(57)【要約】汎地球測位システム（ＧＰＳ）対応アンテナシステムを提供するシステムおよび方法を提供する。このＧＰＳ対応アンテナは、例えば無線ハンドセットなどの無線通信装置に使用できる。この無線通信装置は、アンテナと複数の通信帯域回路の１つとの間の通信信号を選択的に切替える切替モジュールを含むことができる。切替モジュールと特定の通信帯域回路との間に各インピーダンス整合回路を備えることができ、アンテナを特定の通信帯域回路に整合または同調することができる。
2005519310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ対応アンテナを提供するシステムであって、
アンテナと、
前記アンテナに接続された切替モジュールと、
第１通信帯域回路および前記切替モジュールに接続された第１インピーダンス整合回路と、
第２通信帯域回路および前記切替モジュールに接続された第２インピーダンス整合回路と、
汎地球測位システム（ＧＰＳ）回路および前記切替モジュールに接続された第３インピーダンス整合回路とを有し、
前記切替モジュールは、前記アンテナを前記第１通信帯域回路、前記第２通信帯域回路、または前記ＧＰＳ回路に選択的に接続するようになっていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１インピーダンス整合回路は、前記アンテナを前記第１通信帯域回路に効果的に同調することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２インピーダンス整合回路は、前記アンテナを前記第２通信帯域回路に効果的に同調することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第３インピーダンス整合回路は、前記アンテナを前記ＧＰＳ回路に効果的に同調することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１インピーダンス整合回路は、前記アンテナと前記第１通信帯域回路とを複素共役整合することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２インピーダンス整合回路は、前記アンテナと前記第２通信帯域回路とを複素共役整合することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第３インピーダンス整合回路は、前記アンテナと前記ＧＰＳ回路とを複素共役整合することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１インピーダンス整合回路は、前記アンテナから前記第１通信帯域回路へ最大電力伝達を容易にするか、または前記第１通信帯域回路から前記アンテナへの最大電力伝達を容易にすることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２インピーダンス整合回路は、前記アンテナから前記第２通信帯域回路へ最大電力伝達を容易にするか、または前記第２通信帯域回路から前記アンテナへの最大電力伝達を容易にすることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第３インピーダンス整合回路は、前記アンテナから前記ＧＰＳ回路へ最大電力伝達を容易にすることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１通信帯域回路は、セルラー通信帯域回路を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２通信帯域回路は、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）帯域通信回路を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記切替モジュールは、三路スイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記三路スイッチは、第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートを含み、
前記アンテナは前記第１ポートに接続され、
前記第１インピーダンス整合回路は前記第２ポートに接続され、
前記第２インピーダンス整合回路は前記第３ポートに接続され、
前記第３インピーダンス整合回路は前記第４ポートに接続されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
無線通信装置であって、
アンテナと、
前記アンテナに接続された切替モジュールと、
セルラー通信帯域回路および前記切替モジュールに接続されたセルラー帯域インピーダンス整合回路と、
