(57)【要約】【課題】  電波の受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇した場合に、水晶振動子の周波数偏差を抑制することができる携帯通信端末を提供する。【解決手段】  無線基地局との間でセルラー通信を行う無線通信回路２，３と、無線通信回路２，３にローカル信号を供給する水晶発振回路９と、温度を検出するための温度センサ６と、温度センサ６の出力に基づいて水晶発振回路９を制御し、ローカル信号の周波数を調整する温度補償回路７により構成される。温度補償回路７は、定常的な温度に対するローカル信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路９を制御する。【選択図】  図２
2009004918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局との間でセルラー通信を行う無線通信回路と、
上記無線通信回路にローカル信号を供給する水晶発振回路と、
温度を検出するための温度センサと、
上記温度センサの出力に基づいて上記水晶発振回路を制御し、上記ローカル信号の周波数を調整する温度補償回路とを備え、
上記温度補償回路は、定常的な温度に対する上記ローカル信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように上記水晶発振回路を制御することを特徴とする携帯通信端末。
【請求項２】
上記温度センサの出力を上記水晶発振回路の制御データに対応づける温度補償テーブルを備え、
上記温度補償回路は、上記温度センサの出力に基づいて、上記温度補償テーブルを参照し、上記水晶発振回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の携帯通信端末。
【請求項３】
上記温度補償回路は、温度の変化速度に対する上記ローカル信号の周波数偏差の特性が＋１度／秒以上かつ＋３度／秒以下において極小となるように上記水晶発振回路を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯通信端末。
【請求項４】
無線基地局との間でセルラー通信を行う無線通信回路と、上記無線通信回路にローカル信号を供給する水晶発振回路とを備えた携帯通信端末における温度補償方法であって、
水晶振動子を用いてローカル信号を生成する発振ステップと、
上記ローカル信号を用いて基地局との間でセルラー無線通信を行う通信ステップと、
温度センサを用いて温度を検出する温度検出ステップと、
上記温度検出ステップにおいて検出された温度に基づいて上記水晶発振回路を制御し、上記ローカル信号の周波数を調整する温度補償ステップとを備え、
上記温度補償ステップでは、定常的な温度に対する上記ローカル信号の周波数が負の傾きを有する特性となることを特徴とする携帯通信端末の温度補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯通信端末及びその温度補償方法に係り、更に詳しくは、温度補償型水晶発振回路を有する携帯通信端末、例えば、携帯電話機の改良に関する。特に、無線基地局との間でセルラー通信を行う無線通信回路にローカル信号を供給する水晶発振回路の温度補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの携帯通信端末は、無線基地局との間でセルラー通信を行う無線通信回路と、この無線通信回路にローカル信号を供給するための局部発振回路を内蔵している。無線通信回路は、周波数のアップコンバート、ダウンコンバートを行うために高周波信号が必要であり、この様な高周波信号はローカル信号と呼ばれ、このローカル信号を生成する回路が局部発振回路である。
【０００３】
上記無線通信回路では、中間周波数の送信信号に対して、ローカル信号のミキシング及びフィルタリングを行うことにより、ＲＦ送信信号が生成される。一方、ＲＦ受信信号に対して、ローカル信号をミキシングすることによって中間周波数の受信信号が得られる。この様な無線通信回路により送受信可能なＲＦ信号のキャリア周波数は、ローカル信号の周波数によって決まるので、局部発振回路におけるローカル信号の周波数には、高い精度が要求される。このため、携帯通信端末の局部発振回路には、通常、水晶振動子の発振作用を利用してローカル信号としての高周波信号を生成する水晶発振回路が用いられる。水晶振動子は、その発振周波数が温度に応じて変化するという性質を有することから、上述した様な携帯通信端末では、温度による発振周波数の変動を抑制することができる温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸＯ）が従来から用いられている。
【０００４】
ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Xtal Oscillator）は、水晶発振回路と、温度センサと、温度センサの出力に基づいて水晶発振回路を制御し、高周波信号の周波数を調整する温度補償回路により構成される。この温度補償回路では、各温度における周波数偏差が小さくなるように、水晶発振回路の制御が行われる。この様なＴＣＸＯを用いてローカル信号を生成させることにより、水晶振動子の温度が変化した場合であっても、発振周波数の変動を小さくすることができる。
【０００５】
