(57)【要約】【課題】  外部の環境の影響を受けにくい受信装置ないしトランシーバ装置を提供する。さらに、外部のノイズに対して特に影響を受けにくい送信装置の作動方法を提供する【解決手段】  送信装置中で、電力増幅器（１２）を、制御可能な整合装置（１３）を介して、高周波アンテナ装置（１７）に接続することを提案する。これにより、電力増幅器（１２）の出力（１２１）のインピーダンスを、高周波アンテナ装置（１７）の入力のインピーダンスを直接変換することが可能である。標準である５０オームへの変換は不要である。電力増幅器（１２）、整合装置（１３）、および整合装置（１３）の出力インピーダンスを制御する制御装置（１１）は、半導体本体（１）中で、モノリシックに集積された構造として構成されるのが有用である機能ユニットを構成する。同様の方法で、アンテナ、フィルタ装置、およびこれらの間に接続された整合装置を備えた受信装置が実現される。【選択図】  図３
2005341594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に送受信器中の受信装置であって、
高周波信号を受信するために構成され、共振周波数を同調させるための同調端子と、受信信号を出力する少なくとも１つの端子とをそなえた高周波アンテナ装置（１７）と、
上記高周波アンテナ装置（１７）の上記同調端子と結合可能な少なくとも１つの同調部材（Ｒ１、Ｒ２）を有し、制御入力への同調信号に応じて、上記少なくとも１つの同調部材（Ｒ１、Ｒ２）が、上記高周波アンテナ装置（１７）の上記同調端子と接続されている、上記高周波アンテナ装置（１７）の周波数を同調させるための同調回路（１８）と、
受信信号用の入力と出力とを備え、上記入力が、上記高周波アンテナ装置（１７）の少なくとも１つの端子と結合されている、受信信号の信号成分を抑えるフィルタ装置（２２）と、
上記フィルタ装置（２２）の上記入力と、上記高周波アンテナ装置（１７）の上記少なくとも１つの端子との間に接続され、上記高周波アンテナ装置（１７）の出力インピーダンスを、上記フィルタ装置（２２）の入力インピーダンスと制御可能に整合させるよう構成されている、少なくとも１つの整合装置（２３）と、
上記同調回路（１８）の制御入力に接続された、制御信号用の第１の出力と、上記整合装置（２３）に接続された、整合信号用の第２の出力とを有し、少なくとも１つの所定のパラメータに応じて、制御信号および整合信号を生成し、出力する制御装置（２１）と、
を備え、
上記整合装置（２３）の上記出力が、インピーダンス変換回路（Ａ１、Ａ２）なしに、上記フィルタ装置（２２）の上記入力と接続されている受信装置。
【請求項２】
測定装置（３１）が、受信信号の信号対雑音比を測定するために、上記フィルタ装置（２２）の上記出力と接続され、この測定装置（３１）が、測定した上記信号対雑音比から生じたパラメータを、上記少なくとも１つの所定のパラメータとして制御装置（２１）の入力に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
上記フィルタ装置（２２）の上記入力インピーダンスは、上記整合装置（２３）の出力インピーダンスに等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
上記フィルタ装置（２２）は、入力に与えられた信号を増幅する増幅装置（２２Ａ）を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項５】
上記フィルタ装置（２２）は、遮断周波数が調整可能なフィルタを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項６】
少なくとも、上記整合装置（２３）と上記フィルタ装置（２２）とが、半導体本体（２）中で、集積回路として構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項７】
電力増幅回路（１２）の出力インピーダンスおよび／または上記フィルタ装置（２２）の上記入力インピーダンスは、５０オーム以外の値を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項８】
上記制御装置（２１、１１）は、上記少なくとも１つの所定のパラメータの特徴を示す信号供給用の入力を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項９】
上記少なくとも１つの所定のパラメータは、上記高周波アンテナ装置（１７）の共振周波数から得られることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項１０】
上記高周波アンテナ装置（１７）は、積層技術で構成され、有機物の担体上に金属層として被着されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の受信装置を有し、さらに、送信装置を有するトランシーバ装置であって、