ＰＣＳ通信帯域回路および前記切替モジュールに接続されたパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）帯域インピーダンス整合回路と、
ＧＰＳ回路および前記切替モジュールに接続されたＧＰＳモジュールとを有し、
前記切替モジュールは前記アンテナを、前記セルラー通信帯域回路、前記ＰＣＳ通信帯域回路、または前記ＧＰＳ回路に選択的に接続することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１６】
前記切替モジュールは、三路スイッチを含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳインピーダンス整合回路および低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含み、前記インピーダンス整合回路は前記切替モジュールおよび前記ＬＮＡに接続されていて、前記ＬＮＡは前記ＧＰＳ回路に接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
ＧＰＳ対応アンテナを提供するシステムであって、
アンテナと、
前記アンテナに接続されたトリプレクサと、
第１通信帯域回路および前記トリプレクサに接続された第１インピーダンス整合回路と、
第２通信帯域回路および前記トリプレクサに接続された第２インピーダンス整合回路と、
汎地球測位システム（ＧＰＳ）回路および前記トリプレクサに接続された第３インピーダンス整合回路とを有し、
前記トリプレクサは、前記アンテナを前記第１通信帯域回路、前記第２通信帯域回路、または前記ＧＰＳ回路に選択的に接続するようになっていることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
汎地球測位システム（ＧＰＳ）対応アンテナを提供する方法であって、
アンテナを介して少なくとも１つの通信帯域から無線通信信号を受信するステップと、
（１）切替モジュールを介して前記無線通信信号のＧＰＳ帯域信号をＧＰＳ回路に選択的に接続するか、（２）前記切替モジュールを介して前記無線通信信号の第１通信帯域信号を第１通信帯域回路に選択的に接続するか、または（３）前記切替モジュールを介して前記無線通信信号の第２通信帯域信号を第２通信帯域回路に選択的に接続するかいずれか１つのステップと、
前記アンテナと前記ＧＰＳ回路とのインピーダンス整合を取るステップと、
前記アンテナと前記第１通信帯域回路とのインピーダンス整合を取るステップと、
前記アンテナと前記第２通信帯域回路とのインピーダンス整合を取るステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記アンテナと前記ＧＰＳ回路とのインピーダンス整合を取る前記ステップは、ＧＰＳモジュールを介して前記アンテナと前記ＧＰＳ回路とのインピーダンス整合を取るステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記アンテナと前記第１通信帯域回路とのインピーダンス整合を取る前記ステップは、各インピーダンス整合回路を介して前記アンテナと前記第１通信帯域回路とのインピーダンス整合を取るステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記アンテナと前記第２通信帯域回路とのインピーダンス整合を取る前記ステップは、各インピーダンス整合回路を介して前記アンテナと前記第２通信帯域回路とのインピーダンス整合を取るステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記アンテナと前記第１通信帯域回路とのインピーダンス整合を取る前記ステップは、各複素共役整合回路を介して前記アンテナと前記第１通信帯域回路とのインピーダンス整合を取るステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記アンテナと前記第２通信帯域回路とのインピーダンス整合を取る前記ステップは、各複素共役整合回路を介して前記アンテナと前記第２通信帯域回路とのインピーダンス整合を取るステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、概して、汎地球測位システム（ＧＰＳ）対応アンテナを提供するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００１年７月３日に出願し、「ＧＰＳ対応アンテナを提供するシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  ａ  ＧＰＳ  Ｅｎａｂｌｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａ）」と題する同時係属中の米国特許出願第０９／８９８，２６９号の一部継続出願である。上記の同時係属中の米国特許出願に優先権が主張されており、当該出願の内容は、引用によりここに組み込まれているものとする。
