(57)【要約】グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナシステムを提供するためのシステムおよび方法が提供される。ＧＰＳ有効アンテナは、例えば、無線ハンドセット等の無線通信デバイス上で使用され得る。無線通信デバイスは、従来の通信アンテナに関連する回路を含む従来の通信アンテナに接続されたＧＰＳスイッチングモジュールを含む。ＧＰＳスイッチングモジュールは、通信アンテナをＧＰＳ整合回路に選択的に接続するように適応される。この構成では、ＧＰＳ整合回路は、約１５７５ＭＨｚにおいてインピーダンスを調整し、通信アンテナを無線デバイスにおけるＧＰＳ回路により密接に整合させる。【選択図】図１
2004536508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ有効アンテナを提供するためのシステムであって、
アンテナと、
該アンテナに接続されたスイッチングモジュールと、
該スイッチングモジュールに接続されたグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）モジュールと、
約ＧＰＳ信号周波数におけるインピーダンスを整合させるように構成された該ＧＰＳモジュールにおけるインピーダンス整合回路と
を含み、
該スイッチングモジュールは、該アンテナを該ＧＰＳモジュールに選択的に接続するように適応される、ＧＰＳ有効アンテナを提供するためのシステム。
【請求項２】
前記アンテナと前記スイッチングモジュールとの間に接続されたダイプレクサをさらに含み、該アンテナは、デュアルバンドアンテナとして構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ダイプレクサは、第１のバンド信号を第１のバンドデュプレクサおよび第２のバンド信号を第２のバンドデュプレクサに接続するように適応される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のバンド信号は、セルラーバンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のバンド信号は、約８００ＭＨｚのバンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のバンド信号は、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のバンド信号は、約１９００ＭＨｚのバンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳ低ノイズ増幅器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記インピーダンス整合回路は、前記ＧＰＳバンドのチューニングを提供するように適応される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＧＰＳモジュールは、前記インピーダンス整合回路およびＧＰＳ低ノイズ増幅器を含み、該インピーダンス整合回路は、前記スイッチングモジュールに接続され、該ＧＰＳ低ノイズ増幅器は、該インピーダンス整合回路に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記スイッチングモジュールは、２方向スイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記２方向スイッチの第１のポートに接続された通信バンド回路をさらに含み、前記ＧＰＳモジュールは、該２方向スイッチの第２のポートに接続される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記スイッチングモジュールは３方向スイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記３方向スイッチの第１のポートに接続されたセルラーバンド回路と、
該３方向スイッチの第２のポートに接続されたＰＣＳバンド回路と
をさらに含み、
前記ＧＰＳモジュールは、該３方向スイッチの第３のポートに接続される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
無線通信デバイスであって、
アンテナと、
該アンテナに接続されたダイプレクサと、
該ダイプレクサに接続されたスイッチングモジュールと、
該スイッチングモジュールに接続されたグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）モジュールと、
該スイッチングモジュールに接続されたパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンドデュプレクサと
を含み、
該スイッチングモジュールは、ＧＰＳバンド信号を該ＧＰＳモジュールに、およびＰＣＳバンド信号を該ＰＣＳバンドデュプレクサにスイッチングするように適応される、無線通信デバイス。
【請求項１６】
前記ダイプレクサに接続されたセルラーバンドデュプレクサをさらに含む、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記ダイプレクサは、前記セルラーバンドデュプレクサにセルラーバンド信号を接続するように適応される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記ダイプレクサは、ＰＣＳバンド信号を前記スイッチングモジュールに接続するように適応される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記ダイプレクサは、前記スイッチングモジュールに減衰を有するＧＰＳバンド信号を接続するように適応される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記減衰は、約−０．