ところが、上述した従来のＴＣＸＯは、定常的な温度に対する温度補償しか考慮されていないために、水晶振動子周辺の温度変化により水晶振動子の温度が急激に変化すると、周波数偏差を十分に補償することができず、周波数偏差が増大してしまうという問題があった。通常、無線基地局との間でセルラー通信を行っている無線通信回路では、電波の受信状態に応じて送信出力を調整する制御が行われる。すなわち、電波の受信状態が悪化すると、ＲＦ送信信号の増幅率を増加させる制御が行われる。このため、電波の受信状態が悪化した場合、回路内における電力消費量が増大することになり、無線通信回路などの回路が発熱して水晶振動子の温度が急激に上昇することとなる。上述したＴＣＸＯを有する従来の携帯通信端末では、受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇すると、周波数偏差が増大することから、電波の受信状態がさらに悪化してしまうという問題があった。つまり、従来の携帯通信端末では、一旦、水晶振動子の温度が上昇すると、周波数偏差の増大による受信状態の悪化によって無線通信回路の温度がさらに高くなるので、水晶振動子の温度が急激に上昇してしまうという問題があった。一方、通信が終了した場合や受信状態が改善した場合には、無線通信回路の温度が低下し、水晶振動子の温度も低下することになる。この場合、水晶振動子の温度低下による周波数偏差の増大により受信状態が悪化することになるが、通信が終了し、或いは、もともと受信状態が良いので、問題とはならなかった。
【０００６】
なお、水晶振動子の周波数偏差に関する温度特性については、例えば、特許文献１の図６、特許文献２の図２及び特許文献４〜８に記載されている。また、ＴＣＸＯを有する携帯通信端末については、例えば、特許文献３及び４に記載されている。また、ローカル信号の周波数偏差が増大した場合に受信状態が悪化することについては、例えば、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２４４３５５号公報
【特許文献２】特開２００４−２３６３４号公報
【特許文献３】特開２００５−２６９８１号公報
【特許文献４】特開２００６−２２２７２５号公報
【特許文献５】特開２００２−２６６５８号公報
【特許文献６】特開２００４−１２８９３９号公報
【特許文献７】特開２００４−２７２８８２号公報
【特許文献８】特開２００５−１３０３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した様に、従来の携帯通信端末では、水晶振動子周辺の温度変化により水晶振動子の温度が急激に変化した場合に、周波数偏差を十分に補償することができず、周波数偏差が増大してしまうという問題があった。特に、一旦、水晶振動子の温度が上昇すると、周波数偏差の増大による受信状態の悪化によって無線通信回路の温度がさらに高くなるので、水晶振動子の温度が急激に上昇してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、水晶振動子周辺の温度変化により水晶振動子の温度が急激に変化する場合に、ローカル信号の周波数偏差を十分に補償することができる携帯通信端末及びその温度補償方法を提供することを目的としている。特に、電波の受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇した場合に、水晶振動子の温度が急激に上昇するのを抑制することができる携帯通信端末を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明による携帯通信端末は、無線基地局との間でセルラー通信を行う無線通信回路と、上記無線通信回路にローカル信号を供給する水晶発振回路と、温度を検出するための温度センサと、上記温度センサの出力に基づいて上記水晶発振回路を制御し、上記ローカル信号の周波数を調整する温度補償回路とを備え、上記温度補償回路が、定常的な温度に対する上記ローカル信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように上記水晶発振回路を制御するように構成される。
【００１０】
この様な構成によれば、定常的な温度に対するローカル信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路が制御されるので、急激な温度上昇により水晶発振回路及び温度センサ間に温度差が生じる場合に、周波数偏差を十分に補償することができる。従って、電波の受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇した場合に、周波数偏差の増大が抑制されるので、水晶振動子の温度が急激に上昇するのを抑制することができる。
【００１１】
第２の本発明による携帯通信端末は、上記構成に加え、上記温度センサの出力を上記水晶発振回路の制御データに対応づける温度補償テーブルを備え、上記温度補償回路が、上記温度センサの出力に基づいて、上記温度補償テーブルを参照し、上記水晶発振回路を制御するように構成される。
【００１２】
第３の本発明による携帯通信端末は、上記構成に加え、上記温度補償回路が、温度の変化速度に対する上記ローカル信号の周波数偏差の特性が＋１度／秒以上かつ＋３度／秒以下において極小となるように上記水晶発振回路を制御するように構成される。
【００１３】