発明の背景
従来のハンドヘルド汎地球測位システム（ＧＰＳ）装置は、衛星および基地局を含むＧＰＳシステムからＧＰＳ帯域信号を受信処理して、ＧＰＳ装置の場所についての位置情報を提供する。そのような位置情報は大変役立つが、今日ユーザが依存しているラップトップコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、または他の携帯装置などの多数の携帯無線通信装置と共に、従来のＧＰＳ装置を持ち運ぶのは便利ではない。したがって、ＧＰＳ測位機能が、携帯無線ハンドセットのような別の装置に含まれることが望ましい。
【０００３】
残念ながら、ＧＰＳ技術と、例えばセルラー通信サービス電話またはパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）電話などのような他の携帯無線通信装置との統合は困難なことが判明している。特に、無線装置またはハンドセットにＧＰＳ機能を追加するのに、３つの代替案が考えられているが、使用には不十分であることが判明している。
【０００４】
第１の選択は、ＧＰＳ受信用の別のアンテナを追加して無線ハンドセットにＧＰＳ機能を追加することにある。無線ネットワークアンテナは変更しないので、ネットワーク通信の品質は悪影響を受けない。しかし、無線ネットワーク用の携帯ハンドセットは大変小さくなり、ハンドセットの筐体には、別個の特注設計のＧＰＳアンテナを格納するスペースがほとんどない。さらに、ハンドセットの筐体内に配置したＧＰＳアンテナは、大体、いくらかの受信不具合を受ける。例えば、ハンドセットの筐体内およびハンドセット筐体自身の電磁シールドによって、受信不良が引き起こされることがある。ＧＰＳアンテナを格納するように電磁シールドを調整すると、ハンドセットの実質的な再設計とテストを生じることがある。無線ハンドセットのユーザの手でさえ、ハンドセットの筐体をユーザが握るときに、内蔵のＧＰＳアンテナの受信を妨げることがある。また、別個のアンテナおよびその関連の回路を無線ハンドセットに追加すると、費用と設計の複雑度を増すことになる。
【０００５】
第２の選択は、無線ハンドセットの現在のネットワークアンテナでどうにかＧＰＳ帯域信号を受信するようにして、ＧＰＳ機能を無線ハンドセットに付加することである。例えば、代表的な２帯域アンテナは、およそ１９００ＭＨｚでＰＣＳ信号を受信し、およそ８００ＭＨｚでセルラー信号を受信するように構成することができる。したがって、現在の２帯域アンテナは、およそ１５７５ＭＨｚでＧＰＳ信号を受信できることがある。しかし、ＧＰＳ信号は２帯域アンテナの非共振周波数にあるため、受信したＧＰＳ信号は最適ではなく、信号転送が劣化する結果となる。なお、周知の２帯域アンテナシステムでは、十分な強度と品質でＧＰＳ信号を受信して、無線ハンドセットにおいて確実なＧＰＳ位置探索機能を実行することはできない。
【０００６】
第３の選択は、３帯域アンテナを使用して無線ハンドセットにＧＰＳ機能付加することである。３帯域アンテナは、セルラー周波数、ＰＣＳ周波数、およびＧＰＳ周波数などを受信するように構成したものである。そのようなアンテナでＧＰＳ信号の受信が可能となるが、アンテナ設計の制約によって、そのようなアンテナは、通常、セルラー性能またはＰＣＳ性能のいずれか、または両者を有する。３帯域アンテナを使用すると、アンテナにかなり余分のコストを追加することにもなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、無線ハンドセットに確実で経済的な方法でＧＰＳ位置探査能力を付加する必要がある。さらに、ＧＰＳ位置探査能力は便利で美観が良い方法で提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、無線通信装置において汎地球測位システム（ＧＰＳ）対応アンテナを提供する従来のシステムおよび方法において不都合な点を大幅に緩和するものである。
【０００９】
実施事例において、汎地球測位システム（ＧＰＳ）対応アンテナを提供するシステムおよび方法を提供する。このＧＰＳ対応アンテナは、例えば無線ハンドセットのような無線通信装置において使用できる。無線通信装置は、アンテナと複数の通信帯域回路の１つとの間で通信信号を選択的に切替えることができる切替モジュールを含むことがある。切替モジュールと特定の通信帯域回路との間に各インピーダンス整合回路を設けて、アンテナを特定の通信帯域回路に整合したり同調したりすることができる。