３ｄＢである、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記ＧＰＳモジュールは、インピーダンス整合モジュールを含み、該インピーダンス整合モジュールは、前記スイッチングモジュールに接続される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記インピーダンスモジュールは、前記ＧＰＳバンド付近でチューニングを提供するように適応される、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳ低ノイズ増幅器をさらに含み、該ＧＰＳ低ノイズ増幅器は、前記インピーダンス整合モジュールに接続される、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記ダイプレクサは、約１６００ＭＨｚのカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記ダイプレクサは、約１４００ＭＨｚのカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記ダイプレクサは、約１６００ＭＨｚのカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む場合よりも、該ダイプレクサは、より小さい減衰でＧＰＳバンド信号を前記スイッチングモジュールに供給する、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記ダイプレクサは、前記ＧＰＳバンド信号の減衰を低減するように設計されたカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記ダイプレクサは、前記ＧＰＳバンド信号の減衰を低減するように設計された周波数応答を含む、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２９】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナを提供するための方法であって、
（ａ）通信バンドにおける無線通信信号を受信するためにチューニングされたアンテナを提供するステップと、
（ｂ）無線通信信号を該アンテナで受信するステップと、
（ｃ）ＧＰＳ信号を同じアンテナで受信するステップと、
（ｄ）混合された信号をスイッチングモジュールに伝搬するステップであって、該混合された信号は、該ＧＰＳ信号および該無線通信信号を含む、ステップと、
（ｅ）該スイッチングモジュールを介して、該混合された信号をＧＰＳモジュールにスイッチングするステップと、
（ｆ）該ＧＰＳモジュールを用いて該混合された信号から該ＧＰＳ信号を抽出するステップと
を含む、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナを提供するための方法。
【請求項３０】
前記抽出するステップは、前記ＧＰＳ信号の周波数付近でのインピーダンスを整合させるステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ステップ（ｂ）は、前記ＧＰＳ信号の減衰を低減するためのダイプレクサのハイパス周波数応答のカットオフ周波数を低くするためのステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナを提供するための方法であって、
（ａ）少なくとも１つの通信バンドから無線通信信号を受信するステップと、
（ｂ）トリプレクサを介して、該無線通信信号のＧＰＳバンド信号をＧＰＳモジュールに接続するステップと、
（ｃ）該トリプレクサを介して、該無線通信信号の第１のバンド信号を該第１のバンドデュプレクサに接続するステップと、
（ｄ）該トリプレクサを介して、該無線通信信号の第２のバンド信号を該第２のバンドデュプレクサに接続するステップと
を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記ステップ（ｃ）は、前記トリプレクサを介して、前記無線通信信号のパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンド信号を該ＰＣＳバンドデュプレクサに接続するステップを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ステップ（ｄ）は、前記トリプレクサを介して、前記無線通信信号のセルラーバンド信号を該セルラーバンドデュプレクサに接続するステップを含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３５】
無線ハンドヘルド通信デバイスの単一のアンテナ上の少なくとも３つの信号バンドの内の１つから入来信号を受信するための方法であって、
ダイプレクサを介して、該入来信号から第１のバンド信号を分離するステップ、および該フィルタリングされた第１のバンド信号を第１のバンドデュプレクサに接続するステップと、
該第プレクサを介して、該入来信号から第２のバンド信号および第３のバンド信号の内の少なくとも１つを分離するステップ、および該第２のバンド信号および該第３のバンド信号の内の少なくとも１つをスイッチングモジュールに接続するステップと、
（ａ）該第２のバンド信号を第２のバンドデュプレクサに接続するステップ、および（ｂ）該第３のバンド信号を第３のバンドモジュールに接続するステップの内の少なくとも１つのステップと
を含む、無線ハンドヘルド通信デバイスの単一のアンテナ上の少なくとも３つの信号の内の１つのバンドからの入来信号を受信するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概してグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナを提供するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
従来のハンドヘルドグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）デバイスは、衛星および基地局を含むＧＰＳシステムからのＧＰＳバンド信号を受信かつ処理することによってＧＰＳデバイスの場所に関する位置情報を提供する。このような位置情報は、非常に有用であり得るが、ユーザが現在依存しているラップトップ、携帯電話、ＰＤＡ、または他のモバイルデバイス等の多数のモバイル無線通信デバイスと共に従来のＧＰＳデバイスを有することは不便である。従って、ＧＰＳポジショニング機能を、無線モバイルハンドセット等の別のデバイスに具備させることが望ましい。