上記送信装置が、
増幅されるべき信号用の入力と、上記高周波アンテナ装置（１７）の上記少なくとも１つの端子に接続された出力とを有する電力増幅器（１２）と、
上記電力増幅器（１２）の上記出力と、上記高周波アンテナ装置（１７）の上記少なくとも１つの端子との間に接続され、上記高周波アンテナ装置（１７）の入力インピーダンスを、上記電力増幅器（１２）の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている、制御可能な整合装置（１３）と、
周波数を同調させる上記同調回路の制御入力に接続された、制御信号用の第１の出力（１１２）と、上記整合装置（１３）に接続された、整合信号用の第２の出力（１１１）とを有し、少なくとも１つの所定のパラメータに応じて、上記制御信号および上記整合信号を生成し、出力する制御装置（１１）とを備え、
上記電力増幅器（１２）の上記出力が、インピーダンス変換回路（Ａ１、Ａ２）なしに、上記整合装置（１３）の入力と接続され、
上記高周波アンテナ装置（１７）、ならびに、上記送信装置の上記同調回路（１８）および上記受信装置の上記同調回路（１８）が、上記送信装置および上記受信装置が共通に用いる高周波アンテナ装置（１７）、ならびに、同調回路（１８）として構成されているトランシーバ装置。
【請求項１２】
上記整合装置（１３）と、上記電力増幅器（１２）の上記出力（１２１）との間の任意の不整合を検出する検出装置（３０）が設けられ、この検出装置（３０）の出力から、上記不整合から得られたパラメータが取り出し可能であり、
この検出装置（３０）の上記出力は、上記少なくとも１つの所定のパラメータを供給するために、上記制御装置（１１）の入力と結合されていることを特徴とする請求項１１に記載のトランシーバ装置。
【請求項１３】
上記検出装置（３０）は、反射電力を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のトランシーバ装置。
【請求項１４】
上記電力増幅器（１２）の上記出力インピーダンスは、上記整合装置（１３）の入力インピーダンスに等しいことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のトランシーバ装置。
【請求項１５】
少なくとも上記整合装置（１３）と上記電力増幅器（１２）とが、半導体本体（１）中で、集積回路として構成されていることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載のトランシーバ装置。
【請求項１６】
送信装置を作動する方法であって、
送信すべき信号のための増幅器（１２）を準備する工程と、
信号を送信するための高周波アンテナ装置（１７）を準備する工程と、
上記増幅器（１２）の出力インピーダンスを、上記高周波アンテナ装置（１７）の入力インピーダンスに直接整合させることにより、上記増幅器（１２）の出力と、上記高周波アンテナ装置（１７）の入力とを結合する工程と、
上記電力増幅器（１２）の上記出力と、上記高周波アンテナ装置（１７）の上記入力との間の任意のインピーダンスの変化を検出する工程と、
上記高周波アンテナ装置（１７）の上記入力インピーダンスを再調整することによって、上記インピーダンスの変化を補正する工程とを、
含む方法。
【請求項１７】
任意のインピーダンスの変化を検出する工程が、定在波比を検出する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、受信装置、ならびに、送信装置および受信装置を備えたトランシーバに関する。また、本発明は、送信装置を作動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の移動電話機には、ますますデータ伝送速度を高くすることが必要とされ、また、様々な移動式無線規格が必要とされている。音声データ伝送用には、移動式無線規格ＧＳＭで十分なデータ伝送速度が提供されているが、より大容量のデータ量を転送するためには、移動式無線規格ＷＣＤＭＡ／ＵＭＴＳが必須である。例えばマルチメディアにおける応用など、非常に大容量のデータ伝送速度用には、Ｗ−ＬＡＮ（Wireless Local Area Network：無線ローカルエリアネットワーク）が導入されている。利用可能な周波数スペクトルが狭いため、様々な移動式無線規格に対して、８００ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚの領域で様々な送信および受信周波数が設けられている。移動通信機器の送信段および受信段への要求が様々であるために、高機能の高周波アセンブリの開発が必要とされている。
【０００３】