【００１０】
本発明は、有利なことに無線通信装置の既存のアンテナによって、ＧＰＳ帯域信号を確実に受信できるようにする。既存の通信アンテナを使用してＧＰＳ信号を提供するのは、無線通信装置においてＧＰＳ位置探索機能を提供するのに、費用効果の高い効率的な方法である。さらに、別個のＧＰＳアンテナは必要としないため、電話の美観は影響されない。既存のアンテナを適用することによって、無線通信装置内において別個の内蔵ＧＰＳアンテナとした場合に確保されるスペースを開放する。さらに、既存のアンテナは、無線通信装置から伸び出ているため、本発明ではＧＰＳ帯域信号受信の向上が得られる。
【００１１】
本発明のこれらの点およびその他の特長と利点は、本発明の以下の詳細な説明を検討することと同時に、添付図面を参照することによって理解されるであろう。なお、同様の部品には、同様の参照記号を付す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（発明の詳細な説明）
図１に、本発明に係る無線通信装置１００を含む無線通信システムの典型的な実施形態を示す。無線通信装置１００には、例えば、ハンドヘルド無線通信装置、携帯電話、自動車電話、セルラー電話またはパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）電話、コードレス電話、ラップトップコンピュータまたは他の無線モデム付きコンピュータ装置、ポケットベルまたは携帯情報端末（ＰＤＡ）などが挙げられる。無線装置１００は、デジタルまたはアナログまたはそれらの組合せであってよい。さらに、本発明は、当業者に既知のその他の形式の無線通信装置をも考慮に入れている。
【００１３】
この無線通信装置１００は、アンテナ１１０を含む。アンテナ１１０は、無線通信信号を送受信するように構成されている。図１において、アンテナ１１０は、基地局１２０と双方向通信をしている。この基地局１２０は、例えば無線通信ネットワークにおける複数の基地局１２０の１つである。アンテナ１１０は、衛星１３０のような１つ以上の衛星との少なくとも一方向通信をしている。衛星１３０は、例えば汎地球測位システム（ＧＰＳ）衛星群のような複数衛星のうちの例えば１つ、およびその地上局であることがある。
【００１４】
ある特定の例において、無線通信装置１００は、例えば少なくとも２つの異なる通信帯域で無線通信信号を送受信するようにしたアンテナ１１０を有する無線ハンドセットである。この２つ帯域としては、例えばおよそ８００ＭＨｚの帯域であるセルラー帯域、およそ１９００ＭＨｚの帯域であるＰＣＳ帯域が挙げられる。本実施事例では、アンテナ１１０はＰＣＳ帯域およびセルラー帯域の両方で無線信号を送受信するように構成されている既存の２帯域アンテナである。周知のアンテナおよび関連回路を適切に選択することによって、さらに多くのまたは少ない通信帯域に対応することができることが理解されるであろう。例えば、この無線装置は、ＰＣＳ帯域だけで使用するように構成したり、３つ以上の通信帯域で送受信するように構成したりすることができる。本発明は、当業者に既知である他の無線通信帯域をも考慮にいれている。
【００１５】
無線通信装置１００のアンテナ１１０は、衛星１３０からのＧＰＳ信号のような位置探索信号を確実に受信するように構成してある。好都合なことには、アンテナｌ１０は標準的な２帯域アンテナのような周知の従来のアンテナでよい。このようにして、ＧＰＳ位置探索機能が経済的にかつ便利に、無線通信装置に付加される。
【００１６】
図２Ａに、従来の通信アンテナ１１０を使用してＧＰＳ信号を確実に受信するための回路を示す。無線通信装置１００は、例えばアンテナ１１０、ダイプレクサ１４０、第１帯域（例えば、セルラー帯域）送受切替器１５０、第２帯域（例えば、ＰＣＳ帯域）送受切替器１６０、ＧＰＳ切替モジュール１７０およびＧＰＳモジュール１７５を含む。ダイプレクサ１４０の代わりに、双方向スイッチ（図９に示すように）を使用してもよい。図２Ａに示すように、切替モジュール１７０は、例えばスイッチ１６５を含んでもよい。ＧＰＳモジュール１７５は、例えばＧＰＳ低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１９０に接続されたインピーダンス整合モジュール１８０を含んでもよい。図２Ａに示す回路は説明を目的としたもので、実用的な通信装置を構成するには、さらに周知の回路を付加する必要があることを理解されるであろう。
【００１７】
