CN101295887B - 无线通信装置以及无线通信装置的供电方法 - Google Patents

Abstract

在无线通信装置中，将高频功率放大单元的输出发送信号通过循环器送到天线，将来自天线的反射高频信号通过循环器取出，通过整流单元进行整流并得到直流功率，将该直流功率作为来自电源单元的供电的补充来提供给无线通信装置内的功率放大器和/或其他的功能结构单元。

Description

无线通信装置以及无线通信装置的供电方法

技术领域

本发明涉及将来自天线的反射高频信号变换为直流功率来利用的无线通信装置以及无线通信装置的供电方法。

背景技术

在便携式无线通信装置的发送单元中，为了使来自高频功率放大器的输出信号高效率地从天线输出而设计为高频功率放大器和天线之间取得阻抗匹配。但是，天线的阻抗因用户的手持方式或使用环境而变化，所以产生在天线的反射。

作为该对策，有以下方法：在高频功率放大器和天线之间设置可控制的匹配电路来减小反射波的方法(专利文献1)，用发送功率的一部分消除反射波的方法(专利文献2)，使用反射波来消除反射波的方法(专利文献3)等。

[专利文献1]特开2000-295055号公报

[专利文献2]特开平2-151130号公报

[专利文献3]特开平9-116459号公报

在专利文献1的方法中，存在以下缺点：因为在功率放大器的输出侧附加匹配电路，所以对发送信号产生损失，为了以期望的功率发送，需要使用可进行更大的功率放大的功率放大器，效率降低。在专利文献2的方法中，将发送功率的一部分用于反射波的消除，所以效率相应地恶化。在专利文献3的方法中，需要用于放大反射波的一部分的功率，便携式无线通信装置整体的功率效率恶化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以将高频功率放大器以最佳的状态动作，并且电源利用效率高的无线通信装置。

本发明的无线通信装置，包括：

天线；

产生发送信号的信号源；

高频功率放大单元，对所述天线提供所述发送信号；

整流单元，将高频信号变换为直流功率；

循环器，第1端子连接到所述高频功率放大单元的输出侧，第2端子连接到所述天线侧，第3端子连接到所述整流单元侧，来自第1端子的输入被输出到第2端子，来自第2端子的输入被输出到第3端子；以及

电源单元，至少对所述高频功率放大单元供电，

将来自所述整流单元的直流功率提供给所述高频功率放大单元和所述无线通信装置内的其他结构单元这两者中的至少一个，

其中，在所述天线和所述循环器的第2端子之间设置了移相器，所述移相器用于调整通过所述天线反射的发送信号的相位，使其与从所述循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位至少不会成为反相。

在实际的循环器中，因产生向其他端子的泄漏功率，所以也可以包括将通过天线反射的发送信号的相位调整为与从循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位成为同相或者至少不会成为反相的移相器。在载波的频带有多个的情况下，每个频带包括信号源、放大单元、循环器即可。

此外，在天线有多个的情况下，也可以每个天线包括信号源、放大单元、循环器、整流单元。在如天线阵列那样相同频带的天线元件有多个的情况下，使每个天线元件包括信号源、放大单元、循环器、连接到循环器的第3端子的移相器，将各移相器调整为通过各天线反射的发送信号的相位成为同相或者至少不会成为反相。

本发明还提供无线通信装置的供电方法，其中，

所述无线通信装置包括：

天线；

产生发送信号的信号源；

高频功率放大单元，对所述天线提供发送信号；

整流单元，将高频信号变换为直流功率；

循环器，第1端子连接到所述高频功率放大单元的输出侧，第2端子连接到所述天线侧，第3端子连接到所述整流单元侧，来自第1端子的输入被输出到第2端子，来自第2端子的输入被输出到第3端子；以及