通信機器または移動電話機の送信路および受信路に導入される様々なアセンブリの一例としては、送信信号を増幅する電力増幅器やアンテナのほかに、異なる共振周波数を有するアンテナを、電力増幅器に接続するためのアンテナスイッチも挙げられる。移動電話機内で使用される各アンテナは、送信路の電力増幅器に対して、個々に整合される。
【０００４】
様々なアンテナに同様に結合される受信増幅器についても、同様のことがあてはまる。移動通信機器の送信路および受信路中の異なるアセンブリは、一般に、それぞれ独立して設計され、デザインされ、実装される。これらのアセンブリは、異なる基板担体に格納され、それぞれ、５０オーム規格のインタフェースを備えている。
【０００５】
図８に、従来の通信機器の送信路の一部分を示す。電力増幅器Ｐ１は、アンテナスイッチＰ２と接続されている。アンテナスイッチＰ２の出力は、さらに、不図示のアンテナに供給される。異なる半導体本体中に構成された電力増幅器Ｐ１およびスイッチＰ２は、それぞれ、インピーダンスＺ１・Ｚ２を有する。この回路の２つのインピーダンスＺ１・Ｚ２は、互いに異なり、信号処理を行なう回路のインピーダンスに相当する。反射による信号損失を可能な限り小さく抑えるために、電力増幅器Ｐ１の出力の前に、回路Ａ１により、５０オームへ、インピーダンスが変換される。それにより、電力増幅器の出力は、５０オームとなる。
【０００６】
同様に、アンテナ回路Ｐ２の内部信号処理の前段に、整合装置Ａ２が接続され、５０オームである配線Ｌの配線インピーダンスを、アンテナ回路Ｐ２の内部インピーダンスＺ２に変換する。これにより、電力増幅器Ｐ１とアンテナ回路Ｐ２とは、互いに内部回路インピーダンスＺ１・Ｚ２が異なるにも関わらず、互いに接続することができる。この際、変換回路Ａ１・Ａ２は、大抵、それぞれ対応する電力増幅器Ｐ１ないしアンテナ回路Ｐ２の半導体本体内に格納されている。これにより、より大きな反射損失を起こしうる配線Ｌの不整合は低減される。
【０００７】
５０オーム規格のインタフェースを設けることにより、幅広く異なるアセンブリが、高周波において互いに整合されて、接続可能となる。
【特許文献１】ＵＳ６２１９５３２
【特許文献２】ＤＥ６９９１００３９
【特許文献３】ＤＥ６０１００４２１
【特許文献４】ＤＥ１０２２３４４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、内部インピーダンスＺ１を、変換回路Ａ３およびＡ１を用いて、５０オームの入力インピーダンスないしは出力インピーダンスに整合させるのは、比較的狭い周波数域の中でのみ可能である。これは、内部整合回路Ａ３・Ａ１では、インピーダンスＺ２・Ｚ１の整合が狭い周波数域内でのみ可能であるためである。この周波数領域以外では、不整合により、対応する部品の処理能力を著しく下げてしまう損失が発生する。内部インピーダンスＺ１が変わると、変換回路Ａ１・Ａ３は、一定のインピーダンス整合しか行なわないので、不整合が起こり、規格の５０オームと合わなくなる。この効果は、周囲の影響を受けやすいアンテナにおいて、特によく表われる。従って、送信装置を設計する場合、全仕様を満足できるように、十分にマージンを考慮に入れなければならない。この結果、回路全体の消費電力が増し、効率が下がり、製造コストが上昇する。これに加えて、複数の場所を取らないアンテナを、筐体の幾何学的形状に適合させねばならない。
【０００９】
本発明の目的は、外部の環境の影響を受けにくい受信装置ないしトランシーバ装置を提供することである。さらに、本発明の目的は、外部のノイズに対して特に影響を受けにくい送信装置の作動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、添付の独立請求項により達成される。
【００１１】
本発明の基本的な思想は、送信装置ないし受信装置の様々なアセンブリ内で、５０オーム規格のインタフェースの数を低減することである。このために、送信路中に、高周波アンテナおよび電力増幅器からなる機能ユニットを設ける。この機能ユニットには、高周波アンテナ装置の入力インピーダンスの制御部が集積されている。送信装置は、ここで、電力増幅器の内部の出力インピーダンスが、高周波アンテナ装置の入力インピーダンスに、直接整合されるように構成される。つまり、電力増幅器の回路インピーダンスが、アンテナ装置の入力インピーダンスに直接整合され、もはや付加的な変換回路による５０オームへの変換は、行なわれない。整合は、電力増幅器の出力と、高周波アンテナ装置の少なくとも一つの端子との間に接続された制御可能な整合装置を介して行なわれる。
【００１２】
同様に、受信装置でも、制御可能な整合装置が配される。この整合装置は、フィルタ装置の入力と、高周波アンテナ装置の少なくとも１つの端子との間に接続される。ここで、整合装置は、高周波アンテナ装置の少なくとも１つの端子の出力インピーダンスを、フィルタ装置の入力の入力インピーダンスと制御可能に整合させるよう構成されている、整合は、送信装置でも受信装置でも、制御装置を介した整合信号の出力により行なわれる。制御装置の出力は、整合装置に接続されている。制御装置は、少なくとも１つの所定のパラメータに応じて、整合信号を生成し、出力するように構成されている。
