JP2005236927A - 多帯域型携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】 多帯域型携帯電話機において、電力増幅器の負バイアス電圧や駆動用回路等の障害時における電力増幅器の発熱を防止し、安全性を向上する。
【解決手段】 開示される多帯域型携帯電話機は、複数の使用帯域に対応する電力増幅器３１，３２と、各電力増幅器に負バイアス電圧を供給する負電圧発生回路３３と、各電力増幅器と電源間に接続され、常時はその入力を抵抗３６，３７を介して電源にプルアップされてオフに制御されるＰチャネルＦＥＴ３４，３５と、複数の使用帯域に対応する帯域信号２１，２２によってオンになって対応する各ＰチャネルＦＥＴ３４，３６をオンに制御するＮチャネルＦＥＴ３８，３９とを備えた多帯域型携帯電話機において、各ＮチャネルＦＥＴと接地間に接続され、負電圧発生回路から負バイアス電圧が発生しないときオンになって各ＮチャネルＦＥＴ３８，３９をオフに制御するＮチャネルＪＦＥＴ４４，４５を設けたものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、送信電力を増幅するための電力増幅器を含む無線回路増幅部において、電力増幅器やその周辺回路に故障等が発生した場合に、電力増幅器の発熱を防止して装置の安全性を確保することが可能な、多帯域型携帯電話機に関する。

従来の多帯域型携帯電話機においては、電力増幅器およびその周辺回路に故障が発生した場合に、これを検出するための手段がなく、そのため、電力増幅器に過大電流が流れて発熱等の障害を発生する可能性が高かった。
図３は、従来の多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の構成を例示したものであって、電池１と、送信制御回路２と、無線回路増幅部３とからなる概略構成が示されている。

電池１は、多帯域型携帯電話機の全体の回路に動作用電圧（正電圧）を供給する。送信制御回路２は、多帯域携帯電話機がデュアルモード端末である場合の第１の使用帯域または第２の使用帯域に対応して、それぞれ帯域信号２１または帯域信号２２を出力する。無線回路増幅部３は、帯域信号２１または帯域信号２２の出力に応じて、電力増幅器３１または電力増幅器３２が動作することによって、図示されないアンテナ結合回路を介して、アンテナに第１の使用帯域または第２の使用帯域の送信電力を供給する。

以下、図３を参照して、従来の多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の構成を説明する。
電力増幅器３１と電力増幅器３２は、負電圧発生回路３３から正常動作上必要な負バイアス電圧を供給されるとともに、電池１からの電流を、それぞれＰチャネルＦＥＴ３４またはＰチャネルＦＥＴ３５を介して受けるように構成されている。
さらに、ＰチャネルＦＥＴ３４のゲートとＰチャネルＦＥＴ３５のゲートには、それぞれ抵抗３６，抵抗３７を介して電池１からの電圧が与えられるとともに、それぞれＮチャネルＦＥＴ３８またはＮチャネルＦＥＴ３９を介して、それぞれ帯域信号２１または帯域信号２２を供給されるように構成されている。

次に、図３を参照して、従来の多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の動作を説明する。
電池１から送信制御回路２と無線回路増幅部３に電圧が供給されると、ＰチャネルＦＥＴ３４とＰチャネルＦＥＴ３５は、抵抗３６，抵抗３７を経てゲートに正電圧を供給されることによって、通常はオフとなっている。
送信制御回路２は、通常は帯域信号２１と帯域信号２２にロウレベルを出力しているが、多帯域携帯電話機がデュアルモード端末である場合の第１の帯域使用状態では、帯域信号２１にハイレベルを出力し、第２の帯域使用状態では、帯域信号２２にハイレベルを出力する。
ここで、帯域信号２１は、デュアルモード端末における第１の帯域の送信バースト信号であり、帯域信号２２は、デュアルモード端末における第２の帯域の送信バースト信号である。

いま、第１の帯域使用時であって、帯域信号２１がハイレベルの状態では、ＮチャネルＦＥＴ３８がオンになることによって、ＰチャネルＦＥＴ３４のゲートはロウレベルとなるので、ＰチャネルＦＥＴ３４がオンして、電力増幅器３１に電源が供給されて動作状態となる。
一方、第２の帯域使用時であって、帯域信号２２がハイレベルの状態では、ＮチャネルＦＥＴ３９がオンになることによって、ＰチャネルＦＥＴ３５のゲートはロウレベルとなるので、ＰチャネルＦＥＴ３５がオンして、電力増幅器３２に電源が供給されて動作状態となる。