第４の本発明による携帯通信端末の温度補償方法は、無線基地局との間でセルラー通信を行う無線通信回路と、上記無線通信回路にローカル信号を供給する水晶発振回路とを備えた携帯通信端末における温度補償方法であって、水晶振動子を用いてローカル信号を生成する発振ステップと、上記ローカル信号を用いて基地局との間でセルラー無線通信を行う通信ステップと、温度センサを用いて温度を検出する温度検出ステップと、上記温度検出ステップにおいて検出された温度に基づいて上記水晶発振回路を制御し、上記ローカル信号の周波数を調整する温度補償ステップとを備え、上記温度補償ステップでは、定常的な温度に対する上記ローカル信号の周波数が負の傾きを有する特性となるように構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による携帯通信端末及びその温度補償方法によれば、定常的な温度に対するローカル信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路が制御されるので、急激な温度上昇により水晶発振回路及び温度センサ間に温度差が生じる場合に、周波数偏差を十分に補償することができる。従って、電波の受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇した場合に、周波数偏差の増大が抑制されるので、水晶振動子の温度が急激に上昇するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による携帯通信端末の一構成例を示したブロック図であり、携帯電話機１の概略構成が示されている。この携帯電話機１は、無線基地局との間でセルラー通信を行う携帯可能な通信端末であり、アンテナ１１、無線部１２、通話制御部１４、ＣＰＵ１５、キー入力部１６、ＬＣＤ１７、レシーバ１８及びマイクロホン１９からなる。
【００１６】
無線部１２は、移動体通信回線網上の無線基地局との間でアンテナ１１を介して電波信号を送受信する送受信部である。送信時には、通話制御部１４からの送信データを変調して中間周波数の送信信号が生成され、この送信信号をＲＦ送信信号に変換して無線基地局へ送出される。受信時には、無線基地局からのＲＦ受信信号が中間周波数の受信信号に変換され、この受信信号を復調して得られる受信データが通話制御部１４へ出力される。
【００１７】
無線部１２には、ＲＦ送信信号を得るために中間周波数の送信信号とミキシングさせ、或いは、中間周波数の受信信号を得るためにＲＦ受信信号とミキシングさせるローカル信号としての高周波信号を生成する局部発振モジュール１３が設けられている。
【００１８】
通話制御部１４は、通話に関する制御を行っており、例えば、電波の受信状態が悪化した場合に、送信出力や受信信号の信号レベルを増加させる制御が行われる。この様に通話制御部１４が無線部１２を制御することにより、無線基地局との間でセルラー通信が行われる。
【００１９】
ＣＰＵ１５は、通話制御部１４、ＬＣＤ１７、レシーバ１８などを制御する制御回路である。キー入力部１６は、筐体に設けられた操作キーの操作により所定のキー入力信号を生成し、ＣＰＵ１５へ出力する動作を行っている。
【００２０】
ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）１７は、情報を画面表示する表示装置であり、キー入力情報などが表示される。レシーバ１８は、受信した音声信号を出力するための受話用の音声出力装置である。マイクロホン１９は、集音して得られた音声信号をＣＰＵ１５へ出力する送話用の音声入力装置である。
【００２１】
アンテナ１１を介して受信する音声信号の受信状態が悪化した場合、レシーバ１８から再生される受話音が聞き取りづらくなる。通話制御部１４では、この様な場合に、受信信号の信号レベルを増加させ、すなわち、受信した音声信号の増幅率を増加させ、受信感度を上げる制御が行われる。また、このとき、マイクロホン１９により得られる音声信号の増幅率を増加させることにより、送信出力を増加させる制御が行われる。
【００２２】
図２は、図１の携帯電話機１の要部における構成例を示したブロック図であり、無線部１２内の構成が示されている。この無線部１２は、局部発振モジュール１３の他に、送信部２、受信部３、モデム部４及びＰＬＬ周波数シンセサイザ５により構成される。
【００２３】
送信部２は、パワーアンプ２１、フィルタ２２及びミキサ２３からなる無線通信回路である。受信部３は、ＬＮＡ３１、ミキサ３２及びフィルタ３３からなる無線通信回路である。モデム部４は、変調回路２４及び復調回路３４からなる。
【００２４】
ＰＬＬ周波数シンセサイザ５は、局部発振モジュール１３からの高周波信号に基づいて所定周波数のローカル信号を生成し、送信部２及び受信部３へ出力する周波数調整回路であり、ＰＬＬ回路からなる。このＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路は、入力信号及び出力信号間の位相差を検出して出力信号の周波数を一定に保持するための回路である。ここでは、ローカル信号の周波数を調整するためのＰＬＬ周波数シンセサイザ５が設けられている場合について説明するが、局部発振モジュール１３により生成される高周波信号をローカル信号として直接に送信部２及び受信部３に供給しても良い。
【００２５】
通話制御部１４からの送信データは、変調回路２４により、所定の変調方式で変調され、中間周波数の送信信号が生成される。この送信信号は、送信部２のミキサ２３により、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５からのローカル信号とミキシングされ、フィルタ２２により通過帯域が制限されてＲＦ信号が生成される。そして、パワーアンプ２１により、電力増幅され、ＲＦ送信信号として出力される。
【００２６】
一方、アンテナ１１からのＲＦ受信信号は、受信部３のＬＮＡ（低ノイズアンプ）３１により、電力増幅され、ミキサ３２に入力される。そして、ミキサ３２により、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５からのローカル信号とミキシングされ、フィルタ３３により通過帯域が制限されて中間周波数の受信信号が生成される。この受信信号は、モデム部４の復調回路３４により復調されて受信データが生成される。
【００２７】
局部発振モジュール１３は、ローカル信号としての高周波信号を生成する温度補償型の水晶発振回路であり、温度センサ６、温度補償テーブル７、温度補償回路８及び水晶発振回路９からなる。水晶発振回路９は、水晶振動子の発振作用を利用して所定周波数の高周波信号を生成し、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５に供給する発振回路である。