【００１３】
さらに、送信装置ないし受信装置は、高周波アンテナ装置の周波数を同調させる同調回路を備えている。この同調回路は、高周波アンテナ装置の端子と接続された少なくとも１つの同調部材を有する。制御入力への同調信号に応じて、この少なくとも１つの同調部材は、高周波アンテナ装置の同調端子と接続される。同調部材の位置によって、高周波アンテナ装置は、２つの共振周波数のうちの１つに切り替えられる。同調回路によって、送信装置中および受信装置中の高周波アンテナ装置の共振周波数を変えることができる。送信装置中および受信装置中で用いられる高周波アンテナ装置の帯域幅は、大いに拡大される。高周波アンテナ装置の共振周波数を変更したことにより生じるインピーダンスの変化は、制御可能な整合装置により補正され、不整合は低減される。異なる複数の移動無線基準用に１つの非常に広帯域のアンテナを用いることが好ましい。作動の間、送信装置中で、電力増幅器を高周波アンテナ装置に整合させるよう制御することにより、および、受信装置中で、高周波アンテナ装置をフィルタ装置の入力に整合させるように制御することにより、規格のインタフェースへの変換は、不要となる。これにより、変換により生じる付加的な電力損失もなくなる。さらに、１つの広帯域向けの複数機能用アンテナを用いて伝播することにより、コストおよび場所を節約することができる。
【００１４】
ここで、少なくとも整合装置と電力増幅器とが、半導体本体中で、集積回路として構成されていることが好ましい。整合装置と電力増幅器とは、機能ユニットを構成している。
【００１５】
さらに適切な送信装置の形態では、この機能ユニットは、整合装置と、電力増幅器の出力との間の不整合を検出する検出装置とを有する。この検出装置は、不整合により生じたパラメータを、制御装置の入力に出力するように構成されている。制御装置は、入力されたパラメータに基づき、不整合を補正するための整合信号を生成し、整合装置に出力する。このようにして、例えば、高周波アンテナ装置に対して外部の環境の影響により引き起こされた整合中の動的な変化が補正される。特に、本発明の送信装置は、使用するアンテナまたは送信装置を覆うケースの構造に依存しない。
【００１６】
検出装置は、反射電力を測定するよう構成されていることが好ましい。これに代えて、検出装置は、電力増幅器の出力と整合装置の入力との間の定在波比を測定するための定在波測定器として構成することもできる。これらの測定により、整合装置と接続されたアンテナのインピーダンスまたは電力増幅器の出力インピーダンスの変化を決定することができる。
【００１７】
特に好適な実施形態では、上記送信装置および上記受信装置は、トランシーバ装置の一部である。トランシーバ装置の特徴は、高周波アンテナ装置および高周波アンテナ装置に接続された同調回路が、送信装置と受信装置との両方で共通に利用可能なように構成されていることである。これにより、送信路および受信路の整合装置により、広帯域のアンテナを、送信用アンテナおよび受信用アンテナとして構成可能である。受信路中のフィルタ装置の入力、および、送信路中にある電力増幅器の出力におけるインピーダンスは、それぞれの整合装置により、アンテナ装置のインピーダンスに変換される。
【００１８】
送信装置を作動する方法は、送信すべき信号のための増幅器を準備する工程と、信号を送信するための高周波アンテナ装置を準備する工程とのほかに、増幅器の出力と、高周波アンテナ装置の入力とを接続する工程を含む。この接続により、増幅器の出力インピーダンスを、高周波アンテナ装置の入力インピーダンスに直接整合させることができる。これにより、好ましくは５０オームのインタフェースである規格のインタフェースへの変換を省くことができる。さらに、送信装置を作動する方法は、電力増幅器の出力と、高周波アンテナ装置の入力との間のインピーダンスの変化を検出する工程を含む。このインピーダンスの変化は、高周波アンテナ装置の入力インピーダンスを変えることによって補正される。この方法は、アンテナ装置の入力の前段に接続されている制御可能な整合装置を介して行なわれるのが好ましい。整合装置は、高周波アンテナ装置のインピーダンスを、検出したインピーダンスの変化に応じて補正する。
【００１９】
このようにして、個々の部材のインピーダンスが互いに最適に整合された送信装置を１つの機能ユニットとして構成することができる。インピーダンスの変化は補正される。この機能ユニットは、特に、外部からのインピーダンスを変化させる影響に対して柔軟であり、これらの影響に依存しない。従来行なわれていた、ある固定値への標準的な変換を省くことができる。さらに、発明の方法を連続的に実施することにより、電力増幅器の電力消費量および増幅器の効率は、アンテナインピーダンスを変える外部の影響を受けなくなる。この結果、装置中に非常に広帯域のアンテナを実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、外部の環境の影響を受けにくい受信装置ないしトランシーバ装置を提供することができるという効果を奏する。また、外部のノイズに対して特に影響を受けにくい送信装置の作動方法を提供すること駕できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の送信装置の一実施形態を示す図である。