【０００３】
不幸にも、例えば、セルラーまたはパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）等の他のモバイル無線通信デバイスとのＧＰＳの統合は、困難であることがわかった。特に、ＧＰＳ能力を無線デバイスまたはハンドセットに追加するための３つの代替物が識別されてきたが、使用には満足できないことがわかった。
【０００４】
第１の選択は、ＧＰＳを受け取るための別個のアンテナを追加することによって無線ハンドセットにＧＰＳ能力を追加することである。無線ネットワークアンテナは修正されていないために、ネットワーク通信品質に悪影響を与えない。しかし、無線ネットワークのためのモバイルハンドセットは、より小さくなっているために、別個のカスタム設計されたＧＰＳアンテナに適応するには、ほとんどのスペースがハンドセットハウジングに対して利用可能ではない。さらに、ハンドセットハウジング内部に配置されたＧＰＳアンテナは、典型的には、複数の受信問題の影響を受ける。例えば、低受信は、ハンドセットハウジング内部の電磁遮蔽によって、およびハンドセットハウジング自体によって引き起こされ得る。ＧＰＳアンテナに適応させる電磁遮蔽を調整することは、実質的なハンドセットの再設計およびテストを引き起こし得る。ユーザがハンドセットハウジングを握るとき、無線ハンドセットのユーザの手であっても、内部ＧＰＳアンテナによる受信を妨害し得る。あるいは、別個のアンテナおよびそれに関連する回路を無線ハンドセットに追加することは、出費および設計の複雑さを追加する。
【０００５】
第２の選択は、無線ハンドセットの既存のネットワークアンテナをＧＰＳバンド信号の受信に今日セグメント的に適応させる無線ハンドセット上に強制的に使用することによって無線ハンドセットにＧＰＳ能力を追加することである。例えば、典型的なデュアルバンドアンテナは、約１９００ＭＨｚのＰＣＳ信号および約８００ＭＨｚのセルラー信号を受信するように構成され得る。従って、既存のデュアルアンテナは、約１５７５ＭＨｚのＧＰＳ信号を受信することができる可能性があり得る。しかし、デュアルバンドアンテナに対するＧＰＳ信号が非共振周波数において存在し、それにより、受信されたＧＰＳ信号が最適ではなくなり、信号伝送が低減される。この点に関して、公知のデュアルバンドアンテナシステムは、無線ハンドセット上の頑強なＧＰＳ探索機能性を実現するのに十分な強度および品質を有するＧＰＳ信号を受信することができない。
【０００６】
第３の選択は、トリバンド（ｔｒｉ−ｂａｎｄ）アンテナを使用することによって無線ハンドセットにＧＰＳ機能性を追加することである。トリバンドアンテナは、例えば、セルラー、ＰＣＳ、およびＧＰＳ周波数を受信するように構成される。このようなアンテナは、ＧＰＳ信号が受信されることを可能にするが、アンテナ設計の制限により、このようなアンテナは、通常、セルラーまたはＰＣＳ性能のいずれか、あるいはその両方を損なう。トリバンドアンテナを使用することはまた、実質的に余分なコストをアンテナに追加する。
【０００７】
従って、頑強な経済的な態様で無線ハンドセットにおけるＧＰＳ所在位置能力を追加する必要性が存在する。さらに、ＧＰＳ所在位置能力が有用で概観のよい態様で提供されることが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
本発明は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナを無線通信デバイスに提供するための従来のシステムおよび方法の欠点を大幅に低減する。
【０００９】
例示的な実施形態では、本発明は、例えば無線ハンドセット等の無線通信デバイスのためのＧＰＳ有効アンテナを提供するためのシステムおよび方法を提供する。無線通信デバイスは、関連する回路を含む従来の通信アンテナに接続され、ＧＰＳスイッチングモジュールを含む。ＧＰＳスイッチングモジュールは、ＧＰＳ整合回路に通信アンテナを選択的に接続するように適応される。この構成では、ＧＰＳ整合回路は、無線デバイスにおけるＧＰＳ回路に通信アンテナをより緻密に整合させるために、約１５７５ＭＨｚにおけるインピーダンスを調整し、それにより、アンテナ信号エネルギーのＧＰＳ受信機への最適伝達を確実にする。
【００１０】
別の実施形態では、本発明は、通信信号コンポーネントおよびＧＰＳ信号コンポーネントを有する混合された信号を受信するアンテナを含む。混合された信号は、アンテナから周波数セパレータに送信される。周波数セパレータは、例えば、トリプレクサまたは３方向（ｔｈｒｅｅ−ｗａｙ）スイッチングモジュールの形態で存在し得る。周波数セパレータは、ＧＰＳ信号をＧＰＳモジュールに送り、通信信号を通信回路に送る。
【００１１】
さらに別の実施形態では、本発明は、通信信号コンポーネントおよびＧＰＳ信号コンポーネントを有する混合された信号を受信するアンテナを含む。混合された信号は、アンテナからスイッチングモジュールに送られる。スイッチングモジュールは、ＧＰＳ受信およびセルラーバンドまたはＰＣＳバンド等の１つの他の通信バンドを支援するための切替スイッチを含み得る。その代わりにスイッチングモジュールは、アンテナ信号を、無線通信デバイスのセルラー回路、ＰＣＳ回路、またはＧＰＳ回路に方向付け得る３方向スイッチを含み得る。通信バンド回路またはＧＰＳ回路の各々は、それ自体のバンド最適化整合回路を含み得る。
【００１２】
有利にも、本発明は、無線通信デバイスの既存のアンテナがＧＰＳバンド信号を頑強に受信することに適応されることを可能にする。ＧＰＳ信号を供給するために既存のアンテナを使用することは、無線通信デバイスにＧＰＳ所在位置機能性を提供するのにコスト効率が良くかつ効率的な方法である。さらに、別個のＧＰＳアンテナが必要とされない場合、電話の概観が影響されない。既存のアンテナに適応させることは、無線通信デバイス内の情報のスペースを不要にし、そうでなければ、別個のおよび内部のＧＰＳアンテナのために確保され得る。さらに、既存のアンテナは、無線通信デバイスから拡張するために、本発明は、改良されたＧＰＳバンド信号の受信から利益を得る。