このように、従来の多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路では、負電圧発生回路３３から電力増幅器３１および電力増幅器３２を正常に動作させるために必要な負バイアス電圧が供給されなくなったり、または帯域信号によって電力増幅器３１または電力増幅器３２を動作させる回路に障害が発生したような場合には、電力増幅器３１または電力増幅器３２に過大な電流が流れて発熱等の障害を発生する恐れがあった。

これに対して、特許文献１においては、ノーマリオン型静電誘導トランジスタを備えて負荷をスイッチング駆動する駆動手段と、この駆動手段をスイッチング駆動時の過熱状態から保護するための過熱保護手段とを備えた半導体装置が開示されている。
また、特許文献２においては、送信機電力増幅器に接続され、送信制御信号に応答して送信機電力増幅器による送信を制御するように適合された直列トランジスタＶ１および、負バイアスを送信機電力増幅器に供給するための負バイアス生成手段とを有し、負バイアス生成手段が直列トランジスタの抵抗を削減するように直列トランジスタのゲートに印可される電圧を増加させるためにも用いられる小型無線送受信機において、負バイアス生成手段が、直列トランジスタＶ１のゲートに接続される第２のトランジスタＶ2 と、送信制御信号をゲートに受信するように適合された第３のトランジスタＶ３と、第２および第３のトランジスタの間に接続されたキヤパシタと、キヤパシタおよび第２のトランジスタＶ２と接地間に接続されたダイオード手段を有することが開示されている。

さらに、本出願人の先の出願（特願２００３−１６５２０６）に記載した技術においては、電力増幅器に負バイアス電圧を供給するための負電圧発生回路から負バイアス電圧が出力されないとき、負電圧の不存在を検出してオフとなるＮチャネルＦＥＴと、ＮチャネルＦＥＴがオフになったときオフになる第１のＰチャネルＦＥＴとによって、電源と電力増幅器の間に設けられた第２のＰチャネルＦＥＴに対する制御信号の供給を停止して電力増幅器を保護するとともに、電源と第２のＰチャネルＦＥＴとの間にヒューズを挿入して電力増幅器の電流が過大になったとき電源を遮断するようにしている。
特開平１０−２００３８７ 特表２００２−５３９７０９

従来の単一帯域型携帯電話機においては、電力増幅器に負バイアス電圧を供給するための負電圧発生回路から負電圧が発生しないとき、これを検出して電力増幅器を保護する回路は知られているが、回路構成が複雑である。さらに、多帯域型携帯電話機の場合に、このような保護を行うことが可能な回路方式は知られていない。
また、携帯電話機において、電力増幅器の電流が過大になったとき、ヒューズによって電源を遮断して電力増幅器を保護することは知られているが、過電流に基づく電力増幅器の発熱を検出して電力増幅器の電流を制限することによって、より高精度に電力増幅器を保護する回路については知られていない。

この発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、多帯域型携帯電話機の場合に、電力増幅器に負バイアス電圧を供給するための負電圧発生回路から負電圧が発生しないとき、簡単な回路でこれを検出して電力増幅器を保護するとともに、過電流に基づく電力増幅器の発熱状態を検出して電力増幅器の電流を制限することによって、高精度に電力増幅器の保護を行うことが可能な、多帯域型携帯電話機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は多帯域型携帯電話機に係り、複数の使用帯域に対応して設けられた複数個の電力増幅手段と、複数個の電力増幅手段にそれぞれ負バイアス電圧を供給する負電圧発生手段と、上記各電力増幅手段と電源間に接続され、常時はその入力をそれぞれ第１の抵抗を介して電源にプルアップされることによってオフ状態に制御されている複数個の第１のスイッチング手段と、上記複数の使用帯域に対応するそれぞれの帯域信号によってオンになって対応する上記各第１のスイッチング手段をオン状態に制御する複数個の第２のスイッチング手段とを備えた多帯域型携帯電話機において、上記各第２のスイッチング手段と接地間に接続され、上記負電圧発生手段から負バイアス電圧が発生しないときオンになって上記各第２のスイッチング手段をそれぞれオフ状態に制御する複数個の第３のスイッチング手段を設けたことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の多帯域型携帯電話機に係り、上記第３のスイッチング手段が、上記負バイアス電圧が０のとき、各帯域信号に直列に挿入された第２の抵抗を経て所定以上の電流を流すことによって、上記第２のスイッチング手段をオフ状態に制御することを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の多帯域型携帯電話機に係り、上記各第１のスイッチング手段がＰチャネルＦＥＴからなり、上記各第２のスイッチング手段がＮチャネルＦＥＴからなり、上記各第３のスイッチング手段がＮチャネルＪＦＥＴからなることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載の多帯域型携帯電話機に係り、上記各第１の抵抗に対して、対応する電力増幅器の近傍の温度が上昇したとき抵抗値が減少する可変抵抗素子を並列に接続したことを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の多帯域型携帯電話機に係り、上記可変抵抗素子がサーミスタであることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一記載の多帯域型携帯電話機に係り、上記複数の帯域が、多帯域型携帯電話機がデュアルモード端末である場合の２帯域からなることを特徴としている。

