JP2003517251A - ２つの送信アンテナを有する移動通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明に係る移動通信装置（１００）は、送信されるべき信号用の入力と２つの出力とを有する分岐装置（１４０）を有する。第一の送信アンテナ（１２６）は、分岐装置の一出力と接続され、閾値未満のパワを有する信号を送信する。パワ増幅器（１３６）は、分岐装置の別の一出力に接続され、送信される信号を増幅する。第二の送信アンテナ（１２８）は、パワ増幅器の出力に接続され、閾値未満のパワを有する信号の送信に対して、パワ増幅器はオフに切り替えられ、閾値を超える信号の送信に対して、オンに切り替えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本開示は、移動通信に係り、特に、向上された送信電力効率を有する移動通信
装置、及び、該装置に用いられるフロント・エンド及び送信部、に関する。

【０００２】 移動通信システムは、通常、アンテナを用いて送受信される無線周波数送信を
基にする。従来の携帯電話は、共有された基台上での受信機能及び送信機能のた
めに、ホイップ・アンテナを採用する。受信及び送信回路は、多重化器若しくは
スイッチを用いて、同じアンテナを通じて、受信機能及び送信機能の両方を提供
するように構成される。従来のデザインでは、受信信号及び送信信号に対して個
別の（専用の）パッチ・アンテナを採用するものもある。

【０００３】 携帯電話のこれら通常のアンテナ装置は、常にオンであって、携帯電話ネット
ワークのインフラストラクチャによって制御される送信電力レベルの幅広いレン
ジで機能する送信電力増幅器を有する。送信電力増幅器は、通常、最大送信電力
出力レベルにおいて、最大電力効率を発揮する。従って、最大より低い送信電力
レベルでの動作は、電力増幅器についての低効率を意味する。

【０００４】 この効率の問題を解決するために出されている提案は、スイッチ若しくは線形
化技術を実現することを含む。線形化技術は、より良い電力効率である非線形増
幅を採用し、線形スキームを適用することを含む。このような技術は、送信回路
の実現に高いコストが掛かるという課題がある。よって、送信回路について高コ
ストとなること無く、高電力効率を提供する携帯通信装置への必要性が存在する
。携帯電話システムにおいてより少ない電力使用は、例えば会話時間を増やすた
め、望ましい。

【０００５】 本発明の目的は、移動通信装置について向上された電力効率を提供することで
ある。

【０００６】 本発明の一態様によれば、送信されるべき信号用の入力と第一及び第二の出力
とを有する分岐装置と、分岐装置の第一の出力に接続され、閾値未満の電力を有
する信号を送信する第一の送信アンテナと、分岐装置の第二の出力に接続され、
送信されるべき信号に増幅を提供する電力増幅器と、電力増幅器の出力に接続さ
れた第二の送信アンテナとを有し、該電力増幅器は、該電力増幅器が該閾値未満
の電力を有する信号の送信に対してはオフに切り替えられ、該閾値を超える電力
で送信される信号を増幅させるためにオンに切り替えられる、ように制御される
、移動通信装置が提供される。

【０００７】 分岐装置及び２つ送信アンテナを用いることによって、携帯電話が最大出力電
力から送信電力増幅器の純利得を引いたもの以下の信号レベルで送信する際に、
送信電力増幅器をオフに切り替える機会を持つだけの余裕が生まれる。有益なこ
とに、好ましい実施形態において、２以上の送信分岐は、異なる電力出力レンジ
に基づく。これは、バッテリの電力消費を低くし、携帯電話によって提供される
会話時間を長くすることを導き得る。

【０００８】 本発明の第二の態様によれば、送信されるべき信号用の入力と第一及び第二の
出力とを有する分岐装置と、第一のアンテナを分岐装置の第一の出力に接続する
手段と、分岐装置の第二の出力に接続された電力増幅器と、第二のアンテナを電
力増幅器の出力に接続する手段と、閾値を超えるレベルでの信号の送信に対して
電力増幅器をオンに切り替え、閾値未満のレベルでの信号の送信に対して電力増
幅器をオフに切り替える手段とを有する、移動通信装置用の送信部が提供される
。

【０００９】 本発明の第三の態様によれば、上記定義された送信部と、受信部とを有し、該
受信部は、ミキサと、受信アンテナを該ミキサに接続する手段と、受信信号をダ
ウン・コンバートするための信号及び送信用信号をアップ・コンバートするため
の信号を提供するローカル発振器とを有する、移動通信装置用フロント・エンド
が提供される。