【００１３】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、全体を通して同じ部分に関して同じ参照符号の添付の図面と共に以下の本発明の詳細な説明を検討することにより理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明による無線通信デバイス１００を含む無線通信システムの例示的な実施形態を示す。無線通信デバイス１００は、例えば、ハンドヘルド無線通信デバイス、携帯電話、自動車電話、セルラーまたはパーソナル通信サービス（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＰＣＳ））電話、コードレス電話、無線モデムを有するラップトップコンピュータ、あるいはモデム、ポケットベル、またはパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）を有する他のコンピューティングデバイスを含み得る。無線デバイス１００は、デジタルまたはアナログ、あるいはそれらの組み合わせであり得る。実際には、本発明は、当業者に公知の無線通信デバイスの他の形態を企図する。
【００１５】
無線通信デバイス１００は、アンテナ１１０を含む。アンテナ１１０は、無線通信信号を送信かつ受信するように構造化される。図１では、アンテナ１１０は、基地局１２０と２方向（ｔｗｏ−ｗａｙ）通信状態にある。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の内の１つであり得る。アンテナ１１０は、１つ以上の衛星（衛星１３０等）と少なくとも１方向通信状態にある。衛星１３０は、例えばグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）衛星およびその地上局のコンスタレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）等における複数の衛星の内の１つであり得る。
【００１６】
特定の例では、無線通信デバイス１００は、少なくとも２つの異なる通信バンド上の無線通信信号を受信かつ送信するように適応されたアンテナ１１０を有する無線ハンドセットである。２つのバンドは、例えば、セルラーバンド（約８００ＭＨｚにおけるバンド）、およびＰＣＳバンド（約１９００ＭＨｚにおけるバンド）を含み得る。本例示的な実施形態では、アンテナ１１０は、ＰＣＳおよびセルラーバンド上の無線信号の両方を受信かつ送信するように構成された既存のデュアルバンドアンテナである。より多くのまたはより少ない通信バンドが公知のアンテナおよび関連する回路の適切な選択によって適応され得る。例えば、無線デバイスは、ＰＣＳバンドのみを使用するように構成されてもよいし、３つ以上の通信バンド上で受信かつ送信するように構成されてもよい。本発明はまた、当業者に公知の他の無線通信バンドを用いることを企図する。
【００１７】
無線通信デバイス１００上のアンテナ１１０は、衛星１３０からＧＰＳ等の所在位置信号を頑強に受信するように構成される。有利にも、アンテナ１１０は、標準デュアルバンドアンテナ等の公知の従来のアンテナであり得る。このような態様で、ＧＰＳ所在位置機能性は、無線通信デバイスに経済的かつ都合よく追加され得る。
【００１８】
図２Ａは、従来の通信アンテナ１１０を使用するＧＰＳ信号を頑強に受信するための回路を示す。無線通信デバイス１００は、例えば、アンテナ１１０、ダイプレクサ１４０、第１のバンド（例えばセルラーバンド）デュプレクサ（ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１５０、第２のバンド（例えば、ＰＣＳバンド）デュプレクサ１６０、ＧＰＳスイッチングモジュール１７０およびＧＰＳモジュール１７５を含み得る。ダイプレクサ１４０に対する代替としては、２方向のスイッチ（図９に示されるような）が使用され得る。図２Ａに示されたように、スイッチングモジュール１７０は、例えば、スイッチ１６５を含み得る。ＧＰＳモジュール１７５は、例えば、ＧＰＳ低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１９０に接続されるインピーダンス整合モジュール１８０を含み得る。図２Ａに示された回路が説明目的のために存在し、かつさらなる周知の回路が作動通信デバイスを構成するように追加されなければならないことが理解される。
【００１９】
図２Ａに示されたように、アンテナ１１０はダイプレクサ１４０に接続される。ダイプレクサ１４０は、第１のバンドデュプレクサ１５０に接続される。ダイプレクサ１４０はまた、スイッチングモジュール１７０に接続される。スイッチングモジュール１７０は、第２のバンドデュプレクサ１６０に接続される。スイッチングモジュール１７０はまた、ＧＰＳモジュール１７５に接続される。例示的な実施形態では、スイッチングモジュール１７０は、インピーダンス整合モジュール１８０に接続され、次いで、ＧＰＳ  ＬＮＡ１９０に接続される。
【００２０】
示されないが、本発明はまた、さらなるコンポーネントが無線通信デバイス１００に含まれ得ることを企図する。例えば、ＧＰＳ信号プロセッサは、ＧＰＳ  ＬＮＡ１９０に接続され得る。別の例では、トランスミッタおよび／またはレシーバは、デュプレクサ１５０、１６０に接続され得る。このようなさらなるコンポーネントは、当業者に公知であり、本明細書中ではさらに詳細に説明されない。
【００２１】
ダイプレクサは、典型的には、使用される特定の通信バンドに応答して通信信号を方向付けるために使用される。例えば、ダイプレクサ１４０は、アンテナ１１０上で受信された信号をＰＣＳパスまたはセルラーパスに分離する。図３Ａは、ダイプレクサ１４０に対する例示的な複合周波数応答２００を示す。周波数応答２００は、ローパスフィルタのローパスフィルタ特性２１０およびダイプレクサ１４０のハイパスフィルタのハイパスフィルタ特性２２０を含む。ローパスフィルタ特性２１０は、約１０００ＭＨｚのカットオフ周波数を用いて示され、セルラーバンドを通過するように設計される。ハイパスフィルタ特性２２０は、約１６００ＭＨｚのカットオフ周波数と共に示され、ＰＣＳバンドを通過するように設計される。カットオフ周波数は、特定の用途に適応するように調整され得、かつ他のカットオフ周波数は、他の通信バンドのために選択され得ることが理解される。ハイパスフィルタ特性２２０は、ある受理可能な減衰のレベルでＧＰＳバンドにおけるある信号を通過させるように設計される。