図２Ａに示すように、アンテナ１１０はダイプレクサ１４０に接続されている。ダイプレクサ１４０は、第１帯域送受切替器１５０に接続されている。また、ダイプレクサ１４０は切替モジュール１７０に接続されている。切替モジュール１７０は、第２帯域送受切替器１６０に接続されている。切替モジュール１７０は、またＧＰＳモジュール１７５に接続されている。典型的な実施例においてＧＰＳ切替モジュール１７０はインピーダンス整合モジュール１８０に接続されていて、次にインピーダンス整合モジュール１８０はＧＰＳＬＮＡ１９０に接続されている。
【００１８】
図示していないが、本発明では追加の構成要素が無線通信装置１００に含まれることも考慮している。例えば、ＧＰＳ信号処理装置はＧＰＳＬＮＡ１９０に接続できる。別の例では、送信機および／または受信機を送受切替器１５０、１６０に接続できる。そのような追加の構成要素は当業者に周知であり、ここでは詳細を記述しない。
【００１９】
ダイプレクサは、主として使用する特定の通信帯域毎に通信信号を割り当てるのに使用する。例えば、ダイプレクサ１４０は、アンテナ１１０で受信した信号をＰＣＳ経路とセルラー経路に分ける。図３Ａは、ダイプレクサ１４０に関する典型的な合成周波数応答２００を示す。この周波数応答２００は、ダイプレクサ１４０の低域通過フィルタの低域通過フィルタ特性２１０および高域通過フィルタの高域通過フィルタ特性２２０を含む。低域通過フィルタ特性２１０はおよそ１０００ＭＨｚのカットオフ周波数を有して描かれていて、セルラー帯域を通過するように設計してある。高域通過フィルタ特性２２０はおよそ１６００ＭＨｚのカットオフ周波数を有して描かれていて、ＰＣＳ帯域を通過するように設計してある。カットオフ周波数は特定の用途に対応するように調整でき、他の通信帯域用には他のカットオフ周波数を選定できることを理解されるであろう。高域通過フィルタ特性２２０は、許容できるレベルのいくらかの減衰を伴ってＧＰＳ帯域の信号を通過するように設計してある。
【００２０】
動作時、少なくとも１つの無線通信帯域からの無線通信信号がアンテ１１０によって受信される。ダイプレクサ１４０は、無線通信信号を少なくとも第１信号と第２信号に分ける。第１信号はダイプレクサ１４０の低域通過フィルタによってフィルタリングされて、次に第１帯域送受切替器１５０に接続される。第２信号はダイプレクサ１４０の高域通過フィルタによってフィルタリングされて、切替モジュール１７０に接続される。
【００２１】
ある実施事例においては、無線通信信号が例えばセルラー帯域通信信号を含む場合、低域通過フィルタをセルラー帯域通信信号が通過して第１帯域送受切替器１５０に達する。次に、第１帯域送受切替器１５０によって入力セルラー帯域通信信号が、例えばセルラー受信機（不図示）に接続される。さらに、低域通過フィルタによって、より高い周波数帯域が第１帯域送受切替器１５０へ達するのを防ぐ。
【００２２】
無線通信信号が、例えばＰＣＳ帯域通信信号を含む場合は、ＰＣＳ帯域通信信号がダイプレクサ１４０の高域通過フィルタを通過し、切替モジュール１７０を介して第２帯域送受切替器１６０へ達する。無線通信信号が、例えばＧＰＳ帯域信号を含む場合は、高域通過フィルタによってＧＰＳ帯域信号がわずかの減衰を伴って、切替モジュール１７０を介してＧＰＳモジュール１７５へ達する。ある実施事例においては、アンテナ１１０は、元来はＧＰＳ帯域用に最適化した既存の２帯域アンテナであるため、一部で減衰が生じる。
【００２３】
ＧＰＳモジュール１７５において、インピーダンス整合モジュール１８０はＧＰＳ帯域に同調したインピーダンス整合を行う。次に、ＧＰＳ信号は従来のＧＰＳ回路（不図示）によって処理される前にＧＰＳＬＮＡ１９０において増幅される。また高域通過フィルタは、より低い周波数帯域を遮る。
【００２４】
無線通信装置は、通常ダイプレクサ１４０を送受切替器１６０に接続する切替モジュール１７０と共に運用する。しかし、指定時またはある間隔で位置探索情報を取得することが望ましいことがある。例えば、ユーザが緊急番号に電話をする場合には位置情報が役立つ場合がある。無線装置では、地図アプリケーションのようなアプリケーションを実行する場合があり、この場合には位置探索が定期的に必要である。別の例では、ユーザが無線装置に位置探索情報の取得を指令することがある。位置探索情報が役立つような無線通信装置向けの多数の用途が存在することが理解されるであろう。
【００２５】
位置探索情報が必要な場合には、制御回路（不図示）によって切替モジュール１７０がアンテナ１１０をＧＰＳモジュール１７５に接続するように切り替える。このように構成した場合には、およそ１５７５ＭＨｚのＧＰＳ帯域信号がアンテナで受信されて、ＧＰＳモジュール１７５へ送信される。アンテナ１１０は、例えばおよそ８００ＭＨｚおよびおよそ１９００ＭＨｚで受信するように同調した２帯域アンテナであるので、およそ１５７５ＭＨｚのＧＰＳ信号には合致しない。したがって、整合モジュール１８０は、ＧＰＳモジュール１７５とアンテナ１１０とがより近接してインピーダンス整合する整合回路を含む。このようにして、高品質のＧＰＳ信号がＧＰＳＬＮＡ１９０によって確実に受信できる。