【００２３】
図２は、本発明の受信装置の一実施形態を示す図である。
【００２４】
図３は、送信装置および受信装置を備えたトランシーバ装置を示す図である。
【００２５】
図４は、半導体本体中に実現した形態を示す図である。
【００２６】
図５は、図１の実施形態の一部分を示す図である。
【００２７】
図６および図７は、図３の実施形態に係るアセンブリを接続した高周波アンテナ装置の異なる実施形態を示す図である。
【００２８】
図８は、従来の送信装置の一部を示す図である。
【００２９】
図１は、本発明の送信装置の実施形態を示す図である。この送信装置は、特に、種々の移動無線規格に従った信号を送信するために構成された移動通信機器中に実装することができる。本発明の送信装置は、ＧＳＭまたはＷＣＤＭＡ規格に従う信号を伝送するために構成された移動通信機器中に組み入れられる。この２つの規格では、異なる周波数を送受信する。ＧＳＭは、８００ＭＨｚ〜１．９ＧＨｚの間の周波数を送信し、ＷＣＤＭＡ標準では、２．１ＧＨｚの領域の信号が送受信される。従って、送信信号の帯域は、数百ＭＨｚになる。この結果、本発明の送信装置には、非常に広帯域用のアンテナが備えられねばならない。このために、図１の実施形態からわかるように、アンテナ１７には、同調装置１８が接続されている。高周波アンテナ１７の同調は、同調装置１８内にある複数の同調部材（この図では、概念図であるために不図示）により行なわれる。これらの同調部材は、同調装置１８の入力１８１にある動作信号に応じて、アンテナ装置と接続され、その結果共振周波数を変化させている。これにより、広い周波数域に渡って適切な伝送が可能である。しかし、共振周波数の変化により、アンテナの入力インピーダンスも変わる。
【００３０】
これを補正するために、本発明の送信装置は、整合ネットワーク１３を有する。この整合ネットワーク１３の出力１３３は、アンテナ装置１７と接続されている。さらに、整合装置１３は、整合装置１３の入力１３４のインピーダンスを調整する制御入力１３２を備えている。送信装置は、さらに、電力増幅器１２を有し、この電力増幅器の出力１２１は、整合ネットワーク１３に接続されている。
【００３１】
整合装置１３の制御入力１３２は、制御回路１１の出力１１１に接続されている。制御回路１１は、入力１１０と、第２の出力１１２とを備え、この第２の出力１１２は、同調装置１８に接続されている。
【００３２】
制御装置１１は入力１１０において、送信信号の出力周波数を規定するパラメータを受けとる。制御装置１１は、このパラメータから同調信号を生成し、制御装置１１の出力１１２に出力する。この同調信号は、同調装置１８に供給される。この同調信号に応じて、同調装置１８は、同調装置の１つまたは複数の共振部材と、アンテナ装置１７とを接続する。制御回路１１の入力１１０の信号により、送信信号に対して最適な放射特性が得られるように、高周波アンテナ１７の共振周波数が設定される。例えば、ＧＳＭ信号を送る場合は、アンテナの共振周波数は、８５０ＭＨｚに設定され、ＷＣＤＭＡ規格の信号の場合は、２．１ＧＨｚに設定される。同調装置１８中の共振部材は、アンテナが網羅する全周波数域に渡って、最適な放射特性を出すように、選択されている。
【００３３】
共振周波数を変えることにより、内部抵抗が変わるので、高周波アンテナ装置１７の入力インピーダンスが変わる。しかし、これにより、通常、増幅器１２の出力１２１における出力インピーダンスと、アンテナ装置１７の入力インピーダンスの大きさが異なってしまう。この結果、送信路中で反射が増大し、出力電力の一部が、増幅装置１２に戻ってきてしまう。これを防ぐために、同時に制御回路１１の出力１１１に制御信号を発生させて、この制御信号が、整合装置１３を制御し、高周波アンテナのインピーダンス変化を補正する。これにより、整合装置の入力、したがって高周波アンテナ装置の入力が、再び、増幅器１２の出力と最適に整合される。
【００３４】
このプロセスを、図１の上部にある部分図に詳しく示し直している。電力増幅器の内部回路の出力インピーダンスはＺ１である。整合装置１３の入力インピーダンスはＺ２であり、この入力インピーダンスは、高周波アンテナ装置１７のインピーダンスＺＡによって変わる。整合装置１３は、整合装置１３の入力インピーダンスＺ２を、常に、増幅器１２の出力インピーダンスＺ１に変換している。これによって、常に最適な整合を確保することができる。増幅器１２の出力インピーダンスＺ１または高周波アンテナ装置のインピーダンスＺＡが、外部の影響により変わると、整合装置１３のＺ２が変わり、結果として整合が取れなくなるので、再び補正が行なわれる。