【００１０】 別の実施形態において、第一及び第二の送信アンテナは、パッチ・アンテナ、
埋め込みアンテナ、若しくは他の種類のアンテナ、を含み得る。分岐装置は、ス
イッチ若しくはスプリッタを含み得る。通信装置は、携帯電話、双方向ページャ
、パーソナル・ディジタル・アシスタンス、若しくは他の送信装置を含み得る。
携帯電話は、約８０デシベルの送信電力レンジを有する符号分割多重接続電話を
含み得る。電力増幅器は、３０デシベルの利得を提供し得ると共に、閾値は送信
電力レンジの最大送信値より約３０デシベル低い。電力増幅器は、利得Ｇを提供
し得ると共に、閾値は送信電力レンジの最大送信値からＧを引いたものより小さ
い。パワ・センサは、受信信号の電力レベルを感知し得ると共に、感知された電
力が値未満の時に電力増幅器をオンに切り替え、感知された電力が該値を超える
時に電力増幅器を非稼動にする制御信号を生成する。

【００１１】 ここで、本発明を添付図面を参照して、例示的に説明する。

【００１２】 詳細な説明において参照する図面において、複数の図を通じて同一の要素は同
じ参照番号で識別される。最初に、図１を参照する図１は、携帯通信装置１００
を示す。装置１００は、例えば、携帯電話、ワイヤレス・モデム、パーソナル・
ディジタル・アシスタント、双方向ページャ、又は、他のディジタル若しくはア
ナログ・ワイヤレス送信装置である。図１は、ワイヤレス・ネットワーク若しく
は別の通信装置と通信信号を送受信する装置１００のフロント・エンド・アーキ
テクチャを示す。

【００１３】 装置１００は、受信部１０２を有する。受信部は、信号を受信するためのアン
テナ１０４を有する。アンテナ１０４は、パッチ・アンテナ、埋め込みアンテナ
、若しくは他の有益なアンテナを含み得る。受信された信号は、ワイヤレス・ネ
ットワークを通じて、若しくは他の通信装置から直接送信された信号を含み得る
。一実施形態において、信号は、携帯電話によって受信され、受信された信号は
、無線周波数（ＲＦ）キャリア信号を含む。増幅器１０６は、受信された信号を
増幅する。増幅器１０６は、必要とされるより少ないノイズを有する受信された
信号の増幅を提供する低ノイズ増幅器を含むことが好ましい。

【００１４】 帯域通過フィルタ１０８は、増幅された信号をフィルタリングする。帯域通過
フィルタ１０８は、所望の信号帯域を通過させ、他の信号を拒絶する。帯域通過
フィルタ１０８の出力は、ミキサ１１０によって、装置１００のバック・エンド
へのライン１１４上に中間周波数（ＩＦ）信号を出力するために、ローカル発振
器１１２からの信号とミックスされる。ミキサ１１０は、所望周波数レンジに収
まる信号を生成するために、入力信号をダウン・コンバートする。ローカル発振
器１１２は、所望周波数レンジ（チューニング）の信号を供給するために調整可
能である。ライン１１４は、受信された信号から情報若しくはデータを取り出す
ために、受信された信号を処理する、装置１００のバック・エンドに接続されて
いる。

【００１５】 装置１００のフロント・エンドの送信部１２０は、送信用の中間周波数ＩＦ信
号を受信するライン１３０を有する。一実施形態において、ＩＦ信号は、位相直
交（Ｉ／Ｑ）オフセットされている。しかし、他の変調方法も採用され得る。フ
ィルタ１２９は、信号をクリーン・アップするために採用され得る。ＩＦ信号は
、ローカル発振器１１２からの信号とミックスするのに十分な振幅をＩＦ信号に
提供するために、電力制御若しくは利得制御増幅器１３２によって調整される。
ミキサ１１１は、ＩＦ信号を、所定の送信周波数レンジにおけるＲＦ信号にアッ
プ・コンバートする。ＩＦ信号は、正確な送信周波数を提供するために、ローカ
ル発振器信号とミックスされる。ミックスされた信号は、可変電力増幅器ドライ
バとも呼ばれ得る可変利得制御増幅器１３４によって調整される。

【００１６】 電力増幅器ドライバ１３４は、送信されるべき無線周波数から非所望周波数帯
域を除去するために採用される帯域通過フィルタ１３８に出力する。装置１００
のフロント・エンドの送信部１２０は、２つの分岐１２１及び１２２を有する。
有益なことに、本発明によれば、装置１００は、帯域通過フィルタ１３８の後の
送信された信号を分割することによって、２つの送信アンテナ１２６及び１２８
を実現する。送信アンテナ１２６及び１２８は、例えば、パッチ・アンテナ、埋
め込みアンテナ、若しくは他の有益なアンテナ種類、であり得る。各分岐１２１
若しくは１２２は、有効な送信電力レンジの一部を担う。特に有益な実施形態に
おいて、電力レンジは、パッチ・アンテナ１２６は常にオンで、送信電力がより
低い電力レンジを担当するように、分岐１２１及び１２２の間で分割される。従
って、アンテナ１２８は、オフにもなり、送信電力レンジのより高い部分が採用
された時にはオンにもなる。