【００２６】
別の実施事例では、ダイプレクサ１４０に含まれる合成周波数応答２００は、より少ない減衰でＧＰＳ帯域を通過させるようにできる。したがって、図３Ａの適合特性２３０に示すように、カットオフ周波数を、例えばおよそ１６００ＭＨｚから、例えばおよそ１４００ＭＨｚへ移動することによって高域通過フィルタ特性２２０を修正することができる。適合特性２３０は、例えば異なる減衰勾配２３５のような他の異なるパラメータを有することもできる。この結果、ＧＰＳ帯域は、適合した高域通過フィルタ特性２３０によって高域通過フィルタ特性２２０による場合よりもさらにより少ない減衰にすることができる。例えば、およそｌ６００ＭＨｚ（通常のセルラー／ＰＣＳダイプレクサにおけるように）から、およそ１４００ＭＨｚへカットオフ周波数を下げた結果、およそ１５７５ＭＨｚのＧＰＳ帯域は、ダイプレクサ１４０によっておよそ−１．３ｄＢからおよそ−０．３ｄＢへと減衰が減少する。
【００２７】
図２Ｂに、従来の通信アンテナ１１０を使用してＧＰＳ信号を確実に受信する別の回路例を示す。この回路は図２Ａに示す回路と同様であるが、ダイプレクサ１４０がアンテナ１１０で受信する信号をＰＣＳ経路またはセルラー／ＧＰＳ経路に分ける点が異なる。したがって、切替モジュール１７０はセルラー／ＧＰＳ経路に付加している。ダイプレクサ１４０の周波数応答２２０の別の例を図３Ｂに示す。この例では、ダイプレクサ１４０の低域通過フィルタの低域通過フィルタ特性２１０は、より高い周波数まで広がり、およそ１５７５ＭＨｚのＧＰＳ帯域を含む。したがって、ダイプレクサ１４０の低域通過フィルタによって、ＧＰＳ帯域信号は通過するか、またはわずかの減衰量を伴ってＧＰＳ帯域信号は通過しセルラー／ＧＰＳ経路へ達する。
【００２８】
図４に、本発明に係る無線通信装置１００の別の実施事例の選択された構成要素を示す。無線通信装置１００は、例えばアンテナ１１０、第１帯域送受切替器１５０、第２帯域送受切替器１６０、ＧＰＳモジュール１７５、およびトリプレクサ２４０を含むことがある。トリプレクサ２４０は、アンテナ１１０を第１帯域送受切替器１５０、第２帯域送受切替器１６０、およびＧＰＳモジュール１７５に接続する。
【００２９】
別の例において、無線通信装置１００は各通信帯域に対応する各回路分岐毎にインピーダンス整合モジュール３００、３１０を設けてもよい。例えば、図１１に第１通信帯域回路分岐に配置されて、トリプレクサ２４０および第１帯域送受切替器１５０に接続されたインピーダンス整合モジュール３００を示す。さらに、インピーダンス整合モジュール３１０が第２通信帯域回路分岐に配置されて、トリプレクサ２４０および第２帯域送受切替器１６０に接続されている。インピーダンス整合モジュール３００、３１０は、アンテナ１１０を特定の通信帯域回路と同調または整合する回路を提供する。したがって、例えばインピーダンス整合モジュール３００は効果的にアンテナ１１０を第１通信帯域に同調し、インピーダンス整合モジュール３１０は効果的にアンテナ１１０を第２通信帯域同調する。別の例において、インピーダンス整合モジュール３００、３１０は、アンテナ１１０と特定の通信帯域回路とを複素共役整合する。さらに別の例において、インピーダンス整合モジュール３００，３１０は、アンテナ１１０から特定の通信帯域回路へ最大のエネルギー伝達を行うようになっていて、またはこの逆も同様である。インピーダンス整合モジュール３００、３１０に含まれている回路は各通信帯域回路に最適化してある点を除いて、インピーダンス整合モジュール３００、３１０は、インピーダンス整合モジュール１８０に使用しているものと同様の技術を使用できる。
【００３０】
トリプレクサ２４０の低域通過フィルタの低域通過フィルタ特性２１０、高域通過フィルタの高域通過フィルタ特性２２０、および帯域通過フィルタの帯域通過フィルタ特性２５０を含むトリプレクサ２４０の典型的な周波数応答２００を図５に示す。低域通過フィルタ特性２１０は、例えばおよそ１０００ＭＨｚのカットオフ周波数を有し、例えばセルラー帯域を通過させる設計として描かれている。高域通過フィルタ特性２２０は、例えばおよそ１６００ＭＨｚのカットオフ周波数を有し、例えばＰＣＳ帯域を通過させる設計として描かれている。帯域通過フィルタ特性２５０は、例えばおよそ１５７５ＭＨｚを中央として、例えばＧＰＳ帯域を通過させるように設計されている。特性２１０、２２０、および２５０は重複したり、重複しなかたりする。本発明は、さらにこれらの帯域および他の無線通信帯域用に設計した他のフィルタ特性を使用することも考慮している。
【００３１】