电源单元，至少对所述高频功率放大单元供电，

并且，将来自所述整流单元的直流功率提供给所述高频功率放大单元和其他结构单元这两者中的至少一个，

所述无线通信装置的供电方法包括：

从所述高频功率放大单元经由所述循环器对所述天线送出高频信号的信号发送步骤；

将通过所述天线反射的高频信号经由所述循环器送到所述整流单元的步骤；

调整所述反射的高频信号的相位，使其与从所述高频功率放大单元经由所述循环器泄漏到所述整流单元的发送信号的相位至少不会成为反相；以及

通过所述整流单元将所述反射的高频信号变换为直流功率的步骤。

附图说明

图1是表示第1实施例的无线通信装置的功能结构例子的图。

图2A是表示整流单元的结构例子的图。

图2B是表示整流单元的其他结构例子的图。

图3A是表示使用了两种二极管的整流单元的结构例子的图。

图3B是表示使用了两种二极管的整流单元的其他结构例子的图。

图4是表示无线通信装置的处理流程的图。

图5是表示将来自天线的高频功率用于期望的功能结构单元的供电的情况的无线通信装置的结构例子的图。

图6是表示第2实施例的无线通信装置的功能结构例子的图。

图7是表示第2实施例的变形例的无线通信装置的功能结构例子的图。

图8是表示第3实施例的无线通信装置的功能结构例子的图。

图9是表示第4实施例的无线通信装置的功能结构例子的图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施例。另外，具有相同的功能的构成单元附加相同的标号，省略重复的说明。

第1实施例

图1表示第1实施例的无线通信装置有关本发明的部分的功能结构例子。无线通信装置100包括：天线110、对天线110提供发送信号的高频功率放大单元(以下，简称为放大单元)120、将高频信号变换为直流功率的整流单元130、循环器140、生成发送信号的信号源装置150、以及电源单元160。

信号源装置150例如对输入声音信号进行调制，变换为规定的频带的高频信号。放大器120将从信号源装置150提供的高频信号进行功率放大后提供给循环器140。循环器140的第1端子P1连接到放大器120的输出端子，第2端子P2连接到天线110侧，第3端子P3连接到整流单元130侧。一般，循环器将输入到第1端子的信号传送到第2端子，将输入到第2端子的信号传送到第3端子。因此，循环器140将来自第1端子P1的高频输入信号输出到第2端子P2，将来自第2端子P2的高频输入信号输出到第3端子P3。

放大单元120的输出经由循环器140而从天线110反射的反射波和/或通过天线110的外来接收波(在该实施例中，不进行从天线110的接收波再现信号)从第3端子P3输出，提供给整流单元130。整流单元130对输入的高频信号进行整流，输出直流电流。整流单元130的输出连接到电源单元160的输出，还连接到放大单元120的电源端子120S。虽然未图示，但电源单元160例如由一次电池或者二次电池(以下任何情况，都简称为电池)和其电源电路构成。因此，在图1的实施例中，即使放大单元120在非动作时，只要能通过电线110接收外来高频信号，就能够以由整流单元130所得到的直流电流对电源单元160的电池进行充电。

假设放大单元120在任意的动作期间消耗一定的功率，则来自电源单元160的提供功率可以减少从整流单元130提供的功率量，所以可以延迟电源单元160的电池的消耗。在放大单元120的功率消耗少的期间，如果来自整流单元130的功率有余量，则可以对电源单元160的二次电池进行充电。

在图1的实施例中，说明了对于放大单元120的供电的例子，但无线通信装置100一般还包括未图示的接收装置或显示装置等，对于它们的供电也能够适用本发明是理所当然的。

图2和图3是表示整流单元130的详细的结构例子的图。图2A的整流单元130包括：二极管131、电阻132、电容器133、线圈134、电容器135。电阻132、电容器133、线圈134形成平滑电路，二极管131串联连接在整流单元130的输入端子和平滑电路之间。电容器135由从平滑电路所得到的直流信号而被充电。平滑电路被设计为，对高频信号成为高阻抗。

因整流单元130被这样构成，所以如果高频信号输入到二极管131，则可以进行整流和平滑化。因此，可以将高频信号变换为直流信号。此外，也可以在图2A的结构中如图2B那样，将二极管131与平滑电路并联连接。

这里，简单说明一般的二极管的特性。在二极管中存在电流的容量，如果输入信号电流相比该容量过小，则功率变换效率变差(即使正向，也难流过电流)。相反，如果输入相比该容量过大，则产生失真，该失真返回到放大单元120，其从天线再发射，或者功率变换效率变差，或者产生二极管的破坏。于是，在图3A以及图3B所示的整流单元130′的例子中，追加了开关136、二极管137、功率检测器138、比较器139。二极管137通过开关136与二极管131可并联连接。功率检测器138检测放大单元120的输入信号功率，并提供给比较器139。比较器139将检测功率与预先决定的阈值进行比较，将是否比阈值小的判定结果作为接通/断开控制信号而提供给开关136。