【００２２】
動作中では、少なくとも１つの無線通信バンドからの無線通信信号がアンテナ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の信号および第２の信号に分割する。第１の信号は、ダイプレクサ１４０のローパスフィルタによってフィルタリングされ、次いで、第１のバンドのデュプレクサ１５０に接続される。第２の信号は、ダイプレクサ１４０のハイパスフィルタによってフィルタリングされ、次いで、スイッチングモジュール１７０に接続される。
【００２３】
例示的な実施形態では、無線通信信号が、例えばセルラーバンド通信信号を含み、次いでローパスフィルタは、セルラーバンド通信信号を第１のバンドデュプレクサ１５０に通過させる。次いで第１のバンドデュプレクサ１５０は、例えばセルラーレシーバ（図示せず）に入来セルラーバンド通信信号を接続させ得る。さらに、ローパスフィルタは、より高い周波数バンドが第１のバンドデュプレクサ１５０に通過することを阻止する。
【００２４】
無線通信信号は、例えば、ＰＣＳバンド通信信号を含む場合、ダイプレクサ１４０のハイパスフィルタは、ＰＣＳバンド通信信号を第２のバンドデュプレクサ１６０にスイッチングモジュール１７０を介して通過させる。無線通信信号は、例えば、ＧＰＳバンド信号を含む場合、このハイパスフィルタが、スイッチングモジュール１７０を介してＧＰＳモジュール１７５にＧＰＳバンド信号をある少量の減衰で通過させる。例示的な実施形態では、この減衰が部分的に引き起こされる。なぜなら、アンテナ１１０は、ＧＰＳバンドに対して本来最適化されなかった既存のデュアルバンドアンテナであるためである。
【００２５】
ＧＰＳモジュール１７５では、インピーダンス整合モジュール１８０は、ＧＰＳバンドに対してチューニングされるインピーダンス整合を提供する。次いでＧＰＳ信号は、従来のＧＰＳ回路（図示されない）によって処理される前に、ＧＰＳ  ＬＮＡ１９０において増幅される。ハイパスフィルタはまた、より低い周波数バンドを遮断する。
【００２６】
無線通信デバイスは、通常、ダイプレクサ１４０をデュプレクサ１６０に接続させるスイッチングモジュール１７０と共に動作する。しかし、選択された時間または間隔において、所在位置情報を獲得することが望まれることがあり得る。例えば、ユーザが緊急番号をダイヤルする場合、位置情報は有用であり得る。無線デバイスはまた、所在位置が周期的に必要とされるマッピングアプリケーション等のアプリケーションを動作し得る。別の例では、ユーザは、無線デバイスに所在位置情報を獲得するように指示し得る。所在位置情報が有用である、多くのアプリケーションが無線通信デバイスに対して存在することが理解される。
【００２７】
所在位置が必要とされ得る場合、スイッチングモジュール１７０は、アンテナ１１０をＧＰＳモジュール１７５に接続させるために制御回路（図示せず）によってスイッチングされる。この態様で構成された場合、約１５７５ＭＨｚにおけるＧＰＳバンド信号は、アンテナによって受信され、ＧＰＳモジュール１７５に伝送される。アンテナ１１０が、例えば、約８００ＭＨｚおよび約１９００ＭＨｚにおいて受信するようにチューニングされたデュアルバンドアンテナであるために、約１５７５ＭＨｚにおけるＧＰＳ信号は、整合されない。従って、整合モジュール１８０は、ＧＰＳモジュール１７５とアンテナ１１０との間のインピーダンスをより密接に整合するための整合回路を含む。このような態様では、高品質ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ  ＬＮＡ１９０によって頑強に受信され得る。
【００２８】
別の例示的な実施形態では、ダイプレクサ１４０に存在する合成周波数応答２００が、より少ない減衰を用いてＧＰＳバンドを通過させるように適応され得る。従って、図３Ａの適応された特性２３０によって示されたように、ハイパスフィルタ特性２２０は、例えば約１６００ＭＨｚから例えば約１４００ＭＨｚにカットオフ周波数をシフトすることによって修正され得る。適応された特性２３０は、例えば異なる減衰勾配２３５等の他の異なるパラメータを有し得る。結果として、ＧＰＳバンドは、ハイパスフィルタ特性２２０よりも適応されたハイパスフィルタ特性２３０によってより小さく減衰される。例えば、約１６００ＭＨｚ（通常のセルラー／ＰＣＳダイプレクサにおけるように）から約１４００ＭＨｚまでのカットオフ周波数に低くする結果、約１５７５ＭＨｚにおけるＧＰＳバンドは、ダイプレクサ１４０によって、約−１．３ｄＢから約−０．３ｄＢのわずかな減衰となる。
【００２９】
図２Ｂは、従来の通信アンテナ１１０を用いてＧＰＳ信号を頑強に受信するための回路の別の例を示す。回路は、ダイプレクサ１４０がアンテナ１１０上で受信された信号をＰＣＳパスまたはセルラー／ＧＰＳパスに分離することを除いて、図２Ａに示された回路と同様である。従って、スイッチングモジュール１７０は、セルラー／ＧＰＳパス上に存在する。ダイプレクサ１４０の周波数応答２２０の別の例が図３Ｂに示される。本例では、ダイプレクサ１４０のローパスフィルタの特性２１０は、約１５７５ＭＨｚにおいてＧＰＳバンドを含むようにより高い周波数に拡張する。従って、ダイプレクサ１４０のローパスフィルタは、セルラー／ＧＰＳパスにＧＰＳバンド信号を通過させるか、または少量の減衰でＧＰＳバンド信号を通過させる。
【００３０】
図４は、本発明による無線通信デバイス１００の別の例示的実施形態の選択されたコンポーネントを示す。無線通信デバイス１００は、例えば、アンテナ１１０、第１のバンドデュプレクサ１５０、第２のバンドデュプレクサ１６０、ＧＰＳモジュール１７５およびトリプレクサ２４０を含み得る。トリプレクサ２４０は、アンテナ１１０を第１のバンドデュプレクサ１５０、第２のバンドデュプレクサ１６０、およびＧＰＳモジュール１７５に接続する。