動作時、少なくとも１つの無線通信帯域からの無線通信信号がアンテナ１１０によって受信される。トリプレクサ２４０は、無線通信信号を少なくとも第１信号、第２信号、および第３信号に分ける。第１信号は、トリプレクサ２４０の低域通過フィルタによってフィルタリングされ、次に第１帯域送受切替器１５０に接続される。第２信号は、トリプレクサ２４０の高域通過フィルタによってフィルタリングされ、第２帯域送受切替器１６０に接続される。第３信号は、トリプレクサ２４０の帯域通過フィルタによってフィルタリングされ、ＧＰＳモジュール１７５に接続される。この接続構造は、さらに最適の性能を得るためのインピーダンス変換を含むこともできる。
【００３２】
ある実施事例においては、無線通信信号が例えばセルラー帯域通信信号を含む場合、トリプレクサ２４０の低域通過フィルタがセルラー帯域通信信号を通過させて第１帯域送受切替器１５０に渡す。さらに、低域通過フィルタによって、より高い周波数帯域が通過して第１帯域送受切替器１５０へ達するのが防止される。
【００３３】
無線通信信号が、例えばＰＣＳ帯域通信信号を含む場合には、高域通過フィルタによってＰＣＳ帯域通信信号を通過させて第２帯域送受切替器１６０に渡す。さらに高域通過フィルタは、より低い周波数帯域が通過して第２帯域送受切替器１６０へ達するのを防止する。
【００３４】
無線通信信号が、例えばＧＰＳ帯域信号を含む場合には、帯域通過フィルタによってＧＰＳ帯域信号を通過しＧＰＳモジュール１７５へ渡す。ある実施事例では、ＧＰＳモジュール１７５においてインピーダンス整合モジュール１８０は、ＧＰＳ帯域に同調したインピーダンス整合を行う。次にＧＰＳ信号は、従来のＧＰＳ回路によって処理される前に、ＧＰＳＬＮＡ１９０において増幅される。さらに、帯域通過フィルタによってより高い周波数帯域とより低い周波数帯域が通過してＧＰＳモジュール１７５へ達するのが防止される。
【００３５】
図８に本発明に係るトリプレクサ２４０の代わりに切替モジュール２６０を使用する別の実施事例を示す。アンテナ１１０は切替モジュール２６０を介して、第１帯域送受切替器１５０、第２帯域送受切替器１６０、およびＧＰＳモジュール１７５に接続されている。切替モジュール２６０は、例えば３方向スイッチ２７０を含む。切替モジュール２６０は、例えば処理装置（例えば、移動局モデム（ＭＳＭ））のような無線通信装置１００の主制御装置（不図示）を介して制御することができる。切替モジュール２６０は、アンテナ１１０を介して受信した信号を切り替える。したがって、例えばセルラー帯域信号は第１帯域送受切替器１５０へ切り替えられ、ＰＣＳ帯域信号は第２帯域送受切替器１６０へ切り替えられ、またはＧＰＳ信号は、ＧＰＳモジュール１７５へ切り替えられる。セルラー通信回路およびＰＣＳ通信回路は、各帯域で使用するため例えば帯域最適化信号整合回路を含むことができる。
【００３６】
別の例において、無線通信装置１００は各通信帯域に対応した各回路分岐用のインピーダンス整合モジュール３００、３１０を提供する。例えば図１０に第１通信帯域回路分岐に配置されて第１帯域送受切替器１５０に接続され、切替モジュール２６０の三路スイッチ２７０にも接続されるインピーダンス整合モジュール３００を示す。さらに、第２通信帯域回路分岐に配置され、第２帯域送受切替器１６０およおび切替モジュール２６０の三路スイッチ２７０に接続されるインピーダンス整合モジュール３１０を示す。上記のように、インピーダンス整合モジュール３００、３１０は、特定の通信帯域回路にアンテナ１１０を同調するかまたは整合する回路を提供することができる。
【００３７】
図９に本発明に係る無線通信装置１００のさらに別の実施事例を示す。この実施事例において、無線通信装置１００はＧＰＳ信号または通信帯域信号（例えば、セルラー帯域信号またはＰＣＳ帯域信号）を受信するように構成してある。アンテナ１１０は、切替モジュール２６０を介してＧＰＳモジュール１７５および通信帯域送受切替器２９０へ接続されている。オプションで、インピーダンス整合モジュール（不図示）を通信帯域送受切替器２９０と切替モジュール２６０との間に設けることができる。切替モジュール２６０としては、例えば双方向スイッチ２８０が挙げられる。切替モジュール２６０は、例えば処理装置（例えば、移動局モデム（ＭＳＭ））のような無線通信装置１００の主制御装置（不図示）によって制御することができる。切替モジュール２６０は、アンテナ１１０を介して受信した信号を切り替える。したがって、無線通信装置１００が、例えばセルラー電話の場合、セルラー帯域信号は通信帯域送受切替器２９０へ切り替えられ、またはＧＰＳ信号は、ＧＰＳモジュール１７５へ切り替えられる。通信帯域回路はその通信帯域で使用するために、例えば帯域最適化信号整合回路を含むことができる。
【００３８】