例如作为二极管137，使用电流容量比二极管131小的二极管。在放大单元120的输入信号功率小于阈值的情况下，接通开关136。此外，在放大单元120的输入信号功率在阈值以上的情况下，断开开关136。如果这样控制开关136，则在对于整流单元130′的输入功率小的情况下，对二极管137流过电流，所以能够提高效率。此外，在对于整流单元130′的输入大的情况下，因为切断容易产生失真的小容量的二极管137，所以能够防止发生失真和二极管137的破坏。因此，如果使用图3A或者图3B的整流单元130′，则能够高效率地将高频信号变换为直流功率。

另外，在图3A、图3B的整流单元130′中，将二极管的种类设为2种，但也可以使用3种以上的二极管，根据对于整流单元130的输入的大小来区分使用二极管。此外，在上述的例子中说明了对放大单元120的输入信号的功率进行监视的情况，但也可以如图3A、3B中虚线所示那样，对放大单元120的输出功率进行监视，或者对提供给整流单元130、130′的输入端子的高频信号的功率进行监视(未图示)。

图4是表示无线通信装置100的处理流程的例子的图。发送信号由信号源装置150生成，由放大单元120放大，通过循环器140，从天线110发送(S100)。通过天线110反射的发送信号从循环器140的第2端子P2送到第3端子P3，由整流单元130整流，对放大单元120等的结构单元供电(S130)。在使用图2的整流单元130的情况下，成为这样的处理流程。在使用图3的整流单元130′的情况下，整流单元130还判断放大单元120的输出是否大于规定的值(S136)。在步骤S136为“是”的情况下，断开开关136，使用大电流容量的二极管131(S1361)。在步骤S136为“否”的情况下，接通开关136，使用小电流容量的二极管137(S1362)。

这样，根据本发明的无线通信装置100，即使因周围环境的变化而在天线发生发送信号的反射波，也能够将通过天线反射的发送信号(反射波)变换为功率来再利用。因此，可提供电源利用效率高的无线通信装置。

变形例

在所述的说明中，表示了利用整流单元130的输出电流作为对于用于高频信号发送的放大单元120的供电的例子，但供电对象并不限定于此。无线通信装置除了包括图1所示的结构要素以外，一般还包括接收装置以及显示装置。此外，作为无线装置而现在的多功能移动电话机包括通话功能、电子邮件功能之外，还包括数字照相机功能、因特网连接功能、游戏功能、IC卡功能(信用卡功能)等各种功能。因此，使用用于实现这些功能的数据处理装置、用于保持处理数据的存储器、用于存储执行功能的程序的存储器等的IC。作为实现这些功能的功能结构单元的IC中，也有消耗功率非常小的IC。

图5所示的变形实施例在图1的实施例中，表示了作为对于功率消耗少的功能结构单元170的供电，仅以来自整流单元130的供电来供应的情况的例子。在该变形实施例中，对于放大单元120仅从电源单元160供电。因此，即使在电源单元160的电池的余量比规定量小而成为不可发送状态(通信功能不可状态)，如果有外来接收信号，也能够通过来自作为整流单元130的蓄电器的电容器135(参照图2)的供电来维持特定的功能，例如IC卡功能、存储器的数据保持功能等。

第2实施例

图6表示第2实施例的无线通信装置的功能结构例子。无线通信装置200与无线通信装置100的不同点在于，将移相器250设置在循环器140和天线110之间。循环器140将输入到第1端子P1的信号输出到第2端子P2。虽少，但输入到第1端子P1的信号也对第3端子泄漏。移相器250将来自天线110的反射波的相位与对第3端子泄漏的发送信号的相位一致成为同相位，或者至少不会成为反相。因此，可以高效率地将反射波和泄漏的发送信号变换为功率，所以还可以提高电源利用效率。

变形例

图7表示用多个频带的载波共用一个天线的情况下的无线通信装置的功能结构例子。无线通信装置300对每个频带包括放大单元120-n(在图7的例子中n为1或2)、循环器140-n、信号源装置150-n。此外，天线110通过开关360而被选择连接到循环器140-1、140-2的任一个。这样，即使在多个频带的载波共用一个天线的情况下，也能够提高电源利用效率。另外，在图7中将载波的频带设为2个，但在3个以上的情况下也是相同的方法，只要增加放大单元120-n、循环器140-n、信号源装置150-n即可(n成为3以上)。在图7的结构中，还设置了与开关360联动的开关370，对于在与开关360所选择的频带对应的放大单元120-n提供功率，从而可避免在其他不使用的放大单元中的浪费的功率消耗。