本発明の多帯域型携帯電話機によれば、複数の帯域に対応する各電力増幅器に負バイアス電圧を供給する負電圧発生回路の負電圧が発生しなくなった場合に、この状態を検出することによって、それぞれの電力増幅器を不動作にして送信停止状態に保つので、電力増幅器の発熱を防止して安全性を向上することができる。
また、負バイアス電圧の変化や回路的障害等に基づいて各電力増幅器の電流が増大して異状発熱した場合に、それぞれの電力増幅器近傍の温度の検出結果に基づいて、電源からそれぞれの電力増幅器に供給される電流を制限するので、電力増幅器の発熱を抑制して安全性を確保することができる。

複数の使用帯域に対応して設けられた複数個の電力増幅手段と、複数個の電力増幅手段にそれぞれ負バイアス電圧を供給する負電圧発生手段と、各電力増幅手段と電源間に接続され、常時はその入力をそれぞれ第１の抵抗を介して電源にプルアップされることによってオフ状態に制御されている複数個の第１のスイッチング手段と、複数の使用帯域に対応するそれぞれの帯域信号によってオンになって対応する各第１のスイッチング手段をオン状態に制御する複数個の第２のスイッチング手段とを備えた多帯域型携帯電話機において、各第２のスイッチング手段と接地間に接続され、負電圧発生手段から負バイアス電圧が発生しないときオンになって各第２のスイッチング手段をオフ状態に制御する複数個の第３のスイッチング手段を設ける。

図１は、本発明の一実施例である多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の構成を示す回路図、図２は、送信制御回路の構成を示す回路図である。
この例の多帯域型携帯電話機の電力増幅器およびその周辺回路は、図１に示すように、電池１と、送信制御回路２と、無線回路増幅部３とから概略構成されている。

電池１は、多帯域型携帯電話機の全体の回路に動作用電圧（正電圧）を供給する。送信制御回路２は、デュアルモード端末である多帯域携帯電話機における、第１の使用帯域または第２の使用帯域に対応して、帯域信号２１または帯域信号２２を出力する。無線回路増幅部３は、帯域信号２１または帯域信号２２の出力に応じて、電力増幅器３１または電力増幅器３２が動作することによって、図示されないアンテナ結合回路を介して、アンテナに第１の使用帯域または第２の使用帯域の送信電力を供給する。

以下、図１を参照して、この例の多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の構成を説明する。
電力増幅器３１と電力増幅器３２は、負電圧発生回路３３から正常動作上必要な負バイアス電圧を供給されるとともに、電池１からの電流を、それぞれＰチャネルＦＥＴ３４またはＰチャネルＦＥＴ３５を介して受けるように構成されている。
また、ＰチャネルＦＥＴ３４のゲートとＰチャネルＦＥＴ３５のゲートには、それぞれ並列接続された抵抗３６とサーミスタ４０，抵抗３７とサーミスタ４１を介して電池１からの電圧が与えられるとともに、それぞれ直列接続された抵抗４２とＮチャネルＦＥＴ３８，抵抗４３とＮチャネルＦＥＴ３９を介して、それぞれ帯域信号２１または帯域信号２２を供給されるように構成されている。なお、サーミスタ４０，４１は、それぞれ電力増幅器３１，３２の近傍に配置されているものとする。
さらに、抵抗４２とＮチャネルＦＥＴ３８のゲートとの接続点と接地間には、ゲートを負電圧発生回路３３に接続されたＮチャネルＪＦＥＴ４４が接続され、抵抗４３とＮチャネルＦＥＴ３９のゲートとの接続点と接地間には、ゲートを負電圧発生回路３３に接続されたＮチャネルＪＦＥＴ４５が接続されている。

