(57)【要約】【課題】  消費電力が小さく、電力増幅器へ及ぶ反射波の影響をより小さくできる送信回路を提供する。【解決手段】  電力増幅回路２０と、増幅された送信信号を入力する入力端子２４ａと、アンテナ側に出力する出力端子２４ｂと、送信信号の進行波を検出する進行波検出端子２４ｃと、送信信号の反射波を検出する反射波検出端子２４ｄとを有する方向性結合器２４と、進行波検出端子２４ｃに接続された進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７と、反射波検出端子２４ｄに接続された反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８と、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７の出力が電流通路の一端に接続され、反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８の出力がゲートに接続されたＦＥＴ１１と、ＦＥＴ１１の一端と、接続点１９との間に接続されたコンデンサ１４、ＦＥＴ１１の他端と接地との間に接続されたコンデンサ１５、及びＦＥＴ１１の電流通路に並列に接続された第１の抵抗素子１２を有する制御回路１０とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を増幅するための電力増幅回路と、
前記電力増幅回路から出力された送信信号を入力するための入力端子、前記送信信号をアンテナ側に出力する出力端子、前記送信信号の進行波を検出するための進行波検出端子、及び前記送信信号の反射波を検出するための反射波検出端子を有する方向性結合器と、
前記方向性結合器の進行波検出端子に接続され、前記進行波を変換する進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記方向性結合器の反射波検出端子に接続され、前記反射波を変換する反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記電力増幅回路の出力端及び前記方向性結合器の入力端子の接続点と接地との間に接続された電流通路を有し、且つ前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路及び前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路からの出力により制御され、前記進行波検出端子により検出される反射波の電力が所定以下の場合には、前記電流通路を高インピーダンス状態にし、前記反射波の電力が所定値を超える場合には、前記電流通路を低インピーダンス状態とする制御回路と、
を具備することを特徴とする送信回路。
【請求項２】
前記制御回路は、前記電力増幅回路の出力端及び前記方向性結合器の入力端子の接続点と接地との間に接続されて電流通路を形成するスイッチング素子を有し、且つ前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力が前記スイッチング素子の前記接続点側の端子に接続され、前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力が前記スイッチング素子の制御電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の送信回路。
【請求項３】
送信信号を増幅するための電力増幅回路と、
前記電力増幅回路から出力された送信信号を入力するための入力端子、前記送信信号をアンテナ側に出力する出力端子、前記送信信号の進行波を検出するための進行波検出端子、及び前記送信信号の反射波を検出するための反射波検出端子を有する方向性結合器と、
前記方向性結合器の進行波検出端子に接続され、前記進行波を変換する進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記方向性結合器の反射波検出端子に接続され、前記反射波を変換する反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力がソース及びドレインの一方に接続され、前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力がゲートに接続された電界効果トランジスタと、この電界効果トランジスタの一方と、前記電力増幅回路の出力端と前記方向性結合器の入力端子との接続点との間に接続されたコンデンサ、前記電界効果トランジスタのソース及びドレインの他方と接地との間に接続されたコンデンサ、及び前記電界効果トランジスタの電流通路に並列に接続された第１の抵抗素子を有する制御回路と、
を具備することを特徴とする送信回路。
【請求項４】
前記電界効果トランジスタの一方と前記接続点との間、または前記電界効果トランジスタの他方と前記接地との間に、更に前記コンデンサと直列に第２の抵抗素子を接続したことを特徴とする請求項３に記載の送信回路。
【請求項５】