此外，在如图7中虚线所示，无线通信装置300也可以在循环器140-n和开关360之间设置移相器250-n。此时，需要对每个载波进行用于使反射波的相位和泄漏的发送信号的相位一致的移相器250的调整。各移相器250-n将在各天线110反射的发送信号的相位与从各循环器140-n的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位成为同相位，或者至少不会成为反相。这样还包括移相器，还可以提高电源利用效率。此外，也可以代替移相器250-n，而如虚线所示地，将可变移相器251设置在天线110和开关360之间，并进行调整，使得与从对应于通过开关360所选择的频带的循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位至少不会成为反相。

第3实施例

图8表示例如将本发明适用于使用多个天线并在不同的频带可同时进行通信的无线通信装置的例子。无线通信装置400对每个信号源装置150-n(n为1或2)包括无线通信装置100(图1)的天线110-n、放大单元120-n、循环器140-n、整流单元130-n的组合。此外，来自各整流单元130-n的输出通过功率合成单元380合成，合成功率作为对于各放大单元120-n的供电的补充来使用。因无线通信装置400是这样的结构，所以可以与无线通信装置100相同地提高电源利用效率。

另外，在图8中将天线的数量设为2个，但在3个以上的情况下也是相同的方法，增加天线110-n、放大单元120-n、循环器140-n、整流单元130-n、信号源装置150-n的组合即可(n成为3以上)。

此外，如图8中虚线所示，也可以将移相器250-n设置在循环器140-n和天线110-n之间。各移相器250-n将由各天线110-n反射的发送信号的相位与从各循环器140-n的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位成为同相位，或者至少不会成为反相。这样，如果还包括移相器250-n，则还提高电源利用效率。

第4实施例

图9表示同一频带用的天线有多个情况下的无线通信装置的功能结构例子。假设图9的信号源装置150-n(n为1或2)的载波的频带相同。无线通信装置500包括天线110-n、循环器140-n、放大单元120-n、信号源装置150-n、移相器330-n的多个组合。此外，包括功率合成单元380和整流单元130。

与无线通信装置200的较大不同之处在于，移相器330-n连接到循环器140-n的第3端子。各移相器330-n的输出高频信号由功率合成单元380进行功率合成，并提供给整流单元130。各移相器330-n调整通过天线110-n反射的发送信号(反射波)的相位，使得对于功率合成单元380的输入信号强度互相增强，或者调整为至少不会成为接近反相的状态，使得对于整流单元的输入信号强度互相减弱。整流单元130将通过功率合成单元380合成的高频信号变换为直流功率，作为对于放大单元120-n的供电的补充来使用。

无线通信装置500基本上以互相增强地调整来自多个天线的反射波的相位，所以能够高效率地将反射波变换为直流功率。因此，可以提高电源利用效率。

另外，在图9中将天线的数量设为2个，但在3个以上的情况下也是相同的方法，增加天线110-n、放大单元120-n、循环器140-n、信号源装置150-n、移相器330-n的组合即可(n成为3以上)。

此外，如图9中虚线所示，也可以将移相器250-n设置在循环器140-n和天线110-n之间。各移相器250-n将由各天线110-n反射的发送信号的相位与从各循环器140-n的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位成为同相位，或者至少不会成为反相。这样，如果还包括移相器250-n，则还提高电源利用效率。

在所述的图6至图9的各个实施例中，也可以与在图5的变形实施例中表示的相同地，将整流单元130、或者在图8的情况下是功率合成单元380的输出对无线通信装置的放大单元120-n以外的期望的功能结构单元170进行供电。

如果使用可变移相器，则例如即使在天线的反射信号的相位变化时，也能够应对。

根据本发明，即使在天线产生反射波，也可以将反射的发送信号(反射波)变换为功率来再利用。因此，与将反射波变换为热等来消耗的以往的方法相比，可以提供电源利用效率高的无线通信装置。此外，如果通过移相器使相位一致来合成多个信号，则还可以进一步提高电源利用效率。

Claims (8)

1.一种无线通信装置，包括：

天线；

产生发送信号的信号源；

高频功率放大单元，对所述天线提供所述发送信号；

整流单元，将高频信号变换为直流功率；

循环器，第1端子连接到所述高频功率放大单元的输出侧，第2端子连接到所述天线侧，第3端子连接到所述整流单元侧，来自第1端子的输入被输出到第2端子，来自第2端子的输入被输出到第3端子；以及