【００２８】
温度センサ６は、温度を検出するための検出手段であり、例えば、熱電対などの感熱素子からなる。温度補償回路８は、温度センサ６の出力に基づいて水晶発振回路９を制御し、高周波信号の周波数を調整する回路である。
【００２９】
温度補償テーブル７は、温度センサ６の出力を水晶発振回路９の制御データに対応づけて保持する温度制御情報の保持手段である。例えば、温度ごとの周波数偏差の補正量が温度補償テーブル７として保持される。
【００３０】
温度補償回路８では、温度センサ６の出力に基づいて温度補償テーブル７を参照し、水晶発振回路９を制御する動作が行われ、定常的な温度に対する高周波信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように発振周波数が調整される。
【００３１】
ここでいう定常的な温度とは、水晶振動子の温度変化が比較的緩やかであり、水晶発振回路９及び温度センサ６間に温度差が生じないような状況下での温度のことであり、例えば、電波の受信状態が良好な場合の温度である。定常的な温度に対する高周波信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路９を制御することにより、急激な温度変化により水晶発振回路９及び温度センサ６間に温度差が生じる場合に、周波数偏差を十分に補償することができる。従って、電波の受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇した場合に、周波数偏差の増大が抑制されるので、水晶振動子の急激な温度上昇を抑制することができる。
【００３２】
局部発振モジュール１３を構成する温度センサ６、温度補償回路８及び水晶発振回路９は、例えば、プリント基板上にモジュールとして一体的に形成される。
【００３３】
図３は、図１の携帯電話機１における無線部１２の構成例を示した図であり、プリント基板１０上に形成された送信部２、受信部３及び局部発振モジュール１３の配置が示されている。この例では、プリント基板１０の一端部に送信部２及び受信部３が配置され、他端部に局部発振モジュール１３が配置されている。
【００３４】
局部発振モジュール１３内では、受信部３側に温度補償回路８及び水晶発振回路９が配置され、受信部３とは反対側に温度センサ６が配置されている。送信部２及び受信部３は、いずれも増幅器（アンプ）を有していることから、動作時には熱源となる。つまり、この無線部１２では、熱源としての送信部２及び受信部３に対して、温度センサ６が水晶発振回路９よりも遠くに配置されている。
【００３５】
この様な配置では、送信部２及び受信部３から熱が伝わるのに、水晶発振回路９及び温度センサ６間で時間的遅延が生じることになる。このため、回路内における電力消費量が増大して送信部２及び受信部３の温度が急激に上昇すると、水晶発振回路９及び温度センサ６間で温度差が生じることとなる。
【００３６】
温度センサ６が水晶発振回路９よりも熱源から遠くに配置されている場合、熱源から温度センサ６に熱が伝わる際の水晶発振回路９に対する時間的遅延量Δｔは、正の値となる。このため、温度上昇時に温度センサ６が検知する検知温度は、温度センサ６及び水晶発振回路９の熱容量が同じであるとすると、水晶発振回路９の温度に比べて低くなると考えられる。この様な場合、従来のＴＣＸＯでは、ローカル信号の周波数偏差を十分に補償することができず、周波数偏差の増大を招いてしまうという問題があった。本実施の形態では、定常的な温度に対する周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように予め定められた温度補償テーブル７に基づいて温度補償を行うことにより、温度上昇時における周波数偏差が十分に補償される。従って、温度補償テーブル７に基づく温度補償は、時間的遅延量Δｔが正の値となった際の周波数偏差が十分に補償されるので、温度センサ６が熱源に対して水晶発振回路９よりも遠くに配置されている場合に最も効果的となっている。
【００３７】
図４は、図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、水晶振動子の発振周波数における温度特性が示されている。この図４には、各温度での周波数偏差を示す特性曲線により発振周波数の温度特性がグラフ化されている。水晶振動子の発振周波数は、例えば、１９．２ＭＨｚ（メガヘルツ）となっている。
【００３８】
この特性曲線は、温度Ｔが２５℃（セルシウス度）程度のところで周波数偏差ｆ（Ｔ）が０ｐｐｍ（part per million）となり、５０℃付近で極小となる下に凸の曲線となっている。
【００３９】
具体的には、温度Ｔが２０℃であるときの周波数偏差が約１ｐｐｍであり、２０℃から概ね５１℃まで単調に減少して極小値約−３．５ｐｐｍとなっている。また、温度Ｔが５１℃を越えると、単調に増加し、７０℃で約−０．２ｐｐｍとなっている。
【００４０】
この様に水晶振動子は、その発振周波数が温度に応じて変化する性質を有している。温度補償回路８では、この様な水晶振動子の周波数偏差を補正し、温度ごとの周波数偏差を抑制させる動作が行われる。
【００４１】
図５は、図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、温度補償テーブル７による温度ごとの周波数偏差の補正量を示す補正曲線４１が示されている。この補正曲線４１は、温度補償テーブル７をグラフ化したものであり、温度Ｔが５０℃付近で補正量Ｃ（Ｔ）が極大となる上に凸の曲線となっている。
【００４２】