【００１７】 アンテナ１２６及び１２８は、ブロック１４０で示されるスプリッタ若しくは
スイッチによって分割若しくは切り替えられる。一実施形態において、スイッチ
１４０は、単極双投接点（ＳＰＤＴ）スイッチを含む。送信電力を（閾値を超え
て）高める必要がある時、電力増幅器１３６は、パッチ・アンテナ１２８からの
送信を提供するように、稼動される。そうでなければ、パッチ・アンテナ１２６
が採用される。

【００１８】 本発明の説明のための一例において、装置１００として、携帯電話、特に符号
分割多重接続（ＣＤＭＡ）電話、が採用される。ＣＤＭＡ電話は、約８０ｄＢの
送信電力制御レンジを有し得る。これは、換言すると、オフ状態の電力増幅器１
３６を用いた動作の約５０ｄＢのレンジを与える。なぜなら、電力増幅器１３６
は、この例において、約３０ｄＢの利得を有するからである。電力増幅器１３６
及びパッチ・アンテナ１２８を有する分岐１２２は、高い出力信号レベル、例え
ば−４〜＋２６ｄＢｍ、のみで動作する。パッチ・アンテナ１２６を有する他方
の分岐１２１は、常にオンであり、従って−５４〜−４ｄＢｍで動作する。装置
１００が最大値若しくは最大送信出力より約３０ｄＢ低い以内の値で動かされる
時、分岐１２１及び１２２の両方が結ばれる。

【００１９】 図１を参照して説明したデュアル・パッチ・アンテナ・システムを提供するこ
とによって、携帯通信装置の電力節約が実現される。低電力送信の期間中、増幅
器１３６をシャット・ダウンすることによって、本発明は大幅な電力節約を可能
にする。例えば、会話時間は、最大で約４０％若しくはそれ以上向上され得る。
これは、バッテリ電力消費を低減し、バッテリ駆動装置をより長く動かし、よっ
て、バッテリ寿命を延ばし、バッテリ充電回数の低減を提供する。

【００２０】 図２を参照する。図２には、本発明の別の実施形態のブロック図が示されてい
る。電力増幅器１３６は、受信信号電力に応じてオン／オフが切り替えられる。
信号がアンテナ１０３（例えば、パッチ・アンテナ若しくは埋め込みアンテナな
ど）によって受信された時、パワ・センサ１６０が該信号の電力を判断するため
に採用される。該信号の電力が所定の閾値、例えば０〜−４ｄＢｍ、未満の場合
、パワ・センサ１６０は、イネーブル信号ＥＮを電力増幅器１３６に出力する。
このイネーブル信号は、アンテナ１２８を通じて高電力送信を提供するために、
電力増幅器１３６をオンにする。そうでなければ、電力増幅器１３６はディスエ
ーブル（ＤＩＳ）され、アンテナ１２６を通じた送信が実行される。パワ・セン
サ１６０は、専用ユニットでもよく、例えば携帯電話である装置１０１によって
提供されてもよい。電力増幅器１３６を制御する他の方法も採用され得る。例え
ば、電力増幅器１３６は、ユーザ若しくはプログラム装置によって手動でオン／
オフが切り替えられ得る。更に他の実施形態において、電力増幅器１３６の利得
は、オン／オフが切り替えられる能力に加えて、フィードバック若しくは制御信
号を用いて調整され得ることが考えられる。図３を参照すると、本発明の更に別
の実施形態のブロック図が示されている。電力増幅器１３６は、受信信号電力に
応じてオン／オフが切り替えられ得る。信号は、例えばパッチ・アンテナ若しく
は埋め込みアンテナである受信アンテナ１０４によって受信される。カプラ１３
７は、信号の電力が所定値、例えば０〜−４ｄＢｍ、未満の場合に、電力増幅器
１３７をオフに切り替えるために採用され、よってアンテナ１２６を通じて実行
されるべき送信を起こす電力増幅器１３６をディスエーブルさせる。そうでなけ
れば、カプラ１３７は、アンテナ１２８を通じた高電力送信を提供するために、
電力増幅器１３６をオンにする。送信電力は、受信された信号の電力に基づいて
決定される。カプラ１３７は、送信されるべき信号の電力レベルを感知し、それ
に応じて増幅器１３６をオン若しくはオフにする。電力増幅器１３６の利得は、
オン及びオフに切り替えられる能力に加えてフィードバック若しくは制御信号を
用いて調整され得ることも考えられる。

