(57)【要約】【課題】アイソレータ等の素子を使用せずとも、デバイスの出力負荷を安定させてデバイスを破壊から保護し、同時に効率劣化も防止することが可能な送信回路、およびデバイス保護方法を提供する。【解決手段】デバイス２の出力に対し、希望波のみならず不要輻射波に特化した、ＢＥＦ７、検波回路８、監視装置４といった帰還回路を設け、その結果を基にデバイス２の負荷を調整する。これにより、空中線の伸縮動作、出力端子の接続・非接続といった動作によるインピーダンスの大きな変動による効率劣化を防ぎ、それによるデバイスの破壊等を防ぐ。【選択図】　　　　図１
2004032090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波信号を発生させる送信波発生手段と、
前記送信波発生手段が発生させた送信波信号に、所定の仕事を施すデバイスと、
前記デバイスから出力された送信波信号を外部に出力する外部インタフェースと、
前記デバイスの出力信号における所望波以外の周波数のスプリアスを選択出力する帯域阻止フィルタリング手段と、
前記帯域阻止フィルタリング手段により選択出力されたスプリアスから電圧レベルを検波する第１の検波手段と、
前記第１の検波手段により検波された電圧レベルを監視する制御手段と、
前記制御手段による指示により前記デバイスと前記外部インタフェースとの間に対応する所定の負荷を与える可変負荷手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第１の検波手段により所定のしきい値を超える電圧レベルを検出したとき、前記デバイスの整合点に近づくように、前記可変負荷手段に対応する所定の帰還をかけることを特徴とする送信回路。
【請求項２】
前記デバイスの出力信号から電圧レベルを検波する第２の検波手段と、
前記第２の検波手段により検波された電圧レベルと、前記制御手段により出力される所定の電圧レベルとを比較する比較手段と、をさらに有し、
前記比較手段は、前記比較による結果を基に、前記デバイスの出力信号レベルが一定になるように、前記デバイスに帰還をかけることを特徴とする請求項１記載の送信回路。
【請求項３】
前記デバイスは、前記送信波発生手段が発生させた送信波信号を増幅するパワーアンプであることを特徴とする請求項１または２記載の送信回路。
【請求項４】
送信波信号を発生させる送信波発生工程と、
前記送信波発生工程により発生させた送信波信号に、所定のデバイスにより所定の仕事を施す仕事工程と、
前記仕事工程により所定の仕事を施された前記デバイスからの出力信号における所望波以外の周波数のスプリアスを選択出力する帯域阻止フィルタリング工程と、
前記帯域阻止フィルタリング工程により選択出力されたスプリアスから電圧レベルを検波する第１の検波工程と、
前記第１の検波工程により検波された電圧レベルが所定のしきい値を超える電圧レベルであるとき、前記デバイスの整合点に近づくように、対応する所定の帰還をかけるデバイス保護工程と、
を有することを特徴とするデバイス保護方法。
【請求項５】
前記デバイスの出力信号から電圧レベルを検波する第２の検波工程と、
前記第２の検波工程により検波された電圧レベルと、所定の電圧レベルとを比較する比較工程と、
前記比較工程による比較結果を基に、前記デバイスの出力信号レベルが一定になるように、前記デバイスに帰還をかけることを特徴とする請求項４記載のデバイス保護方法。
【請求項６】
前記デバイス保護工程は、前記第１の検波工程により検波された電圧レベルが所定のしきい値を超える電圧レベルであるとき、前記デバイスの整合点に近づくように、前記デバイスと外部インタフェースとの間に、対応する所定の負荷を与えることを特徴とする請求項４または５記載のデバイス保護方法。
【請求項７】
前記デバイスは、前記送信波発生工程により発生された送信波信号を増幅するパワーアンプであることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のデバイス保護方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デバイスの効率劣化を防止し、送信回路全体の効率を向上させる送信回路、およびデバイス保護方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、高出力を得るためのデバイス（例えば、送信機用のパワーアンプ）は、その出力に接続された負荷インピーダンスの変化により、効率劣化を引き起こすことは避けられない。このように、消費電流の増加、電力出力効率の劣化といった現象は、デバイスの破損へとつながる場合もある。
【０００３】
以上のような背景で、デバイスの出力負荷を安定させるために、アイソレータ等の負荷整合器を入れる解決策が考えられている。しかしながら、これを常時挿入しているとすれば、アイソレータ自身減衰量を持っているため、アンテナ出力で所望の放射電力を得るためには、デバイス自身の出力電力をより大きくする必要性が生じる。デバイスの効率を上げることは容易ではないゆえ、放射電力を向上させるには、結果として消費電流の増大につながることとなる。
【０００４】
ところで、携帯電話においては、装置の小型軽量化が常に課題である。欧州のＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）規格では２Ｗという非常に高い電力を送出するため、これに耐えうるアイソレータの小型化に関する技術的なハードルが大きくなる。市場に受け入れられるだけの大きさのものは、この方式が確立して１０年経過した現在においても実現されていない。
【０００５】