前記第２の抵抗素子の抵抗値は、前記接続点から前記接地に至る前記制御回路の負荷インピーダンスと前記接続点から前記アンテナに至る送信側負荷インピーダンスとが等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の送信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話をはじめとする情報通信機器等の端末機あるいは基地局等に使用される送信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や情報通信機器等により行われる通信容量は増加の一途をたどっている。通信容量の増大は、これら通信機器の高速化はもちろん、同時に、通信機器の信頼性や安定性の向上により達成されている。従って、これらの通信機器に使用される回路や部品は、高速化や高信頼性に耐える必要があり、アンテナ近傍の送信回路においても、高速化対応の他、考えられるいろいろな事態において、簡単に壊れずに、常時安定して通信が行えることが求められている。
【０００３】
アンテナ近傍の不具合の可能性として、アンテナが折れたりした時に、送信されるべき送信信号が正常に送り出されずに、反射して電力増幅回路側に戻り、戻った反射波が電力増幅器に入力して、過電流による破壊を引き起こす場合がある。
【０００４】
この送信信号が反射した場合、電力増幅器を破壊しないように、反射波のレベルを検知して、印加している電源電圧の供給を断つ回路が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１において、電力増幅器５２、電力増幅器５２とアンテナとの間に設けられ、アンテナ側から電力増幅器５２側に反射する反射波を検出する方向性結合器５３とを備え、反射波のレベルが所定値以上の場合に電力増幅器５２に印加している電源電圧５９の供給を断つようにしている。
【０００５】
更に詳しくは、方向性結合器５３の電圧検出端に現れた反射波の電圧が、検波回路５４で検波されて、検波された電圧は比較器５５に入力され、マイクロコンピュータ５６によって設定された基準電圧と比較して、検波された電圧が基準電圧以上の場合、スイッチ５７が開状態となり、電力増幅器５２に供給されていた電源電圧５９が断たれる構成である。
【０００６】
この回路において、反射波のレベルを検知して、電力増幅器５２へ及ぶ反射波の影響を止めるまでに、検知した反射波のレベルを電圧として比較器５５に送る検知データ伝達ステップ、比較器５５において基準電圧と比較を行う比較ステップ、更に、その比較結果をスイッチ５７へ伝達する比較データ伝達ステップ、スイッチ５７を開くスイッチングステップ等を経た後に、電力増幅器５２の電源を断つことができる。
【特許文献１】特開２０００−３４１１４５号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アンテナ近傍に不具合が起こった時、この不具合を検知した検波電圧を比較器に送り、基準電圧と比較し、比較結果をスイッチに送り、スイッチの開閉動作を行い、電力増幅器の電源を切断というステップは、短時間とはいい難く、その間に、電力増幅器には反射波による過電流が流れ続ける。また、これらのステップに基づく機能を働かせるためには、回路あるいは素子に外部から電源を供給しなければならない。従って、電力増幅器の破壊あるいは性能の劣化を引き起こす可能性が高く、消費電力が大きいという問題が発生する。
【０００８】
従って、本発明は、消費電力が小さく、電力増幅器へ及ぶ反射波の影響をより小さくできる送信回路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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の送信回路は、送信信号を増幅するための電力増幅回路と、前記電力増幅回路から出力された送信信号を入力するための入力端子、前記送信信号をアンテナ側に出力する出力端子、前記送信信号の進行波を検出するための進行波検出端子、及び前記送信信号の反射波を検出するための反射波検出端子を有する方向性結合器と、前記方向性結合器の進行波検出端子に接続され、前記進行波を変換する進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記方向性結合器の反射波検出端子に接続され、前記反射波を変換する反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記電力増幅回路の出力端及び前記方向性結合器の入力端子の接続点と接地との間に接続された電流通路を有し、且つ前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路及び前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路からの出力により制御され、前記進行波検出端子により検出される反射波の電力が所定以下の場合には、前記電流通路を高インピーダンス状態にし、前記反射波の電力が所定値を超える場合には、前記電流通路を低インピーダンス状態とする制御回路とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の別態様の送信回路は、送信信号を増幅するための電力増幅回路と、前記電力増幅回路から出力された送信信号を入力するための入力端子、前記送信信号をアンテナ側に出力する出力端子、前記送信信号の進行波を検出するための進行波検出端子、及び前記送信信号の反射波を検出するための反射波検出端子を有する方向性結合器と、前記方向性結合器の進行波検出端子に接続され、前記進行波を変換する進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記方向性結合器の反射波検出端子に接続され、前記反射波を変換する反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力がソース及びドレインの一方に接続され、前記反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力がゲートに接続された電界効果トランジスタと、この電界効果トランジスタの一方と、前記電力増幅回路の出力端と前記方向性結合器の入力端子との接続点との間に接続されたコンデンサ、前記電界効果トランジスタのソース及びドレインの他方と接地との間に接続されたコンデンサ、及び前記電界効果トランジスタの電流通路に並列に接続された第１の抵抗素子を有する制御回路とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、消費電力が小さく、電力増幅器へ及ぶ反射波の影響をより小さくできる送信回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。