电源单元，至少对所述高频功率放大单元供电，

将来自所述整流单元的直流功率提供给所述高频功率放大单元和所述无线通信装置内的其他结构单元这两者中的至少一个，

其中，

在所述天线和所述循环器的第2端子之间设置了移相器，所述移相器用于调整通过所述天线反射的发送信号的相位，使其与从所述循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位至少不会成为反相。

2.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，

对发送信号的载波的每个不同频带设置了所述信号源、所述高频功率放大单元、所述循环器和所述移相器的组，还设置了第1开关和第2开关，所述第1开关选择多个组的任一组，将来自所选择的组的所述移相器的发送信号传送到所述天线，所述第2开关将来自所述电源单元的供给功率和来自所述整流单元的功率的至少一个选择提供给与通过所述第1开关所选择的组相同组的所述高频功率放大单元，

各组的所述移相器用于调整通过所述天线反射的发送信号的相位，使其与从对应的循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位至少不会成为反相。

3.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，

对发送信号的载波的每个不同频带设置了所述信号源、所述高频功率放大单元、和所述循环器的组，还设置了第1开关和第2开关，所述第1开关选择多个组的任一组，将来自所选择的组的所述循环器的第2端子的发送信号传送到所述天线，所述第2开关将来自所述电源单元的供给功率和来自所述整流单元的功率的至少一个选择提供给与通过所述第1开关所选择的组相同组的所述高频功率放大单元，在所述天线和所述第1开关之间设置了所述移相器，所述移相器用于调整通过所述天线反射的发送信号的相位，使其与从对应的循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位至少不会成为反相。

4.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，

所述天线、所述信号源、所述高频功率放大单元、所述移相器、所述循环器、所述整流单元的组被设置了多组，还设置了功率合成单元，对来自多组的所述整流单元的输出功率进行合成，对所述高频功率放大单元和所述无线通信装置的其它结构单元这两者中的至少一个供电，

各组的所述移相器进行调整，使得通过所述天线反射的发送信号的相位，与从所述循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位至少不会成为反相。

5.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，

设置了多个所述天线、所述信号源、所述高频功率放大单元、所述循环器、和所述移相器的组，

各组的所述移相器进行调整，使得通过所述天线反射的发送信号的相位，与从所述循环器的第1端子对第3端子泄漏的发送信号的相位至少不会成为反相，

所述无线通信装置中还设置了多个追加的移相器和功率合成单元，所述多个追加的移相器分别连接到所述多个组的各个所述循环器的第3端子，所述功率合成单元对来自所述多个追加的移相器的输出进行功率合成，并提供给所述整流单元，

从所述多组的各个所述高频功率放大单元输出的发送信号的载波的频带相同，

各个组的所述追加的移相器调整通过各个所述天线反射的发送信号的相位，使其至少不会相互成为反相。

6.如权利要求1至5的任一项所述的无线通信装置，其中，

所述整流单元具有不同的电流容量的两个以上的二极管，预先确定每个二极管的输出电平的范围，并选择与所述高频功率放大单元的输入功率或者输出功率对应的功率与预先确定的范围相应的二极管，用作所述整流单元的整流器。

7.一种无线通信装置的供电方法，其中，

所述无线通信装置包括：

天线；

产生发送信号的信号源；

高频功率放大单元，对所述天线提供发送信号；

整流单元，将高频信号变换为直流功率；

循环器，第1端子连接到所述高频功率放大单元的输出侧，第2端子连接到所述天线侧，第3端子连接到所述整流单元侧，来自第1端子的输入被输出到第2端子，来自第2端子的输入被输出到第3端子；以及

电源单元，至少对所述高频功率放大单元供电，

并且，将来自所述整流单元的直流功率提供给所述高频功率放大单元和其他结构单元这两者中的至少一个，

所述无线通信装置的供电方法包括：

从所述高频功率放大单元经由所述循环器对所述天线送出高频信号的信号发送步骤；

将通过所述天线反射的高频信号经由所述循环器送到所述整流单元的步骤；

调整所述反射的高频信号的相位，使其与从所述高频功率放大单元经由所述循环器泄漏到所述整流单元的发送信号的相位至少不会成为反相；以及

通过所述整流单元将所述反射的高频信号变换为直流功率的步骤。

8.如权利要求7所述的无线通信装置的供电方法，其中，

所述整流单元包括不同的电流容量的两个以上的二极管，所述供电方法包括所述整流单元根据所述高频功率放大单元的输入或输出的功率而选择在所述整流单元内使应动作的二极管的选择步骤。

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