本発明に関連する従来技術として、特開２０００−４０９８８号公報は、負荷変動からデバイスを保護する構成となっており、図２に示すような電力検出を帰還するような形をとっている。しかしながら、所望波の出力が変化しなければ、効率劣化の検出ができず、結果としてデバイスの保護が不可能な場合がある。また、デバイスに流れ込む電流を検出する図３に示すような構成を持つ特願平１１−２８０４９８号は、異常電流の検出は可能である。しかしながら、効率劣化時に出力電力を検知することができないので、これもまたデバイスの保護が不可能な場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、アイソレータ等の素子を使用せずとも、デバイスの出力負荷を安定させてデバイスを破壊から保護し、同時に効率劣化も防止することが可能な送信回路、およびデバイス保護方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために、請求項１記載の発明は、送信波信号を発生させる送信波発生手段と、送信波発生手段が発生させた送信波信号に、所定の仕事を施すデバイスと、デバイスから出力された送信波信号を外部に出力する外部インタフェースと、デバイスの出力信号における所望波以外の周波数のスプリアスを選択出力する帯域阻止フィルタリング手段と、帯域阻止フィルタリング手段により選択出力されたスプリアスから電圧レベルを検波する第１の検波手段と、第１の検波手段により検波された電圧レベルを監視する制御手段と、制御手段による指示によりデバイスと外部インタフェースとの間に対応する所定の負荷を与える可変負荷手段と、を有し、制御手段は、第１の検波手段により所定のしきい値を超える電圧レベルを検出したとき、デバイスの整合点に近づくように、可変負荷手段に対応する所定の帰還をかけることを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、デバイスの出力信号から電圧レベルを検波する第２の検波手段と、第２の検波手段により検波された電圧レベルと、制御手段により出力される所定の電圧レベルとを比較する比較手段と、をさらに有し、比較手段は、比較による結果を基に、デバイスの出力信号レベルが一定になるように、デバイスに帰還をかけることを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、デバイスは、送信波発生手段が発生させた送信波信号を増幅するパワーアンプであることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、送信波信号を発生させる送信波発生工程と、送信波発生工程により発生させた送信波信号に、所定のデバイスにより所定の仕事を施す仕事工程と、仕事工程により所定の仕事を施されたデバイスからの出力信号における所望波以外の周波数のスプリアスを選択出力する帯域阻止フィルタリング工程と、帯域阻止フィルタリング工程により選択出力されたスプリアスから電圧レベルを検波する第１の検波工程と、第１の検波工程により検波された電圧レベルが所定のしきい値を超える電圧レベルであるとき、デバイスの整合点に近づくように、対応する所定の帰還をかけるデバイス保護工程と、を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、デバイスの出力信号から電圧レベルを検波する第２の検波工程と、第２の検波工程により検波された電圧レベルと、所定の電圧レベルとを比較する比較工程と、比較工程による比較結果を基に、デバイスの出力信号レベルが一定になるように、デバイスに帰還をかけることを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、デバイス保護工程は、第１の検波工程により検波された電圧レベルが所定のしきい値を超える電圧レベルであるとき、デバイスの整合点に近づくように、デバイスと外部インタフェースとの間に、対応する所定の負荷を与えることを特徴としている。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項４から６のいずれか１項に記載の発明において、デバイスは、送信波発生工程により発生された送信波信号を増幅するパワーアンプであることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を概説する。本発明は、図１に示すように、デバイス出力に対し希望波のみならず不要輻射波に特化した帰還回路を設け、その結果によりさらにデバイスの負荷を調整できるものである。以上により構成される負荷変動保護回路においては、空中線の伸縮動作、出力端子の接続・非接続といった動作によるインピーダンスの大きな変動による効率劣化を防ぎ、それによる素子の破壊等を防ぐことができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態における送信回路の構成を示すブロック図である。本実施の形態においては、無線機に適用した例を基に説明する。本送信回路は、送信波発生回路１、デバイス２、電源３、制御装置４、比較回路５、検波回路６、ＢＥＦ（帯域阻止フィルタ）７、検波回路８。可変負荷９、およびアンテナ１０によって構成されている。本送信回路は、入力された信号を増幅して自由空間に放射する役割を持っている。
【００１６】
送信波発生回路１は、本送信回路で出力されるべき周波数・変調方式を定義した信号源である。デバイス２は、ここでは入力した信号を増幅して出力するパワーアンプと仮定する。電源３は、デバイス２を動作させるための電流電圧源である。制御装置４は、検波回路８の出力を監視し、その状態に応じて可変負荷９を制御する。比較回路５は、検波回路６の出力と制御装置４の出力とを比較し、その結果を基に、デバイス２の出力レベルを決定する。
【００１７】