以下に示す図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る送信回路について、図１を参照しながら説明する。図１は送信回路を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、送信回路１は、電力増幅回路２０、方向性結合器２４、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７、反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８、及び制御回路１０から構成されている。この送信回路１を経た送信信号がアンテナ側へ送出される。
【００１５】
電力増幅回路２０は、通常、複数段の電界効果トランジスタあるいはバイポーラトランジスタ等からなる電力増幅器２２によって構成され、これらのトランジスタに流す動作電流を設定するバイアス回路（図示略）、電源電圧を印加する電源端子等を有している。また、送信信号の入力側には入力整合回路、出力側には出力整合回路が組み込まれている。
【００１６】
方向性結合器２４は、送信信号が入力される入力端子２４ａ、送信信号が出力される出力端子２４ｂ、送信信号の進行方向成分である進行波が検出される進行波検出端子２４ｃ、及び送信信号の反射波が検出される反射波検出端子２４ｄを有している。入力端子２４ａには、電力増幅回路２０で増幅された送信信号が入力され、出力端子２４ｂからはアンテナ側へ送信信号が出力される。進行波検出端子２４ｃと反射波検出端子２４ｄには、それぞれ、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７と反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８とが接続されている。
【００１７】
進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７は、方向性結合器２４の進行波検出端子２４ｃから出力される送信信号をＤＣ信号に変換して、制御回路１０に出力する。反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８は、方向性結合器２４の反射波検出端子２４ｃから出力される送信信号の反射波をＡＣ／ＤＣ変換回路でＤＣ信号に変換して、制御回路１０に出力する。
【００１８】
制御回路１０は、化合物半導体接合型電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）あるいは金属酸化膜電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等からなるスイッチング素子としてのＦＥＴ１１、第１の抵抗素子１２、コンデンサ１４、１５から構成され、ＦＥＴ１１の電流通路の一端であるドレインがコンデンサ１４を介して、方向性結合器２４の入力端子２４ａと電力増幅回路２０の送信側との接続点１９に接続され、他端のソースはコンデンサ１５を介して接地されている。ＦＥＴ１１のドレインとソースとは第１の抵抗素子１２を介して互いに接続されている。第１の抵抗素子１２は、例えば、ｋΩオーダの比較的高い抵抗値に設定され、ドレインとソース間を安定して同電位に保つ機能を有し、高周波を遮断する機能も有する。また、ＦＥＴ１１のドレインは進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７と接続され、ＦＥＴ１１のゲートは反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８と接続されている。
【００１９】
次に、この送信回路１の動作について、図１を用いて説明する。図１に示すように、送信回路１において、送信信号の進行方向は、図面の左から右方向、すなわち、電力増幅回路２０から方向性結合器２４を経て、アンテナ側へ向かう方向である。送信信号は、小さな電力の状態で電力増幅回路２０に入力され、電力増幅回路２０にて必要な大きさの電力に増幅されて出力され、方向性結合器２４の入力端子２４ａに入力される。
【００２０】
送信信号の進行波は、方向性結合器２４において検出され、進行波検出端子２４ｃから出力され、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７に入力されてＤＣ信号に変換され、制御回路１０のＦＥＴ１１のドレインに出力される。方向性結合器２４の進行波検出端子２４ｃからの出力レベルは、方向性結合器２４の定数を変更することによって変えることができる。
【００２１】
方向性結合器２４の伝送路を通過して、出力端子２４ｂから出力される送信信号は、送受信の切り替えスイッチ（図示略）等を経由して、アンテナ（図示略）から電波として空中に放たれる。