【００３１】
トリプレクサ２４０に対する例示的な周波数応答２００が図５に示され、この応答は、トリプレクサ２４０におけるローパスフィルタのローパスフィルタ特性２１０、ハイパスフィルタのハイパスフィルタ特性２２０、バンドパスフィルタのバンドパスフィルタ特性２５０を含む。ローパスフィルタ特性２１０は、例えば、約１０００ＭＨｚのカットアウト周波数を用いて示され、例えばセルラーバンドを通過させるように設計される。ハイパスフィルタ特性２２０は、例えば、約１６００ＭＨｚのカットアウト周波数と共に図示され、例えばＰＣＳバンドを通過させるように設計される。バンドパスフィルタ特性２５０が、約１５７５ＭＨｚを中心にされ、例えばＧＰＳバンドを通過させるように設計される。特性２１０、２２０、２５０は、オーバラップしてもしなくてもよい。本発明はまた、これらのおよび他の無線通信バンドに対して設計された他のフィルタ特性を用いて企図する。
【００３２】
動作中に、少なくとも１つの無線通信バンド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の信号、第２の信号、および第３の信号に分割する。第１の信号は、トリプレクサ２４０のローパスフィルタによってフィルタリングされ、次いで、第１のバンドデュプレクサ１５０に接続される。第２の信号は、トリプレクサ２４０のハイパスフィルタによってフィルタリングされ、次いで、第２のバンドデュプレクサ１６０に接続される。第３の信号は、トリプレクサ２４０のバンドパスフィルタによってフィルタリングされ、次いで、ＧＰＳモジュール１７５に接続される。この接続メカニズムはまた、最適な性能のためのインピーダンス変換を含み得る。
【００３３】
例示的実施形態では、無線通信信号は、例えば、セルラーバンド通信信号を含む場合、トリプレクサ２４０のローパスフィルタは、セルラーバンド通信信号を第１のバンドデュプレクサ１５０に通過させる。さらに、ローパスフィルタは、より高い周波数バンドが第１のバンドデュプレクサ１５０に通過することを阻止する。
【００３４】
無線通信信号は、例えば、ＰＣＳバンド通信信号を含む場合、ハイパスフィルタは、第２のバンドデュプレクサ１６０にＰＣＳバンド通信信号を通過させる。さらに、ハイパスフィルタは、より低い周波数バンドが第２のバンドデュプレクサ１６０に通過することを妨げる。
【００３５】
無線通信信号が、例えばＧＰＳバンド信号を含む場合、バンドパスフィルタは、ＧＰＳバンド信号をＧＰＳモジュール１７５に通過させる。例示的実施形態では、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バンドに対してチューニングされるインピーダンス整合を提供する。次いで、ＧＰＳ信号は、従来のＧＰＳ回路によって処理される前に、ＧＰＳ  ＬＮＡ１９０において増幅される。さらに、バンドパスフィルタは、より高いおよびより低い周波数バンドがＧＰＳモジュール１７５に通過することを阻止する。
【００３６】
図８は、スイッチングモジュール２６０が本発明に従ってトリプレクサ２４０の代わりに使用される別の例示的実施形態を示す。アンテナ１１０は、スイッチングモジュール２６０を介して第１のバンドデュプレクサ１５０、第２のバンドデュプレクサ１６０、およびＧＰＳモジュール１７５に接続される。スイッチングモジュール２６０は、例えば、３方向スイッチ２７０を含み得る。スイッチングモジュール２６０は、例えばプロセッサ等の無線通信デバイス１００（例えば、モバイルステーションモデム（ＭＳＭ））のメインコントローラ（図示せず）を介して制御され得る。スイッチングモジュール２６０は、アンテナ１１０を介して受信された信号をスイッチングする。従って、例えば、セルラーバンド信号は、第１のバンドデュプレクサ１５０にスイッチングされ得るか、ＰＣＳバンド信号が、第２のバンドデュプレクサ１６０にスイッチングされ得るか、またはＧＰＳ信号は、ＧＰＳモジュール１７５にスイッチングされ得る。セルラー通信回路およびＰＣＳ通信回路は、例えば、各バンドと共に使用するためのバンド最適化信号整合回路を含み得る。
【００３７】
図９は、本発明による無線通信デバイス１００のさらに別の例示的実施形態を示す。本例示的な実施形態では、無線通信デバイス１００は、ＧＰＳ信号または通信バンド信号（例えば、セルラーバンド信号またはＰＣＳバンド信号）を受信するように構成される。アンテナ１１０は、スイッチングモジュール２６０を介してＧＰＳモジュール１７５および通信バンドデュプレクサ２９０に接続される。スイッチングモジュール２６０は、例えば、２方向スイッチ２８０を含み得る。スイッチングモジュール２６０は、例えばプロセッサ等の無線通信デバイス１００（例えば、モバイルステーションモデム（ＭＳＭ））のメインコントローラ（図示せず）を介して制御され得る。スイッチングモジュール２６０は、アンテナ１１０を介して受信された信号をスイッチングする。従って、例えば、無線通信デバイス１００が携帯電話である場合、セルラーバンド信号は、通信バンドデュプレクサ２９０にスイッチングされてもよいし、ＧＰＳ信号がＧＰＳモジュール１７５にスイッチングされてもよい。通信バンド回路は、例えば、通信バンドと共に使用するためのバンドに最適化された信号整合回路を含み得る。
【００３８】
整合モジュール１８０または他の整合回路が種々の広範囲の回路を用いてインプリメントされ得ることが理解される。図６は、整合回路をインプリメントするこのような変形の１つを示す。図６では、整合モジュール１８０への入力は、第１のインダクタＬ１に接続される。第１のインダクタＬ１は、第２のインダクタＬ２を介して整合モジュール１８０の出力に接続される。第１のインダクタＬ１はまた、キャパシタＣ１を介して、電位Ｖ１（例えば、電気的またはシャーシグランド）に接続される。このような整合回路は従来から周知である。整合モジュール１８０は、種々の他の整合回路およびその二重等価回路（ｄｕａｌ  ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）を含み得る。このような整合回路はまた、例えば、当業者に公知であるような受動素子および／または能動素子を含み得る。