具体的には、温度Ｔが２０℃であるときの補正量が約−０．５ｐｐｍであり、２０℃から概ね５０℃まで単調に増加して極大値約３．５ｐｐｍとなっている。また、温度Ｔが５０℃を越えると、単調に減少し、７０℃で約０．１ｐｐｍとなっている。
【００４３】
温度補償回路８では、この様な補正曲線により表される温度補償テーブル７に基づいて、水晶発振回路９の発振周波数を調整する動作が行われる。
【００４４】
ここで、水晶振動子周辺の温度変化により水晶振動子の温度が急激に上昇する場合、水晶発振回路９及び温度センサ６間に温度差が生じることになる。つまり、温度センサ６が検出する温度と、水晶振動子の実際の温度との間にずれΔＴが生じることになる。例えば、温度センサ６が検出する温度に比べて、水晶振動子の方がΔＴだけ温度が高い場合が考えられる。この様な場合、水晶発振回路９の温度に対する補正曲線４２は、補正曲線４１をΔＴだけ高温側へ移動させたものとなる。
【００４５】
従って、検出温度Ｔに対する周波数偏差の補正量Ｃ（Ｔ）は、Ｔ＋ΔＴにおける周波数偏差ｆ（Ｔ＋ΔＴ）の（−１）倍として定められる。
【００４６】
図６は、図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、温度補償テーブル７に基づく補正後の周波数偏差を示す特性曲線が示されている。この特性曲線は、温度Ｔが２０℃で補正後の周波数偏差ａ（Ｔ）が約０．５ｐｐｍとなり、２０℃を越える温度範囲で単調に減少する上に凸の曲線となっている。
【００４７】
すなわち、この特性曲線では、定常的な温度に対する周波数偏差が負の傾きを有している。具体的には、温度Ｔ１のときに周波数偏差がａ１（ｐｐｍ）となり、Ｔ２（Ｔ２>Ｔ１）のときにａ２（ｐｐｍ）（ａ２<ａ１）となっている。この例では、温度Ｔが約５０℃であるときに周波数偏差が０ｐｐｍとなり、７０℃で約−１．１ｐｐｍとなっている。
【００４８】
この例では、定常的な温度に対するローカル信号の周波数偏差が２０℃から７０℃までの温度範囲内でつねに負の傾きを有する特性となっている。
【００４９】
図７は、図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、局部発振モジュール１３の温度変化の様子が示されている。この図７には、気温が２５℃であるときの局部発振モジュール１３の表面温度が時間ｔの経過とともに変化する様子が示されている。例えば、表面温度は、経過時間０秒（ｓｅｃ）のときに約２７℃であり、１０秒のときに約５１℃となっている。
【００５０】
受信状態の悪化などにより周辺温度が急激に上昇した場合、局部発振モジュール１３は、この様に温度上昇することになる。本発明者らによる実験結果によれば、局部発振モジュール１３の表面温度に関して、温度変化の傾き、すなわち、単位時間当たりの温度の変化量ｖは、約２度／秒（ｄｅｇ／ｓｅｃ）となっている。本明細書では、この様な温度変化の傾きを温度の変化速度と呼ぶことにする。
【００５１】
図８は、電波の受信状態が悪化した場合の無線部１２の温度変化の一例を示した図である。この図８には、送信部２及び受信部３の温度変化を示す特性曲線Ｂ１と、水晶発振回路９の温度変化を示す特性曲線Ｂ２と、温度センサ６の温度変化を示す特性曲線Ｂ３が示されている。
【００５２】
特性曲線Ｂ１は、経過時間０秒で温度Ｔ１０であり、経過時間ｔ１までの間に急激に温度上昇してｔ１で飽和温度（温度Ｔ１１）に達している。これに対して、特性曲線Ｂ２及びＢ３では、温度上昇期間Ａ１内において、温度変化に時間的な遅延が生じている。
【００５３】
この例では、温度センサ６の温度変化が、水晶発振回路９の温度変化に対してさらに遅延している。この様な温度変化における時間的遅延量をΔｔとすると、水晶発振回路９及び温度センサ６間に生じる温度のずれΔＴは、ΔＴ＝ｖ×Δｔと表すことができる。
【００５４】
一般に、電波の受信状態が悪いと、受信信号の増幅率を上げ、或いは、送信出力を上げる制御が行われる。このため、回路を流れる電流が増加し、回路の温度が上昇することになる。このとき、水晶振動子の温度変化による周波数変動が十分に補償されなければ、受信感度が劣化することになり、回路の温度がさらに上昇することとなる。
【００５５】
このように送受信回路の温度変化により水晶発振回路９の温度が急激に上昇する場合には、水晶発振回路９及び温度センサ６間で温度変化の時間的遅延による温度のずれΔＴが生じる。本実施の形態では、水晶振動子の温度が急激に上昇する場合に、温度変化による周波数変動が十分に補償されるので、受信感度の劣化を抑制することができる。
【００５６】
一方、通話終了時や電波の受信状態が良くなると、電力消費量が低下するので、回路の温度は下がることになる。この場合には、温度変化による周波数変動が十分に補償されなくても、もともと受信レベルが高いことから、受信感度の劣化による影響は小さい。このため、回路の温度が下がる場合の特性曲線Ｂ４は、時間の経過に伴って緩やかに温度が減少する曲線となる。
【００５７】
図９（ａ）及び（ｂ）は、図２の無線部１２における動作の一例を従来技術と比較して示した図であり、温度補償後の発振周波数における温度特性が示されている。図９（ａ）には、本発明による無線部１２の温度特性として、定常状態における周波数偏差の特性曲線Ａ２と、温度上昇時の特性曲線Ａ３とが示されている。図９（ｂ）には、従来技術による温度特性として、定常状態における周波数偏差の特性曲線Ａ４と、温度上昇時の特性曲線Ａ５とが示されている。
【００５８】
特性曲線Ａ２は、定常状態、すなわち、温度変化が比較的緩やかな場合における補正後の周波数偏差を示す特性曲線であり、負の傾きを有する曲線となっている。特性曲線Ａ３は、受信状態の悪化などにより周辺温度が急激に上昇した場合における補正後の周波数偏差を示す特性曲線であり、各温度における周波数偏差が概ね０ｐｐｍとなっている。
【００５９】