【００２１】 図４を参照する。図４は、本発明に係る送信装置２００の例示的斜視図である
。例えば携帯電話である送信機２００は、２以上の送信パッチ・アンテナ２０２
及び２０４を有する本発明に従って提供される。第一のパッチ・アンテナ２０２
は、低レベル信号、例えば−５４〜−４ｄＢｍ、を送信するために、常にオンで
ある。電力増幅器（図１参照）は、第二の送信アンテナ２０４に接続され、約３
０ｄＢの利得を含み得る。電力増幅器は、高電力信号、例えば−４〜＋２６ｄＢ
ｍ、を送信するためのみにオンにされる。受信パッチ・アンテナ２０６も含まれ
る。パッチ・アンテナは、プラスチック・シート若しくはカバーの下に設けられ
ることが好ましい。バッテリ２０８は、電力装置２００にインストールされる。

【００２２】 ２以上の送信パッチ・アンテナを採用する向上された送信効率を有する携帯電
話用の好ましい実施形態（説明目的であり、制限する意図ではない）について説
明したが、上記教えから当業者によって改良及び変形が為され得ることに注意。
例えば、フロント・エンドの送信部は、複数の送信ＲＦ信号レンジに分割された
複数のアンテナを有し得る。よって、添付の請求項によって輪郭が書かれた本発
明の範囲及び意図内で、開示された本発明の特定の実施形態における変更は為さ
れ得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２つの送信パッチ・アンテナを有する通信装置の一実施形態のフロント・エン
ド・アーキテクチャの概略ブロック図である。

【図２】 ２つの送信パッチ・アンテナと電力増幅器をＯＮ／ＯＦＦするパワ・センサと
を有する通信装置の別の実施形態のフロント・エンド・アーキテクチャの概略ブ
ロック図である。

【図３】 ２つの送信パッチ・アンテナと電力増幅器の出力における電力レベルを感知し
、電力増幅器をＯＮ／ＯＦＦするパワ・センサとを有する通信装置の更に別の実
施形態のフロント・エンド・アーキテクチャの概略ブロック図である。

【図４】 本発明の一実施形態に係る２つの送信パッチ・アンテナを有する携帯電話の斜
視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J047 AA00 AB13 FD01 5K067 AA43 BB04 DD44 EE02 GG08 KK03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信されるべき信号用の入力と第一及び第二の出力とを有す
   る分岐装置と、 該分岐装置の第一の出力に接続され、閾値未満の電力を有する信号を送信する
   第一の送信アンテナと、 前記分岐装置の第二の出力に接続され、送信されるべき信号に増幅を提供する
   電力増幅器と、 該電力増幅器の出力に接続された第二の送信アンテナとを有し、 前記電力増幅器は、該電力増幅器が前記閾値未満の電力を有する信号の送信に
   対してはオフに切り替えられ、該閾値を超える電力で送信される信号を増幅させ
   るためにオンに切り替えられる、ように制御されることを特徴とする移動通信装
   置
2. 【請求項２】 符号分割多重接続電話であることを特徴とする請求項１記載
   の移動通信装置。
3. 【請求項３】 約８０ｄＢの送信電力レンジを有することを特徴とする請求
   項２記載の移動通信装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の移動通信装置であって、 前記電力増幅器は、約３０ｄＢの利得を提供し、 前記閾値は、最大送信電力値より約３０ｄＢ低い、ことを特徴とする装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の移動通信装置であって、 前記電力増幅器は、利得Ｇを提供し、 前記閾値は、最大電力値よりＧｄＢ低い、ことを特徴とする装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の移動通信装置であって、 受信信号の電力レベルを感知し、感知された電力レベルが所定値未満の場合に
   前記電力増幅器をオンに切り替え、感知された電力が所定レベルを超える場合に
   オフに切り替えるための制御信号を出力するパワ・センサを更に有することを特
   徴とする装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の移動通信装置であって、 前記電力増幅器の出力における電力レベルを感知し、感知された電力が値未満
   の場合に前記電力増幅器をオフに切り替え、感知された電力が前記値を超える場
   合に前記電力増幅器をオンに切り替えるカプラを更に有することを特徴とする装
   置。
8. 【請求項８】 送信されるべき信号用の入力と第一及び第二の出力とを有す
   る分岐装置と、 第一のアンテナを該分岐装置の第一の出力に接続する手段と、 前記分岐装置の第二の出力に接続された電力増幅器と、 第二のアンテナを該電力増幅器の出力に接続する手段と、 閾値を超えるレベルでの信号の送信に対して前記電力増幅器をオンに切り替え
   、閾値未満のレベルでの信号の送信に対してオフに切り替える手段とを有するこ
   とを特徴とする移動通信装置用送信部。
9. 【請求項９】 請求項８記載の送信部と、受信部とを有し、 該受信部は、 ミキサと、 受信アンテナを該ミキサに接続する手段と、 受信信号をダウン・コンバートするための信号及び送信用信号をアップ・コン
   バートするための信号を提供するローカル発振器とを有することを特徴とする移
   動通信装置用フロント・エンド。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のフロント・エンドを有することを特徴とす
    る移動通信装置。