【００３９】
スイッチングモジュール１７０がいくつかの回路構成でインプリメントされ得ることもまた理解される。図７は、本発明によるスイッチングモジュール１７０の１つのこのような構成を示す。スイッチングモジュール１７０への入力は、第１のキャパシタＣ２に接続される。第１のキャパシタＣ２は、第１のインダクタＬ３を介して電位Ｖ２（例えばバッテリ電源電圧）に接続される。第１のキャパシタＣ２はまた、２つの出力分岐に接続される。回路の第１のブランチでは、第１のキャパシタＣ２は第１のダイオードＤ１に接続される。第１のダイオードＤ１は、第２のキャパシタＣ３を介して第１の出力に接続される。第１のダイオードＤ１はまた、第２のインダクタＬ４を介して第１の制御信号に接続される。回路の第２のブランチでは、第１のキャパシタＣ２は、第２のダイオードＤ２に接続される。第２のダイオードＤ２は、第３のキャパシタＣ４を介して第２の出力に接続される。第２のダイオードＤ２はまた、第３のインダクタＬ５を介して第２の制御信号に接続される。簡単には、第１の制御信号および第２の制御信号は、ダイオードＤ１およびＤ２間の所望の電位差を供給し、ダイオードＤ１、Ｄ２の各々をターンオンまたはターンオフのいずれかを行う（すなわち、ほとんど短絡またはほぼオープン回路）。スイッチングモジュール１７０は、当業者に公知の他のスイッチング回路の改変および例をインプリメントし得る。
【００４０】
従って、ＧＰＳ有効アンテナを提供するためのシステムおよび方法が提供されることが理解される。当業者は、本発明が例示および限定しない目的のために、本説明において提示される好適な実施形態以外によって実施され得、そして本発明は、上記特許請求の範囲のみによって限定されないことを理解する。なお、本説明において説明された特定の実施形態に対する均等物が本発明を同様に実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明による無線通信システムの例示的な実施形態の表現を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による無線通信デバイスの例示的な実施形態の選択されたコンポーネントを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明による無線通信デバイスの別の例示的な実施形態の選択されたコンポーネントを示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の例示的な実施形態による周波数応答のプロットである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態による周波数応答のプロットを示す。
【図４】図４は、本発明による無線通信デバイス別の例示的な実施形態のいくつかのコンポーネントを示す。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による周波数応答のプロットである。
【図６】図６は、従来の整合回路網の例を示す。
【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、本発明による無線通信デバイスの別の例示的な実施形態のいくつかのコンポーネントを示す。
【図９】図９は、本発明による無線通信デバイスのさらに別の実施形態のいくつかのコンポーネントを示す。
【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月29日(2003.7.29)
【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】
ＧＰＳ有効アンテナを提供するためのシステムであって、
アンテナと、
該アンテナに接続されたスイッチングモジュールと、
該スイッチングモジュールに接続されたグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）モジュールと、
約ＧＰＳ信号周波数におけるインピーダンスを整合させるように構成された該ＧＰＳモジュールにおけるインピーダンス整合回路であって、該スイッチングモジュールは、該ＧＰＳモジュールに該アンテナを選択的に接続されるように適応される、インピーダンス整合回路と、
該ＧＰＳモジュールから分離され、該スイッチングモジュールにさらに接続される通信バンド回路と
を含む、ＧＰＳ有効アンテナを提供するためのシステム。
【請求項２】
前記アンテナと前記スイッチングモジュールとの間に接続されたダイプレクサをさらに含み、該アンテナは、デュアルバンドアンテナとして構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ダイプレクサは、第１のバンド信号を第１のバンドデュプレクサおよび第２のバンド信号を第２のバンドデュプレクサに接続するように適応される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のバンド信号は、セルラーバンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のバンド信号は、約８００ＭＨｚのバンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のバンド信号は、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のバンド信号は、約１９００ＭＨｚのバンド信号である、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳ低ノイズ増幅器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記インピーダンス整合回路は、前記ＧＰＳバンドのチューニングを提供するように適応される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＧＰＳモジュールは、前記インピーダンス整合回路およびＧＰＳ低ノイズ増幅器を含み、該インピーダンス整合回路は、前記スイッチングモジュールに接続され、該ＧＰＳ低ノイズ増幅器は、該インピーダンス整合回路に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記スイッチングモジュールは、２方向スイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記２方向スイッチの第１のポートに接続された前記通信バンド回路をさらに含み、前記ＧＰＳモジュールは、該２方向スイッチの第２のポートに接続される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記スイッチングモジュールは３方向スイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記３方向スイッチの第１のポートに接続されたセルラーバンド回路と、