【００３５】
電力増幅器１２、整合装置１３、および制御ユニット１１を１つの機能ユニットとすることにより、非常に広い周波数帯域に渡って、高周波アンテナの整合を最適に取ることができる。特に、これによって、電力増幅器の出力インピーダンスの５０オームへの変換、また５０オームから所望のアンテナ装置の入力インピーダンスへの変換を省くことができる。この実施形態では、電力増幅器１２、整合装置１３、および制御回路１１が、モノリシック集積構造として、１つの半導体本体１中に構成されている。半導体本体１の入力１９では、整合装置１３および同調装置１８を調整するために必要なすべてのパラメータが、デジタル信号の形式で、制御回路１１に与えられる。例えば、アンテナの共振周波数、最大出力電力、または信号のバンド帯域幅についてのパラメータである。５０オーム規格のインタフェースは、入力１４にのみ設けられている。適切に構成および整合すれば、これを省くことも可能である。高周波アンテナ装置１７への信号入力は、半導体本体１の入力１６と直接接続可能である。インピーダンスを、整合装置１３により、自動的に、電力増幅器１２の出力インピーダンスに整合させることができるので、規格の５０オームまたは所望のその他の値への変換は不要となる。
【００３６】
アンテナのインピーダンスを変える外部の影響とは、例えば、本発明の送信器装置のケースの形状によるものがある。アンテナの近くに、例えば自動車の屋根などの大きな金属製の物があれば、それも入力インピーダンスを変えてしまう。これにより、静的および動的な不整合が起こり、その不整合には一様でないものがある。これに関連する出力電力の一部反射は、整合装置１３により補正され、低減される。
【００３７】
図２に、本発明の受信路の一実施形態を示す。上述した部材と同じ部材は、同じ参照符号で示す。この実施形態では、制御装置２１、高周波アンテナ装置１７の周波数を同調させる同調回路１８、整合装置２３、およびフィルタ２２は、すべて１つの半導体本体２中に、モノリシック集積構造として、実装されている。半導体本体２の入力１９では、制御回路２１に対して、高周波アンテナ装置１７のインピーダンスおよび共振周波数を調整するパラメータが与えられる。制御回路２１は、このパラメータから、周波数を同調させるための同調回路１８用の制御信号を発生させる。これによりインピーダンスを変化させる指示は、制御信号により、整合装置２３の制御入力２３１に伝えられる。整合装置は、これに従って、高周波アンテナ装置の出力インピーダンスを、フィルタ装置２２の入力インピーダンスに整合させる。
【００３８】
フィルタ装置２２は、制御入力２２１を有する。フィルタ装置２２は、遮断周波数が調整可能なフィルタを備えている。遮断周波数は、制御回路２１に接続された制御入力２２１からの制御信号により調整される。非常に広い帯域を有するアンテナ１７が受信した信号は、中間周波数への周波数変換を行う前の受信路で適切にフィルタリングすることができ、受信信号中の好ましくないノイズ成分が抑えられる。さらに、フィルタ装置２２中に低雑音増幅器（図３の増幅回路２２Ａ）を備え、フィルタリングされた後の信号を増幅するようにすると、より有用である。ここでも、規格の５０オームへの、および、５０オームからのインピーダンス変換を追加することを何ら必要としない。アンテナ１７、同調回路１８、整合装置２３、フィルタ２２、および制御ユニット２１は、１つの機能的なユニットを構成しており、それにより、非常に広い周波数域に渡って信号を受信することができる。
【００３９】
図３に、本発明の送信装置および受信装置が実装された移動通信機器の詳細な構成を示す。ここでは、高周波アンテナ装置１７、および周波数同調のための同調回路１８は、受信装置および送信装置に共通に用いられている。この図でも、上述した部材と同じ部材は、同じ参照符号で示す。移動通信機器は、デジタル信号処理を行なうために構成されたベースバンドユニット３２を有する。このベースバンドユニット３２は、送信信号を、選択した移動無線規格の変調タイプに応じて変調し、複素数のデジタル信号を生成する。この複素数の信号は、同相成分Ｉと直交成分Ｑとを含むので、ＩＱ信号とも呼ばれる。このデジタルＩＱ信号は、ベクター変調器を有するトランシーバ装置３１に供給される。デジタル搬送信号は、続いて、伝送装置中で、出力周波数と混合され、電力増幅器１２に供給される。同時に、トランシーバ３１は、電力増幅器１２の出力インピーダンスを、アンテナ装置１７に整合させるために所定値として用いるパラメータを、制御回路１１に渡す。与えられたパラメータは、例えば、最大送信電力、および送信信号の周波数域に関するパラメータである。制御回路１１は、これに従って、同調回路１８中の共振構造を切り替え、周波数に応じたアンテナ１７の放射特性を、送信信号に適したものとする。アンテナ１７の送信周波数および受信周波数への同調は、このようにして、整合装置１８を介して行なわれる。