整合モジュール１８０または他の整合回路は、多様な回路を使用して実装できることが理解されるであろう。図６にそのような整合回路の変形した実装の１つを示す。図６において、整合モジュール１８０への入力は、第１誘電子Ｌ１に接続されている。この第１誘電子Ｌ１は第２誘電子Ｌ２を介して整合モジュール１８０の出力に接続されている。また第１誘電子Ｌ１はコンデンサＣ１を介して電位Ｖ１（例えば、接地または筐体アース）に接続されている。このような整合回路は、周知の技術である。整合モジュール１８０は、他の各種の整合回路およびそれらの双対等価回路を含むことがある。そのような整合回路は、さらに例えば当業者に周知の受動素子および／または能動素子を含むことがある。
【００３９】
また、スイッチモジュール１７０は、いくつかの回路構成で実装できることも理解されるであろう。図７は、本発明に係る切替モジュール１７０のそのような構成の１つを示す。切替モジュール１７０への入力は、第１コンデンサＣ２に接続されている。第１コンデンサＣ２は第１誘電子Ｌ３を介して電位Ｖ２（例えば、電池電源）に接続されている。また第１コンデンサＣ２は２つの出力分岐に接続されている。回路の第１分岐には、第１コンデンサＣ２が第１ダイオードＤ１に接続されている。第１ダイオードＤ１は、第２コンデンサＣ３を介して第１出力に接続されている。第１ダイオードＤ１は、また第２誘電子Ｌ４を介して第１制御信号に接続されている。回路の第２分岐において、第１コンデンサＣ２は第２ダイオードＤ２に接続されている。第２ダイオードＤ２は第３コンデンサＣ４を介して第２出力に接続されている。また第２ダイオードＤ２は第３誘電子Ｌ５を介して第２制御信号に接続されている。要するに、第１制御信号および第２制御信号はダイオードＤ１、Ｄ２間に、各ダイオードＤ１、Ｄ２をオンまたはオフにする（すなわち、ほぼ短絡または、ほぼ開回路）望みの電位差を提供する。切替モジュール１７０には、当業者に周知であるスイッチング回路の他の変形例を実装してもよい。
【００４０】
以上により、ＧＰＳ対応アンテナを提供するシステムおよび方法が提供されることが理解された。当業者は、本発明が、限定するためではなく説明のために、ここに記載した好適な実施例以外の他のものによっても、実行できることを理解されるであろう。同時に、本発明は、以下の請求項によってのみ限定されるを理解されるであろう。本発明は、ここに記載された特定の実施例の等価物によっても、実行できることは留意されることである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明に係る無線通信システムの実施事例を説明する図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明に係る無線通信装置の実施事例の選択された構成要素を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明に係る無線通信装置の別の実施事例の選択された構成要素を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施事例に係る周波数応答線図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の別の実施事例に係る周波数応答線図を示す。
【図４】図４は、本発明に係る無線通信装置の別の実施事例のいくつかの構成要素を示す。
【図５】図５は、本発明の別の実施事例に係る周波数応答線図である。
【図６】図６は、従来のマッチング回路の例を示す。
【図７】図７は、従来のスイッチング回路の例を示す。
【図８】図８は、本発明に係る無線通信装置の別の実施事例のいくつかの構成要素を示す。
【図９】図９は、本発明に係る無線通信装置のさらに別の実施事例のいくつかの構成要素を示す。
【図１０】図１０は、本発明に係る無線通信装置のさらに別の実施事例のいくつかの構成要素を示す。
【図１１】図１１は、本発明に係る無線通信装置のさらに別の実施事例のいくつかの構成要素を示す。
【図１】
2005519310.tif 000003
【図２Ａ】
2005519310.tif 000004
【図２Ｂ】
2005519310.tif 000005
【図３Ａ】
2005519310.tif 000006
【図３Ｂ】
2005519310.tif 000007
【図４】
2005519310.tif 000008
【図５】
2005519310.tif 000009
【図６】
2005519310.tif 000010
【図７】
2005519310.tif 000011
【図８】
2005519310.tif 000012
【図９】
2005519310.tif 000013
【図１０】
2005519310.tif 000014
【図１１】
2005519310.tif 000015
【国際調査報告】
2005519310.tif 000016
2005519310.tif 000017
2005519310.tif 000018