該３方向スイッチの第２のポートに接続されたＰＣＳバンド回路と
をさらに含み、
前記ＧＰＳモジュールは、該３方向スイッチの第３のポートに接続される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
該アンテナに接続されたダイプレクサを含み、
前記スイッチングモジュールは、該ダイプレクサを介して該アンテナに接続され、
前記通信バンド回路は、該スイッチングモジュールに接続されたパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンドデュプレクサを含み、該スイッチングモジュールは、該ＧＰＳバンド信号を該ＧＰＳモジュールに、およびＰＣＳバンド信号を該ＰＣＳバンドデュプレクサにスイッチングするように適応される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ダイプレクサに接続されたセルラーバンドデュプレクサをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ダイプレクサは、前記セルラーバンドデュプレクサにセルラーバンド信号を接続するように適応される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ダイプレクサは、ＰＣＳバンド信号を前記スイッチングモジュールに接続するように適応される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ダイプレクサは、前記スイッチングモジュールに減衰を有するＧＰＳバンド信号を接続するように適応される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記減衰は、約−０．３ｄＢである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ＧＰＳモジュールは、インピーダンス整合モジュールを含み、該インピーダンス整合モジュールは、前記スイッチングモジュールに接続される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
前記インピーダンスモジュールは、前記ＧＰＳバンド付近でチューニングを提供するように適応される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳ低ノイズ増幅器をさらに含み、該ＧＰＳ低ノイズ増幅器は、前記インピーダンス整合モジュールに接続される、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ダイプレクサは、約１６００ＭＨｚのカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ダイプレクサは、約１４００ＭＨｚのカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ダイプレクサは、約１６００ＭＨｚのカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む場合よりも、該ダイプレクサは、より小さい減衰でＧＰＳバンド信号を前記スイッチングモジュールに供給する、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ダイプレクサは、前記ＧＰＳバンド信号の減衰を低減するように設計されたカットオフ周波数を有するハイパス周波数応答を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ダイプレクサは、前記ＧＰＳバンド信号の減衰を低減するように設計された周波数応答を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２９】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナを提供するための方法であって、
（ａ）少なくとも１つの通信バンドからの無線通信信号を受信するステップと、
（ｂ）トリプレクサを介して、該無線通信信号のＧＰＳバンド信号をＧＰＳモジュールに接続させるステップと、
（ｃ）該トリプレクサを介して、該無線通信信号の第１のバンド信号を該第１のバンドデュプレクサに接続させるステップと、
（ｄ）該トリプレクサを介して、該無線通信信号の第２のバンド信号を該第２のバンドデュプレクサに接続させるステップと
を含む、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）有効アンテナを提供するための方法。
【請求項３０】
前記ステップ（ｃ）は、前記トリプレクサを介して、前記無線通信信号のパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンド信号をＰＣＳバンドデュプレクサに接続するステップと含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記ステップ（ｄ）は、前記トリプレクサを介して、前記無線通信信号のセルラーバンド信号をセルラーバンドデュプレクサに接続するステップを含む、請求項２９に記載のシステム。
【国際調査報告】
2004536508.tif 000029
2004536508.tif 000030
2004536508.tif 000031