【００２２】
一方、アンテナ側から戻される反射波は、方向性結合器２４において検出され、反射波検出端子２４ｄから出力され、反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８に入力されて、ＤＣ信号に変換され、制御回路１０のＦＥＴ１１のゲートに出力される。方向性結合器２４の反射波検出端子２４ｄからの出力レベルは、方向性結合器２４の定数を変更することによって変えることができる。
【００２３】
正常時、方向性結合器２４の入力端子２４ａから先のアンテナ側のインピーダンス（出力負荷）は５０Ω近辺にあり、電力増幅回路２０側も、５０Ωに設計されて、整合が取れているため、送信信号が反射されてくる反射波電力は小さい。従って、進行波検出端子２４ｃで検出される電力は大きいが、反射波検出端子２４ｄで検出される電力は小さい。更に、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７から取り出されるＤＣ電圧は大きいのに対して、反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８から取り出されるＤＣ電圧は小さく、ＦＥＴ１１のドレインには大きな電圧、例えば約２Ｖが印加され、ＦＥＴ１１のゲートには小さな電圧、例えばほとんど０Ｖが印加される。そのため、ＦＥＴ１１は電流通路を閉じた状態となる。
【００２４】
すなわち、電力増幅回路２０の出力端と進行波検出端子２４ｃとの接続点１９側から見ると、制御回路１０のコンデンサ１４、ＦＥＴ１１、コンデンサ１５、及び接地の経路は、例えばＭＨｚ〜ＧＨｚオーダの送信周波数には高いインピーダンス状態となるため、また、上述したように、第１の抵抗素子は高周波遮断素子として機能するため、送信信号はこの経路を流れることはなく、送信電力低下等の影響はない。
【００２５】
一方、異常時、例えば、アンテナが折れたり、方向性結合器２４の出力端子２４ｂから先の送信信号の経路が断たれて、インピーダンスが５０Ωから極端にずれた場合、送信電力がほとんど反射してくる状態になり、反射波検出端子２４ｄで検出される電力は大きくなる。この事態において、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７から取り出される電圧は、正常な場合と同じように大きく、また、反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８から取り出される電圧も、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７から取り出される電圧に匹敵する程度に大きくなる。その結果、ＦＥＴ１１のドレインには大きな電圧、例えば約２Ｖが印加され、ＦＥＴ１１のゲートにも大きな電圧、例えば約２Ｖが印加される。そのため、ＦＥＴ１１は電流通路を開いた状態となる。
【００２６】
すなわち、電力増幅回路２０の出力端と進行波検出端子２４ｃとの接続点１９側から見ると、制御回路１０のコンデンサ１４、ＦＥＴ１１、コンデンサ１５、及び接地の経路は、例えばＭＨｚ〜ＧＨｚオーダの送信周波数には低いインピーダンス状態となるため、進行波及び反射波からなる送信信号の大部分をこの経路を使って、接地側に流すことができる。
【００２７】
なお、ＦＥＴ１１を動作させる電圧に合うように、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７あるいは反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８の抵抗等を適切に選択することができる。逆に、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７あるいは反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８の抵抗等を固定して、適切な動作電圧を有するＦＥＴ１１を選択することも可能ではある。
【００２８】
上述したように、方向性結合器２４よりアンテナ側で、例えば、アンテナが折れる等の異常事態が起こり、アンテナ側インピーダンスが極端に変動した場合、方向性結合器２４で進行波電力と反射波電力を検知して、この電力をＤＣ電圧に変換して、制御回路１０のＦＥＴ１１のドレインとゲートにそれぞれ印加することにより、進行波及び反射波からなる送信信号の大部分を制御回路１０の接地側に流すことができる。そのため、電力増幅回路２０に戻る反射波は、短時間で抑えられ、電力増幅器２２をはじめとする電力増幅回路２０の破壊ないしは性能の劣化を防ぐことができる。
【００２９】
この送信回路１の反射波は、方向性結合器２４の反射波検出端子２４ｄから、反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８を経て、制御回路１０のＦＥＴ１１に伝達することによって抑制できる。すなわち、検知データ伝達ステップとスイッチングステップの２ステップで実行できる。従来の検知データ伝達ステップ、比較ステップ、比較データ伝達ステップ、及びスイッチングステップの４ステップと比較すると、２ステップの減少となる。従って、より短時間で、反射波の電力増幅回路２０への影響を抑えることができる。また、ＦＥＴ１１は外部から電源を供給する必要がなく、進行波及び反射波に基づく電力を利用して動作させることができるので、送信装置の消費電力を低く抑えることが可能である。
【実施例２】
【００３０】