送信制御回路２は、図２に示すように、ＮチャネルＦＥＴ２３とＰチャネルＦＥＴ２４とからなるＣ−ＭＯＳ出力回路２５と、ＮチャネルＦＥＴ２６とＰチャネルＦＥＴ２７とからなるＣ−ＭＯＳ出力回路２８とを有している。
そして、第１の使用帯域に対応して図示されないＣＰＵから、オフ時ロウレベルとなり、オン時ハイレベルとなる制御信号がＣ−ＭＯＳ出力回路２５に与えられたときは、制御信号のオン時ハイレベルとなり制御信号のオフ時ロウレベルとなる帯域信号２１を出力する。また、第２の使用帯域に対応して同じ制御信号がＣ−ＭＯＳ出力回路２８に与えられたときは、制御信号のオン時ハイレベルとなり制御信号のオフ時ロウレベルとなる帯域信号２２を出力する。
帯域信号２１は、デュアルモード端末である場合の多帯域型携帯電話機の第１の帯域の送信バースト信号であり、帯域信号２２は、デュアルモード端末である場合の多帯域型携帯電話機の第２の帯域の送信バースト信号である。

次に、図１，図２を参照して、この例の多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の動作を説明する。
電池１から送信制御回路２と無線回路増幅部３に電圧が供給されると、ＰチャネルＦＥＴ３４とＰチャネルＦＥＴ３５は、抵抗３６，抵抗３７から正電圧を供給されることによってオフとなる。サーミスタ４０，４１は、通常は高抵抗であって、この場合の動作には殆ど影響を与えない。
送信制御回路２は、通常は帯域信号２１と帯域信号２２にロウレベルを出力しているが、多帯域携帯電話機がデュアルモード端末である場合の第１の帯域使用状態では、帯域信号２１にハイレベルを出力し、デュアルモード端末の第２の帯域使用状態では、帯域信号２２にハイレベルを出力する。

いま、負電圧発生回路３３が正常に負バイアス電圧を発生しているものとする。この状態では、ＮチャネルＪＦＥＴ４４とＮチャネルＪＦＥＴ４５は、ともにオンしていない。 第１の帯域使用時であって、帯域信号２１がハイレベルの状態では、ＮチャネルＦＥＴ３８がオンになることによって、ＰチャネルＦＥＴ３４のゲートはロウレベルとなるので、ＰチャネルＦＥＴ３４がオンし、従って、電力増幅器３１は電源が供給されて動作状態となる。
一方、第２の帯域使用時であって、帯域信号２２がハイレベルの状態では、ＮチャネルＦＥＴ３９がオンになることによって、ＰチャネルＦＥＴ３５のゲートはロウレベルとなるので、ＰチャネルＦＥＴ３５がオンし、従って、電力増幅器３２は電源が供給されて動作状態となる。
以上の動作は、図３に示された従来の多帯域型携帯電話機の場合と同様である。

負電圧発生回路３３から負バイアス電圧が発生しない場合には、ＮチャネルＪＦＥＴ４４とＮチャネルＪＦＥＴ４５がオンとなるため、抵抗４２とＮチャネルＦＥＴ３８の接続点および抵抗４３とＮチャネルＦＥＴ３９の接続点は接地状態となって、帯域信号２１と帯域信号２２は、それぞれＮチャネルＦＥＴ３８，ＮチャネルＦＥＴ３９のゲートに伝達されず、ＮチャネルＦＥＴ３８，ＮチャネルＦＥＴ３９はオフ状態となる。従って、ＰチャネルＦＥＴ３４，ＰチャネルＦＥＴ３５がオフとなるため、電力増幅器３１，電力増幅器３２は不動作となり、送信停止状態に保たれるので、電力増幅器の発熱を防止し、安全性を向上することができる。
この場合に、負バイアス電圧の変化を確実に検出して、帯域信号２１，帯域信号２２がＮチャネルＦＥＴ３８，ＮチャネルＦＥＴ３９のゲートに伝達されないようにするためには、ゲート電圧が０の状態でも十分大きな電流を流すことが可能な、ＮチャネルＪ（ジャンクション）ＦＥＴ４４，４５を用いることが必要である。

また、電力増幅器３１，電力増幅器３２が異状発熱した場合には、電力増幅器３１，電力増幅器３２の近傍にそれぞれ配置されているサーミスタ４０，サーミスタ４１の抵抗値が温度上昇に基づいて減少するため、それぞれＰチャネルＦＥＴ３４，ＰチャネルＦＥＴ３５のゲートがプルアップされるので、それぞれ電力増幅器３１，電力増幅器３２の電流が逓減されて発熱が減少し、安全性が確保される。
このような、電力増幅器３１，電力増幅器３２の異状発熱は、電力増幅器自体の故障や、なんらかの原因によって、例えば負電圧発生回路３３からの負バイアス電圧が低下したり、または、ＮチャネルＦＥＴ３８とＰチャネルＦＥＴ３４間またはＮチャネルＦＥＴ３９とＰチャネルＦＥＴ３５間に回路的障害が発生したために、ＰチャネルＦＥＴ３４，ＰチャネルＦＥＴ３５のゲート電圧が低下して、電力増幅器３１，電力増幅器３２の電流が増大したような場合に発生することが考えられる。