この様に本実施の形態では、水晶振動子の温度が急激に上昇した場合に、周波数偏差の増大を抑制することができる。なお、定常状態では、２０℃から７０℃の温度範囲で−０．８ｐｐｍから＋０．５ｐｐｍ程度の周波数偏差が生じることになるが、この程度のずれは、通常、許容される。
【００６０】
これに対し、特性曲線Ａ４は、各温度における周波数偏差が概ね０ｐｐｍであるが、特性曲線Ａ５は、特性曲線Ａ３に比べて、各温度における周波数偏差が大きくなっている。つまり、従来技術では、周辺温度が急激に上昇した場合に、周波数偏差が大きくなってしまう。
【００６１】
図１０は、図２の無線部１２における動作の一例を従来技術と比較して示した図であり、温度の変化速度に対する周波数偏差の誤差平均の様子が示されている。グラフＣ１は、本発明による無線部１２の特性として、温度の変化速度ｖごとの周波数偏差の誤差平均を示すグラフである。グラフＣ２は、従来技術による特性として、温度の変化速度ｖごとの周波数偏差の誤差平均を示すグラフである。
【００６２】
周波数偏差の誤差平均とは、所定の温度範囲、例えば、２０℃から７０℃までの温度範囲内における各温度での変化速度ｖに対する周波数偏差を当該温度範囲について平均化したものである。
【００６３】
グラフＣ１では、変化速度が−３度／秒から＋２度／秒までの範囲で単調に減少し、変化速度＋２度／秒で極小（極小値０ｐｐｍ）となっている。また、変化速度が＋２度／秒を越えると単調に増加している。つまり、本実施の形態では、温度の変化速度が＋２度／秒であるときに最も周波数偏差が小さくなるようになっている。
【００６４】
これに対し、従来技術では、変化速度が０度／秒のところで極小となっている。本実施の形態では、グラフＣ１の様に、温度の変化速度ｖに対する周波数偏差の特性が＋１度／秒以上かつ＋３度／秒以下において極小となるように発振周波数が調整される。
【００６５】
この様に構成することにより、急激な温度上昇により水晶発振回路９及び温度センサ６間に温度差が生じた場合であっても、周波数偏差を十分に補償することができ、電波の受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇した場合に、周波数偏差の増大を抑制することができる。
【００６６】
図１１は、図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、発振周波数の変動量に対する受信感度の劣化量が示されている。発振周波数の変動量ごとの劣化量を示すグラフは、右上がりの直線となっている。ここで、ＲＦ受信信号の中心周波数は、１．５ＧＨｚ（ギガヘルツ）であり、水晶振動子の発振周波数は、１９．２ＭＨｚ（メガヘルツ）となっている。
【００６７】
例えば、受信感度の劣化量は、発振周波数の変動量が０．２Ｈｚのときに５ｄＢ（デシベル）となり、０．４Ｈｚのときに１０ｄＢとなっている。
【００６８】
このグラフから発振周波数の変動量が増加すると、受信感度の劣化量も増加することがわかる。つまり、受信状態の悪化による温度上昇により、発振周波数の変動量が一旦増加してしまうと、受信感度の劣化により受信状態がさらに悪化してしまうことがわかる。
【００６９】
本実施の形態では、定常的な温度に対するローカル信号の周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路９が制御されるので、急激な温度上昇により水晶発振回路９及び温度センサ６間に温度差が生じた場合に、周波数偏差を十分に補償することができる。従って、電波の受信状態の悪化により水晶振動子の温度が上昇した場合に、周波数偏差の増大が抑制されるので、水晶振動子の急激な温度上昇を抑制することができる。
【００７０】
ここで、水晶振動子の発振周波数における温度特性を表す周波数偏差ｆ（Ｔ）から本発明による補正量Ｃ（Ｔ）を求める手順を以下に数式を用いて説明する。
【００７１】
まず、図４の特性曲線により表される周波数偏差ｆ（Ｔ）は、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、ｆ（Ｔ）＝ＡＴ３＋ＢＴ２＋ＣＴ＋Ｄと３次式で表すことができる。また、温度上昇時に生じる水晶発振回路９及び温度センサ６間の温度のずれΔＴは、温度の変化速度ｖ及び時間的遅延量Δｔを用いて、ΔＴ＝ｖ×Δｔと表すことができる。
【００７２】
このとき、温度補正後の周波数偏差ａ（Ｔ）は、図５の補正曲線４１により表される補正量Ｃ（Ｔ）を用いて、ａ（Ｔ）＝ｆ（Ｔ）＋Ｃ（Ｔ）と表される。温度上昇時には、温度検出補正の時間的遅延により、温度ＴがΔＴだけずれるので、ａ（Ｔ）＝ｆ（Ｔ）＋Ｃ（Ｔ−ΔＴ）となる。このａ（Ｔ）がａ（Ｔ）＝０となるように定めたＣ（Ｔ）が本発明による補正量である。
【００７３】
具体的には、ｆ（Ｔ）＋Ｃ（Ｔ−ΔＴ）＝０からＣ（Ｔ−ΔＴ）＝−ｆ（Ｔ）が得られ、この式から、Ｃ（Ｔ）＝−ｆ（Ｔ＋ΔＴ）が求められる。従って、周波数偏差ｆ（Ｔ）、時間的遅延量Δｔ及び変化速度ｖから本発明による補正量Ｃ（Ｔ）が求められる。
【００７４】
温度補正後の周波数偏差ａ（Ｔ）は、次式のように表すことができる。
【数１】
2009004918.tif 000003
【００７５】
実施の形態２．
実施の形態１では、補正後の周波数偏差を示す特性曲線が単調に減少する上に凸の曲線となるように温度補償が行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、補正後の周波数偏差を示す特性曲線が右下がりの直線となるように温度補償を行う場合について説明する。
【００７６】
図１２は、本発明の実施の形態２による携帯電話機の動作の一例を示した図であり、温度補償テーブルに基づく補正後の周波数偏差を示す特性曲線５１が示されている。この特性曲線５１は、図６の特性曲線５２を直線で近似したものであり、特性曲線５２上の異なる２点（温度Ｔ２１及びＴ２２）を通る直線となっている。