検波回路６および検波回路８は、直流バイアスをかけた検波ダイオード等の回路で構成されており、入力電力に比例した検波電圧を出力する。特に、検波回路８は、ＢＥＦ７によりファイルタリングされた出力電力を検出するため、所望波のレベルが変化しない場合でも、スプリアスのレベルを検出する。ＢＥＦ（帯域素子フィルタ）７は、デバイス２の所望波以外の周波数の信号を選択し出力する。可変負荷９は、制御装置４の出力に応じてその負荷を可変する。特に指示がない場合は無負荷（減衰がない）状態とする。アンテナ１０は、デバイス２から出力された信号を自由空間に放射する。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態における送信回路の動作について説明する。図１において、デバイス２から出力される電力の一部は、検波回路６によって検波される。比較回路５は、検波回路６の出力電圧と制御装置４の出力電圧とを比較し、デバイス２の出力レベルが一定になるように、デバイス２に帰還をかけることが可能である。
【００１９】
一方、アンテナ１０に入力された電力に関し、その負荷が理想的にそれ以降の回路と整合が取れていれば一切の反射電力は発生しない。しかしながら、アンテナ１０の伸縮状態、あるいは近傍に金属等を近づけることにより、容易にアンテナ１０の負荷は変動する。その結果、デバイス２の動作点が変化し、効率劣化を招く。効率劣化によりデバイス２の出力が変動する場合は、既存の図２に示すような回路で、その動作の変化が検出可能である。
【００２０】
しかしながら、所望波の出力が一定でスプリアスのレベルのみが変化する場合、所望波とそのスプリアスとのＤ／Ｕ比にもよるが、特に周波数を限定しないで検波を行っている検波回路６のみではその変化を検出するのは困難である。スプリアスとは、ここでは無線周波数出力のうちで目的の出力成分ではないもの、つまり変調方式、指定された帯域等から決定される出力以外の余分な放射出力を指す。そこで、ＢＥＦ７は、デバイス２から出力される所望波を減衰してスプリアスのみを検波回路８に出力し、検波回路８は、それを検波することにより、上記のように所望波のレベルが変化しない場合でも、デバイス自身の効率劣化を検出することが可能である。
【００２１】
さらに、制御装置１４は、検波回路８の検出レベルが大きくなった場合に、可変負荷９の入力インピーダンスをデバイス２の整合点に近づける。効率劣化の状態からの回復を可能にするためである。一般的に、パワーデバイスの破壊に至る経過として、電源電圧と出力電力振幅および反射波電力振幅とが加算された値が、所定のしきい値を越えると破壊に至る場合が多い。よって、上記の動作により、アンテナ１０の極端な負荷変動によっても、デバイス２への反射波の入力およびデバイス２そのものの出力電力は小さくなり、反射波の極端な増加によるデバイス自身の破壊を防止することが可能となる。
【００２２】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【００２３】
アンテナ１０は、純粋な空中線に限らず負荷が変動する可能性のある外部インタフェースの一例である。この他にも、例えば携帯電話端末から外部に同軸ケーブル等で信号を取り出す場合の出力端子も該当する。ケーブルを接続する、または接続しないことによる負荷変動はアンテナの伸縮に相当すると考えられるゆえ、本発明の適用が可能である。
【００２４】
また、検波回路６および検波回路８は、上述の説明ではダイオードを用いて電力を電圧に変換する動作を仮定しているが、その回路構成は限定しない。
【００２５】
また、デバイス２は、上述の説明では代表例としてパワーアンプのような入力信号を増幅して出力するようなデバイスを仮定している。それ以外にも、効率劣化時に高調波等のスプリアス放射レベルが上昇するものであれば、本発明が適用可能である。
【００２６】
また、検波回路８の結果を反映する回路として、上述の説明では可変負荷９を例に挙げた。この点、デバイス２の効率劣化を防ぐ、あるいは保護するための回路であればその実現方法、場所等は問わない。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、空中線の伸縮動作、出力端子の接続・非接続といった動作によるインピーダンスの大きな変動から産み出される高調波のレベルによって帰還をかけることが可能であるため、その影響によるデバイス自身の効率低下や破壊を防ぐ効果がある。
【００２８】
また、本発明によれば、アイソレータ等の負荷整合器といった減衰回路を常に挿入する必要が無い分、デバイスの出力端子以降の減衰が少なくなるため、正常な動作時にアンテナ放射端で同一の電力を得る場合でもデバイス自身の出力電力は少なくて済むという効果がある。
【００２９】
つまり、上記の状態において、デバイスの効率が変化しなければ、装置の低消費電流化すなわち長時間動作が可能となる。また、電流による帰還回路を設けないので、デバイスのばらつきによる特性劣化、あるいは電流検出回路による効率劣化を防ぐ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における送信回路の構成を示すブロック図である。
【図２】従来技術における送信回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】従来技術における送信回路の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　送信波発生回路
２　デバイス（パワーアンプ）
３　電源
４　制御装置
５　比較回路
６　検波回路
７　ＢＥＦ（帯域阻止フィルタ）
８　検波回路
９　可変負荷
１０　アンテナ
【図１】
2004032090.tif 000003
【図２】
2004032090.tif 000004
【図３】
2004032090.tif 000005