このように、この例の多帯域型携帯電話機では、電力増幅器３１，電力増幅器３２に負バイアス電圧を供給する負電圧発生回路３３の負電圧が発生しなくなった場合に、この状態を検出することによって、電力増幅器３１，電力増幅器３２を不動作にして送信停止状態に保つので、電力増幅器の発熱を防止し、安全性を向上することができる。
また、回路的障害等に基づく電力増幅器３１，電力増幅器３２の電流の増大によって、電力増幅器３１，電力増幅器３２が異状発熱した場合に、電力増幅器３１，電力増幅器３２の近傍の温度上昇の検出結果に基づいて、電源から電力増幅器３１，電力増幅器３２に電流を供給するＰチャネルＦＥＴ３４，ＰチャネルＦＥＴ３５のゲート電圧をプルアップするので、電力増幅器３１，電力増幅器３２の電流が逓減されて安全性が確保される。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、実施例においては、多帯域型携帯電話機がデュアルモード端末であって、第１の帯域と第２の帯域とを有する場合について説明したが、この場合に限るものではなく、例えば３帯域またはそれ以上等、さらに多数の帯域を有する場合であってもよい。

この発明の多帯域型携帯電話機における、複数の使用帯域に対応する電力増幅器の負バイアス電圧の欠落および異状発熱に対する保護方法は、携帯電話機に限らず、複数の使用チャネルを有する各種情報機器にも利用することが可能である。

本発明の一実施例である多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の構成を示す回路図である。 送信制御回路の構成を示す回路図である 従来の多帯域型携帯電話機における、電力増幅器およびその周辺回路の構成を例示する回路図である。

符号の説明

１ 電池
２ 送信制御回路
２１，２２ 帯域信号
３ 無線回路増幅部
３１，３２ 電力増幅器（電力増幅手段）
３３ 負電圧発生回路（負電圧発生手段）
３４，３５ ＰチャネルＦＥＴ（第１のスイッチング手段）
３８，３９ ＮチャネルＦＥＴ（第２のスイッチング手段）
４０，４１ サーミスタ（可変抵抗素子）
４４，４５ ＮチャネルＪＦＥＴ（第３のスイッチング手段）
３６，３７ 抵抗（第１の抵抗）
４２，４３ 抵抗（第２の抵抗）

Claims (6)

1. 複数の使用帯域に対応して設けられた複数個の電力増幅手段と、
   前記複数個の電力増幅手段にそれぞれ負バイアス電圧を供給する負電圧発生手段と、
   前記各電力増幅手段と電源間に接続され、常時はその入力をそれぞれ第１の抵抗を介して電源にプルアップされることによってオフ状態に制御されている複数個の第１のスイッチング手段と、
   前記複数の使用帯域に対応するそれぞれの帯域信号によってオンになって対応する前記各第１のスイッチング手段をオン状態に制御する複数個の第２のスイッチング手段とを備えた多帯域型携帯電話機において、
   前記各第２のスイッチング手段と接地間に接続され、前記負電圧発生手段から負バイアス電圧が発生しないときオンになって前記各第２のスイッチング手段をそれぞれオフ状態に制御する複数個の第３のスイッチング手段を設けたことを特徴とする多帯域型携帯電話機。
2. 前記第３のスイッチング手段が、前記負バイアス電圧が０のとき、各帯域信号に直列に挿入された第２の抵抗を経て所定以上の電流を流すことによって、前記第２のスイッチング手段をオフ状態に制御することを特徴とする請求項１記載の多帯域型携帯電話機。
3. 前記各第１のスイッチング手段がＰチャネルＦＥＴからなり、前記各第２のスイッチング手段がＮチャネルＦＥＴからなり、前記各第３のスイッチング手段がＮチャネルＪＦＥＴからなることを特徴とする請求項１または２記載の多帯域型帯電話機。
4. 前記各第１の抵抗に対して、対応する電力増幅器の近傍の温度が上昇したとき抵抗値が減少する可変抵抗素子を並列に接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の多帯域型携帯電話機。
5. 前記可変抵抗素子がサーミスタであることを特徴とする請求項４記載の多帯域型携帯電話機。
6. 前記複数の帯域が、多帯域型携帯電話機がデュアルモード端末である場合の２帯域からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の多帯域型携帯電話機。

Images