本発明の実施例２に係るに係る送信回路及びその送信回路を備えた送信装置について、図２を参照しながら説明する。図２は送信装置の送信回路を示す構成図である。実施例１の送信回路との違いは、制御回路１６の接続点１９、コンデンサ１４、ＦＥＴ１１、コンデンサ１５及び接地に至る経路の中間に、経路に直列に第２の抵抗素子１７を接続したことである。なお、実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３１】
図２に示すように、送信回路２では、制御回路１６は、ＦＥＴ１１、第１の抵抗素子１２、コンデンサ１４、１５、及び、第２の抵抗素子１７から構成され、ＦＥＴ１１の電流通路の一端であるドレインが、直列に接続されたコンデンサ１４及び第２の抵抗素子１７を介して、方向性結合器２４の入力端子２４ａと電力増幅回路２０の送信側との接続点１９に接続され、他端のソースはコンデンサ１５を介して接地されている。第２の抵抗素子１７は、接続点１９から制御回路１６の接地方向のインピーダンスが５０Ωになるように設定する必要があり、ＦＥＴ１１の電流通路が開かれて電流が流れている状態でほとんど０Ωとなるので、この送信回路２では５０Ωとした。そして、ＦＥＴ１１の電流通路のドレインとソースとは第１の抵抗素子１２を介して互いに接続されている。
【００３２】
次に、この送信回路２の動作について、図２を用いて説明する。正常時において、この制御回路１６は、第２の抵抗素子１７を追加接続した場合、例えばＭＨｚ〜ＧＨｚオーダの送信周波数には高いインピーダンス状態となるため、送信信号はこの経路を流れることはなく、送信電力低下等の影響はない。
【００３３】
一方、異常時、例えば、アンテナが折れたり、方向性結合器２４の出力端子２４ｂから先の送信信号の経路が断たれて、出力負荷が５０Ωから極端にずれた場合、送信電力がほとんど反射してくる状態になり、反射波検出端子２４ｄで検出される電力は大きくなる。この事態において、進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７から取り出される電圧は、正常な場合と同じように大きく、また、反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路２８から取り出される電圧は進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路２７から取り出される電圧も匹敵する程度に大きくなる。その結果、ＦＥＴ１１のドレインには大きな電圧、例えば約２Ｖが印加され、ＦＥＴ１１のゲートにも大きな電圧、例えば約２Ｖが印加される。そのため、ＦＥＴ１１は電流通路を開いた状態となる。
【００３４】
すなわち、電力増幅回路２０の出力端と進行波検出端子２４ｃとの接続点１９側から見ると、制御回路１６の第２の抵抗素子１７、コンデンサ１４、ＦＥＴ１１、コンデンサ１５、及び接地の経路は、例えばＭＨｚ〜ＧＨｚオーダの送信周波数には低いインピーダンス状態となるため、進行波及び反射波からなる送信信号の大部分をこの経路を使って、接地側に流すことができる。
【００３５】
この時、電力増幅回路２０の出力側インピーダンスは５０Ωにおいて安定動作するように設計されているために、第２の抵抗素子１７を経路に直列に接続して５０Ωとすることによって、インピーダンス不整合のための発振等が起こる可能性が抑制され、安定して電力増幅回路を動作させることができる。すなわち、送信信号の経路変更に伴う、電力増幅器２２をはじめとする電力増幅回路２０の破壊ないしは性能の劣化を防ぐことができる。
【００３６】
上述したように、本実施例においては、実施例１で得られる効果のほかに、送信信号が制御回路１６を流れている時も、電力増幅器２２をはじめとする電力増幅回路２０が、制御回路１６側のインピーダンス不整合による２次的な破壊ないしは性能の劣化を起こすことを防ぐことができる。
【００３７】
以上、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【００３８】
例えば、制御回路のスイッチング素子は、ＦＥＴに限らず、３端子で且つスイッチング機能を有するものであれば良い。
【００３９】
また、第２の抵抗素子１７は、実施例では、接続点１９とコンデンサ１４の間に直列に接続したが、ＦＥＴ１１のドレインとコンデンサ１４の間、または、ＦＥＴ１１のソースと接地に至る経路の内に、コンデンサ１５と直列に接続されていれば差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係る送信装置の送信回路を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例２に係る送信装置の送信回路を示すブロック図。
【図３】従来の送信装置の送信回路を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４１】
１、２  送信回路
１０、１６  制御回路
１１  ＦＥＴ（スイッチング素子）
１２  第１の抵抗素子
１４、１５  コンデンサ
１７  第２の抵抗素子
１９  接続点
２０  電力増幅回路
２２  電力増幅器
２４、５３  方向性結合器
２４ａ  入力端子
２４ｂ  出力端子
２４ｃ  進行波検出端子
２４ｄ  反射波検出端子
２７  進行波ＡＣ／ＤＣ変換回路
２８  反射波ＡＣ／ＤＣ変換回路
５２  電力増幅器
５４  検波回路
５５  比較器
５６  マイクロコンピュータ
５７  スイッチ
５９  電源電圧
【図１】
2005260428.tif 000003
【図２】
2005260428.tif 000004
【図３】
2005260428.tif 000005