータ又は前記ファンへの供給を停止するタイミング制御部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１において、
送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われる前に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、前記タイミング制御部は、前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲内となるまで、前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１において、
送信信号レベルが所定レベル以下である場合のみ、前記タイミング制御部は、受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ヒータ又は前記ファンへの供給を停止する制御を実行し、送信信号レベルが所定レベルより大きい場合は、前記電源部から供給される電力を前記ヒータ又は前記ファンへ供給する制御を実行しないことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、
送信タイミング期間に送信信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器を冷却するファンと、
前記増幅器に電力を供給する電源部と、
受信タイミング期間に前記電源部から供給される電力を前記ファンに供給し、送信タイミング期間に前記電源部から供給される電力の前記ファンへの供給を停止するタイミング制御部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
送信タイミング及び受信タイミングを時分割で切り替えて無線通信を行う無線通信装置において、
送信タイミング期間に送信信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の温度を検出する温度検出部と、
前記増幅器に電力を供給する電源部と、
前記増幅器を非線形動作させるための第一のバイアス電圧を生成する第一のバイアス電圧生成部と、
前記増幅器を線形動作させるための第二のバイアス電圧を生成する第二のバイアス電圧生成部と、
送信タイミングと受信タイミングの時分割切り替えが行われている間に前記温度検出部により検出される温度が所定の温度範囲外である場合、受信タイミング期間に前記第二のバイアス電圧を前記増幅器に供給し、送信タイミング期間に前記第一のバイアス電圧を前記増幅器に供給するタイミング制御部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【国際調査報告】
2009019736.tif 000017
2009019736.tif 000018
2009019736.tif 000019
2009019736.tif 000020