【００７７】
すなわち、この特性曲線５１では、温度に対する周波数偏差が一定の傾きを有している。特性曲線５１は、温度変化の範囲内における温度、例えば、温度Ｔ２１＝２０℃（最低温度）と、Ｔ２２＝４５℃（中間温度）における特性曲線５２上の周波数偏差を用いて定められる。
【００７８】
図１３は、図１２の携帯電話機における動作の一例を示した図であり、定常状態における周波数偏差の特性曲線と、温度上昇時の特性曲線とが示されている。定常状態における特性曲線は、温度Ｔが２０℃で補正後の周波数偏差ｓ（Ｔ）が約０．５ｐｐｍとなり、２０℃を越える温度範囲で単調に減少する直線となっている。この例では、温度Ｔが約５３℃であるときに周波数偏差が０ｐｐｍとなり、７０℃で約−０．２ｐｐｍとなっている。
【００７９】
一方、温度上昇時の特性曲線は、温度が３５℃付近のところで周波数偏差が極小となる下に凸の曲線となっている。具体的には、２０℃から５０℃までの温度範囲で周波数偏差が概ね０ｐｐｍとなっており、７０℃で約０．６ｐｐｍとなっている。
【００８０】
図１４は、図１２の携帯電話機における動作の一例を従来技術と比較して示した図であり、温度の変化速度に対する周波数偏差の誤差平均の様子が示されている。グラフＤ１は、本発明による携帯電話機の特性として、温度の変化速度ｖごとの周波数偏差の誤差平均を示すグラフである。グラフＣ２は、従来技術による特性として、温度の変化速度ｖごとの周波数偏差の誤差平均を示すグラフである。
【００８１】
グラフＤ１では、変化速度が−３度／秒から＋１度／秒までの範囲で単調に減少し、変化速度＋１度／秒で極小（極小値０．１ｐｐｍ）となっている。また、変化速度が＋１度／秒を越えると単調に増加している。本実施の形態では、グラフＤ１の様に、温度の変化速度ｖに対する周波数偏差の特性が＋１度／秒以上かつ＋３度／秒以下において極小となるように発振周波数が調整される。
【００８２】
ここで、温度補正後の周波数偏差ａ（Ｔ）から本発明による温度補正後の周波数偏差ｓ（Ｔ）を求める手順を以下に数式を用いて説明する。
【００８３】
まず、定数ｐ及びｑを用いて、ｓ（Ｔ）＝ｐＴ＋ｑと１次式で表すと、この直線が２点ａ（Ｔ２１）及びａ（Ｔ２２）を通ることからｐ及びｑが定められる。すなわち、ｐ，ｑは、次式のように表される。
【数２】
2009004918.tif 000004
【００８４】
従って、温度補正後の周波数偏差ｓ（Ｔ）は、次式のように表すことができる。
【数３】
2009004918.tif 000005
【００８５】
本実施の形態では、定常的な温度に対するローカル信号の周波数偏差を示す特性曲線が一定の負の傾きを有する直線となるように水晶発振回路９が制御されるので、急激な温度上昇により水晶発振回路９及び温度センサ６間に温度差が生じた場合に、周波数偏差を十分に補償することができる。
【００８６】
なお、実施の形態１及び２では、定常的な温度に対する周波数偏差が所定の温度範囲（２０℃から７０℃までの温度範囲）内でつねに負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路９が制御される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、常温（２５℃）における周波数偏差に比べて、常温よりも高温側で周波数偏差が小さくなっていれば、定常的な温度に対する周波数偏差が０以上の傾きとなる区間が常温を含む温度範囲内に存在しても良い。或いは、携帯電話機１が正常に動作する温度範囲の下限における周波数偏差に比べて、上限における周波数偏差が小さくなっていれば、定常的な温度に対する周波数偏差が０以上の傾きとなる区間が常温を含む温度範囲内に存在しても良い。
【００８７】
また、実施の形態１及び２では、定常的な温度に対する周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路９が制御される場合の例について説明した。一般に、携帯電話機には、熱源から温度センサ６に熱が伝わる際の水晶発振回路９に対する時間的遅延量Δｔが一旦、正の値となると、周波数偏差が十分に補償されずに受信状態が悪化し、送信出力の自動調整による温度上昇により、さらに遅延量Δｔが増大するという性質があった。本発明は、時間的遅延量Δｔが正であるか否かに関わらず、定常的な温度に対する周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように水晶発振回路９を制御することにより、時間的遅延量Δｔが正の値となった場合の周波数偏差の増大が抑制されるので、上述した様な携帯電話機に好適なものとなっている。しかしながら、温度センサ６が水晶発振回路９よりも熱源の近くに配置され、かつ、時間的遅延量Δｔが負の値となることが明らかであるという場合も考えられる。以下では、この様なケースについて説明する。
【００８８】
図１５は、図１の携帯電話機１における無線部１２の他の構成例を示した図であり、温度センサ６が水晶発振回路９よりも熱源の近くに配置されている場合が示されている。この様な配置では、温度センサ６が水晶発振回路９よりも熱源に近いので熱源から温度センサ６に熱が伝わる際の水晶発振回路９に対する時間的遅延量Δｔは、負の値となる。従って、温度上昇時に温度センサ６が検知する検知温度は、温度センサ６及び水晶発振回路９の熱容量などが同じであるとすれば、水晶発振回路９の温度に比べて高くなると考えられる。
【００８９】
この場合、水晶発振回路９及び温度センサ６間の温度のずれΔＴも負の値となるので、温度補正後の周波数偏差ａ（Ｔ）は、下に凸の２次曲線を表すことになる。従って、温度センサ６及び水晶発振回路９間の時間的遅延量Δｔが負の値となる場合を想定すれば、定常的な温度に対する周波数偏差は、正の傾きを有する特性となるように定められる。この様な場合であっても、Δｔを負の値とすれば、周波数偏差ｆ（Ｔ）から補正量Ｃ（Ｔ）を求めることができる。