【００４０】
さらに、パラメータは、電力増幅器１２の入力１２２に供給される。このパラメータに従って、電力増幅器は、最適な動作条件を設定する。このパラメータには、最大出力電力、線形性の必要条件などが含まれる。電力増幅器１２の出力１２１と、整合装置１３の入力との間のインピーダンスの変化および不整合は、定在波検出器（検出装置）３０により検出される。この定在波検出器は、電力増幅器からの放射電力と、整合装置１３の入力の不整合により反射した電力とを測定する。反射電力の量が、不整合の程度を表す。定在波検出器３０は、制御装置１１に不整合を知らせ、制御装置１１が、整合装置１３に新しい制御信号を与える。インピーダンスは、反射電力が最小限になるまで変えられる。
【００４１】
外部の影響により、アンテナ１７の共振長ないしは放射特性が変わると、アンテナ１７への入力インピーダンスも変わる。これにより、不整合および反射電力が増大する。制御装置１１から整合装置１３に出力される整合信号により、アンテナのインピーダンスの動的な変化が再び補正される。また、電力増幅器１２の出力１２１のいかなるインピーダンス変化も、定在波検出器３０により検出される。このようなインピーダンスの変化は、例えば、入力１２２において利得パラメータが変化することにより起こる。定在波検出器３０が、反射電力の存在を制御回路１１に伝えることにより、アンテナへの入力を、電力増幅器１２の出力１２１と整合させることが可能である。
【００４２】
送信モードが受信モードに切り替わると、高周波アンテナ１７からの配線Ｌ１７がスイッチによって切り離され、配線Ｌ１２がスイッチによって接続され、その結果受信路の整合装置２３が、高周波アンテナ装置１７と接続される。アンテナ１７の出力インピーダンスは、整合装置２３によって、フィルタ２２の入力インピーダンスと整合される。続いて、フィルタ２２の出力が、トランシーバ回路３１と接続される。トランシーバ回路３１は、受信信号を、選択された移動無線規格の変調タイプに従って、復調する。トランシーバ回路３１（測定装置）は、この受信信号を用いて、信号対雑音比を測定する。信号対雑音比は、アンテナ装置１７の出力インピーダンスと、フィルタ２２の入力インピーダンスとの間にある不整合の程度を現している。適切に整合されていた場合、受信信号は、背景ノイズから明確に区別することができる。不整合があれば、信号対雑音比が劣化する。トランシーバ回路３１は、制御回路２１に対して種々のパラメータを与える。このパラメータにより、整合装置２３は、最適な信号対雑音比が設定されるまで制御される。さらに、制御回路２１は、高周波アンテナ装置１７の共振周波数を設定するために、同調回路と接続されている。これにより、アンテナは、受信信号に同調する。
【００４３】
この実施形態では、ベースバンドユニット３２、トランシーバ回路３１、および高周波アンテナ装置１７に至るまで、すべてのアセンブリが、モノリシック集積回路として、半導体本体中に構成されている。これにより、個々のアセンブリ間で、５０オームへの変換および５０オームからの変換を追加する必要がない。整合装置１３・２３および制御回路１１・２１のみならず、フィルタ２２、および電力増幅器１２も含め、すべてで１つの機能ユニットとして設計され、開発されている。アセンブリ間での最適な整合は、一まとめの設計によってこそもたらされる。
【００４４】
この機能ユニットは、図４中で、明瞭に認識できる。図４に、半導体チップ９９、および、これに実装された共振器１７を示す。共振器１７は、高周波アンテナ装置を形成し、積層技術で、有機プラスチック中に埋設された薄い金属層を有する構造のアンテナとして構成されている。アンテナは、共振周波数を変える複数の端子９６を有する。これらの端子も、共振器回路の構成要素をなしており、高周波アンテナ装置１７の共振周波数を同調させるために、同調回路１８と接続されている。同調装置１８は、半導体本体９９中に実現されている。複数の配線Ｌ１６が、同様に半導体本体中に実装された制御回路１１に延びている。半導体チップは、接地シールド１２Ａに覆われた電力増幅器１２を備えている。この接地シールド１２Ａは、放射された高周波電磁波が、電力増幅器１２に入射するのを防いでいる。さらに、モニタリング論理回路が、整合回路の一部分である制御回路１３Ｂと接続されている。制御回路１３Ｂは、続いて、整合装置の各整合部材１３Ａを制御する。高周波アンテナ装置のインピーダンスは、端子９７を高周波アンテナ装置１７に結合可能とする複数のスイッチング可能な素子によって、電力増幅器の出力インピーダンスに整合される。半導体本体９９の裏側には、端子１４Ａ・１９・１４Ｂが設けられている。これらの端子は、トランシーバユニット３１へ延びている。１つの半導体本体中に共に実装することにより、アセンブリ間の５０オームへの変換、および５０オームからの変換を省くことができる。