【００９０】
図１６は、図１５の無線部１２における動作の一例を示した図であり、温度補償後の発振周波数における温度特性が示されている。この図１６には、無線部１２の温度特性として、定常状態における周波数偏差の特性曲線Ａ１２と、温度上昇時の特性曲線Ａ１３とが示されている。特性曲線Ａ１２は、定常状態における補正後の周波数偏差を示す特性曲線であり、正の傾きを有する曲線となっている。特性曲線Ａ１３は、受信状態の悪化などにより周辺温度が急激に上昇した場合における補正後の周波数偏差を示す特性曲線であり、各温度における周波数偏差が概ね０ｐｐｍとなっている。
【００９１】
温度補償回路８では、温度センサ６及び水晶発振回路９間の時間的遅延量Δｔが負の値となる場合を想定して、定常的な温度に対するローカル信号の周波数偏差が正の傾きを有する特性となるように水晶発振回路９を制御する動作が行われる。定常的な温度に対して特性曲線Ａ１２で示されるように温度補償を行うことにより、定常的な温度に対する周波数偏差が負の傾きを有する特性となるように温度補償を行う場合と同様に、急激な温度上昇時に周波数偏差を十分に補償することができ、周波数偏差の増大を抑制することができる。従って、温度センサ６が熱源に対して水晶発振回路９よりも近くに配置されているようなケースであって、時間的遅延量Δｔが負の値となる場合には、定常的な温度に対する周波数偏差が正の傾きを有する特性となるように温度補償を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１による携帯通信端末の一構成例を示したブロック図であり、携帯電話機１の概略構成が示されている。
【図２】図１の携帯電話機１の要部における構成例を示したブロック図であり、無線部１２内の構成が示されている。
【図３】図１の携帯電話機１における無線部１２の構成例を示した図であり、送信部２、受信部３及び局部発振モジュール１３の配置が示されている。
【図４】図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、水晶振動子の発振周波数における温度特性が示されている。
【図５】図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、温度補償テーブル７による温度ごとの周波数偏差の補正量を示す補正曲線４１が示されている。
【図６】図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、温度補償テーブル７に基づく補正後の周波数偏差を示す特性曲線が示されている。
【図７】図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、局部発振モジュール１３の温度変化の様子が示されている。
【図８】電波の受信状態が悪化した場合の無線部１２の温度変化の一例を示した図である。
【図９】図２の無線部１２における動作の一例を従来技術と比較して示した図であり、温度補償後の発振周波数における温度特性が示されている。
【図１０】図２の無線部１２における動作の一例を従来技術と比較して示した図であり、温度の変化速度に対する周波数偏差の誤差平均の様子が示されている。
【図１１】図２の無線部１２における動作の一例を示した図であり、発振周波数の変動量に対する受信感度の劣化量が示されている。
【図１２】本発明の実施の形態２による携帯電話機の動作の一例を示した図であり、温度補償テーブルに基づく補正後の周波数偏差を示す特性曲線５１が示されている。
【図１３】図１２の携帯電話機における動作の一例を示した図であり、定常状態における周波数偏差の特性曲線と、温度上昇時の特性曲線とが示されている。
【図１４】図１２の携帯電話機における動作の一例を従来技術と比較して示した図であり、温度の変化速度に対する周波数偏差の誤差平均の様子が示されている。
【図１５】図１の携帯電話機１における無線部１２の他の構成例を示した図であり、温度センサ６が水晶発振回路９よりも熱源近くに配置されている場合が示されている。
【図１６】図１５の無線部１２における動作の一例を示した図であり、温度補償後の発振周波数における温度特性が示されている。
【符号の説明】
【００９３】
１  携帯電話機
２  送信部
３  受信部
４  モデム部
５  ＰＬＬ周波数シンセサイザ
６  温度センサ
７  温度補償テーブル
８  温度補償回路
９  水晶発振回路
１０  プリント基板
１１  アンテナ
１２  無線部
１３  局部発振モジュール
１４  通話制御部
１５  ＣＰＵ
１６  キー入力部
１７  ＬＣＤ
１８  レシーバ
１９  マイクロホン
２１  パワーアンプ
２２，３３  フィルタ
２３，３２  ミキサ
２４  変調回路
３４  復調回路
【図１】
2009004918.tif 000006
【図２】
2009004918.tif 000007
【図３】
2009004918.tif 000008
【図４】
2009004918.tif 000009
【図５】
2009004918.tif 000010
【図６】
2009004918.tif 000011
【図７】
2009004918.tif 000012
【図８】
2009004918.tif 000013
【図９】
2009004918.tif 000014
【図１０】
2009004918.tif 000015
【図１１】
2009004918.tif 000016
【図１２】
2009004918.tif 000017
【図１３】
2009004918.tif 000018
【図１４】
2009004918.tif 000019
【図１５】
2009004918.tif 000020
【図１６】
2009004918.tif 000021