【００４５】
図５に、アンテナ装置、共振回路、および整合装置を備えた図３の送信装置の一部を示す。図５中で、高周波アンテナ装置１７は、共振長Ｌ１を有する。同調装置１８は、１つのスイッチＳ１を備えているが、このスイッチは３つの切り替え状態に切り替えることができる。さらに、同調回路は、共振器部材Ｒ１・Ｒ２を備え、これにより、スイッチＳ１の切り替え位置に応じて、共振長Ｌ１を変えることができる。アンテナ装置用に、全部で３つの共振長Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３を設定することができる。この結果、３つの異なる共振周波数が可能である。高周波数アンテナ装置１７の全配置およびこれと接続された同調回路１８に対して生じるインピーダンスの変化は、整合装置１３により補正される。この実施形態では、３つの個々の整合部材が設けられ、これらが、電力増幅器１２の不図示の出力を、高周波アンテナ装置１７および整合装置１８に整合させる。選択された共振長に応じて、３つの整合部材のうちの１つが選択される。
【００４６】
図６は、２つの部分アンテナ１７Ａ・１７Ｂを備えたアンテナ装置を示す。２つの部分アンテナの間には、スイッチＳ２が設けられている。これにより、２つの部分アンテナ１７Ａ・１７Ｂは、互いに接続されて１つの全体アンテナとなり、２つの個々の共振長の合計が、共振長となる。また、２つの部分アンテナは、スイッチＳ２を開くと同時に使用可能となる。さらに、部分アンテナ１７Ａ・１７Ｂのそれぞれは、整合装置１８および整合装置の中に設けられた共振部材Ｒ１・Ｒ２と接続されている。この実施形態では、部分アンテナ１７Ａは、整合ネットワーク１１が接続された送信用アンテナである。部分アンテナ１７Ｂは、受信路の整合ネットワーク２１と接続されている。ネットワーク１１・２１による整合は、信号路中のスイッチを介して、切り替え可能なネットワークの様々な整合部材を介して行なわれる。すなわち、整合は離散的な工程でのみ可能である。この装置により、信号の同時送受信およびアンテナ装置の周波数の同調を、最大限に柔軟に行なうことができる。
【００４７】
図７に、回路構成のさらなる変形例を示す。図７では、アンテナ装置１７の共振周波数を連続的に同調するように、同調装置１８が構成されている。受信路中、アンテナ装置１７の出力インピーダンスのフィルタ装置への整合は、整合装置２３により、離散的に変化可能な整合により行われる。このためにも、複数の整合部材が設けられ、これらの複数の整合部材が、１つのスイッチにより、出力およびアンテナ１７に接続可能である。送信路には、連続的インピーダンスの整合用に構成された整合装置１１が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の送信装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の受信装置の一実施形態を示す図である。
【図３】送信装置および受信装置を備えたトランシーバ装置を示す図である。
【図４】半導体本体中に実現した形態を示す図である。
【図５】図１の実施形態の一部分を示す図である。
【図６】図３の実施形態に係るアセンブリを接続した高周波アンテナ装置の実施形態を示す図である。
【図７】図３の実施形態に係るアセンブリを接続した高周波アンテナ装置の実施形態を示す図である。
【図８】従来の送信装置の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、２、９９    半導体本体
１１、２１    制御回路
１２    電力増幅器
１３、２３    整合装置
１７    アンテナ装置
１８    同調回路
２２    フィルタ
３０    定在波検出器（検出装置）
３１    トランシーバ（測定装置）
３２    ベースバンドユニット
１９    制御信号入力
１４    信号入力
Ｌ１２、Ｌ１７    アンテナ線
Ｌ１６    制御線
ｌ３２、２３１    整合入力
１１０、１２２    制御入力
Ｚ１、Ｚ２    インピーダンス
Ｒ１、Ｒ２    共振器
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３    共振長
Ｐ１、Ｐ２    アセンブリ
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４    インピーダンス変換回路
【図１】
2005341594.tif 000003
【図２】
2005341594.tif 000004
【図３】
2005341594.tif 000005
【図４】
2005341594.tif 000006
【図５】
2005341594.tif 000007
【図６】
2005341594.tif 000008
【図７】
2005341594.tif 000009
【図８】
2005341594.tif 000010