JP2011135539A - Portable communication terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯通信端末に関し、特に2つの周波数帯域の信号による3次相互変調歪のGPS機能への影響の抑制に関する。 The present invention relates to a mobile communication terminal, and more particularly to suppression of the influence on the GPS function of third-order intermodulation distortion caused by signals in two frequency bands.
携帯通信端末においては、複数の周波数帯の中から1の周波数帯を選択して通信を実行しながら、GPS機能を実行したりすることがある。しかし、通信に使用している周波数帯によっては、3次相互変調歪(IM3(3rd order Inter Modulation)と略されることもある)による妨害を受けてしまいGPS機能による測位を正確に実行できなくなる可能性がある。3次相互変調歪とは、2つの周波数帯の信号をローノイズアンプなどの増幅器でほぼ同時に増幅した場合に発生するものである。例えば、2つの周波数帯の信号の一方の周波数をf1、他方の周波数をf2とすると、一方の2倍の周波数と、他方の周波数との差分から求まる周波数帯に所謂3次相互変調歪と呼称される歪成分が発生する。即ち、2f1−f2と、2f2−f1で示される周波数帯に3次相互変調歪が発生することになる。なお、増幅器が理想的なものであった場合には3次相互変調歪は発生しないが、現実においては、理想的な増幅器はなく、基本的に3次相互変調歪は発生する。 In a mobile communication terminal, a GPS function may be executed while performing communication by selecting one frequency band from a plurality of frequency bands. However, depending on the frequency band used for communication, the GPS function cannot be used for accurate positioning due to interference from third-order intermodulation distortion (sometimes abbreviated as IM3 (3rd order Inter Modulation)). there is a possibility. Third-order intermodulation distortion is generated when signals in two frequency bands are amplified almost simultaneously by an amplifier such as a low noise amplifier. For example, if one frequency of signals in two frequency bands is f1, and the other frequency is f2, the so-called third-order intermodulation distortion is called a frequency band obtained from the difference between the double frequency of the one and the other frequency. Distortion component is generated. That is, third-order intermodulation distortion occurs in the frequency bands indicated by 2f1-f2 and 2f2-f1. Note that when the amplifier is ideal, third-order intermodulation distortion does not occur. However, in reality, there is no ideal amplifier and basically third-order intermodulation distortion occurs.
通常、携帯通信端末においては、アンテナで信号を受信した場合に、フィルタにより所望帯域以外の信号を落とした後、ローノイズアンプによる増幅を行なう。このとき、フィルタで不要な信号を落としきれなかった場合であって、二つの周波数帯の信号があるときに、3次相互変調歪が発生する。
具体的な事例で言うと、例えば携帯通信端末がPCS帯とAWS帯との両方での通信が可能であるとする。このとき、携帯通信端末がPCS帯で信号を基地局に送信しつつ、妨害波としてAWS帯の信号を別の他の通信端末から受信することがある。あるいは、携帯通信端末がAWS帯で信号を基地局に送信しつつ、妨害波としてPCS帯の信号を別の他の通信端末から受信することもある。
Usually, in a mobile communication terminal, when a signal is received by an antenna, a signal other than a desired band is dropped by a filter and then amplified by a low noise amplifier. At this time, when the unnecessary signal cannot be dropped by the filter and there are signals in two frequency bands, third-order intermodulation distortion occurs.
As a specific example, for example, it is assumed that the mobile communication terminal can communicate in both the PCS band and the AWS band. At this time, the mobile communication terminal may receive a signal in the AWS band from another communication terminal as an interference wave while transmitting a signal to the base station in the PCS band. Alternatively, a mobile communication terminal may receive a signal in the PCS band from another communication terminal as an interference wave while transmitting a signal to the base station in the AWS band.
すると、自端末が送信した信号と、他の形態通信端末が送信した信号とを、自端末のアンテナで受信するという状態が発生する。すると、フィルタにより、この2つの信号を落としきれていなかった場合に、ローノイズアンプによる増幅時に3次相互変調歪が発生する。
図7に示すように、PCS帯は1.9GHz帯を、AWS帯は1.7GHz帯を用いており、両者の信号をローノイズアンプで増幅した場合、1.5GHz帯と、2.1GHz帯に3次相互変調歪が現れる。
Then, a state occurs in which a signal transmitted from the terminal itself and a signal transmitted from another form communication terminal are received by the antenna of the terminal itself. Then, when the two signals are not completely dropped by the filter, third-order intermodulation distortion occurs during amplification by the low noise amplifier.
As shown in FIG. 7, the 1.9 GHz band is used for the PCS band and the 1.7 GHz band is used for the AWS band. When both signals are amplified by a low noise amplifier, the 1.5 GHz band and the 2.1 GHz band are used. Third-order intermodulation distortion appears.
携帯通信端末がGPS機能を備えていた場合に、アンテナでGPS衛星からの信号を受信してフィルタリングした後に、ローノイズアンプによる信号の増幅を行なうが、このときに発生する3次相互変調歪の一方がノイズとなって、GPS衛星からの信号の復調を妨げることがある。GPSで使用されている周波数帯が1.5GHz帯であるからである。
このため、GPS用に設けられるローノイズアンプの3次相互変調歪に対する歪特性を良好なものとする、即ち、3次相互変調歪がなるべく発生しないようにする必要があるが、そのためには、ローノイズアンプの3次インターセプトポイント(以下、IP3(3rd order Intercept Point)という)を高める必要がある。IP3を高めることにより、3次相互変調歪の発生レベルを誤差の範囲として無視できるレベルにまで抑制できるからである。
When a mobile communication terminal has a GPS function, a signal from a GPS satellite is received and filtered by an antenna and then amplified by a low noise amplifier. One of the third-order intermodulation distortions generated at this time May become noise and interfere with demodulation of signals from GPS satellites. This is because the frequency band used in GPS is the 1.5 GHz band.
For this reason, it is necessary to improve the distortion characteristics with respect to the third-order intermodulation distortion of the low-noise amplifier provided for the GPS, that is, to prevent the third-order intermodulation distortion as much as possible. It is necessary to increase the third-order intercept point (hereinafter referred to as IP3 (3rd order Intercept Point)) of the amplifier. This is because by increasing IP3, the generation level of the third-order intermodulation distortion can be suppressed to a level that can be ignored as the error range.
図8は従来からも用いられているGPS用のローノイズアンプを示す回路図であるが、IP3を高くするには、図8に示すコレクタ電流ICを増加させれば良いということが一般に知られている。
特許文献1は、自端末が高出力で信号を送信する場合にIP3を高める技術を開示している。
Although FIG. 8 is a circuit diagram showing a low-noise amplifier for GPS which is also conventionally used to increase the IP3, it is generally known that it is sufficient to increase the collector current I C of FIG. 8 ing.
ところで、携帯通信端末としては、PCS帯で信号を送信中にいつAWS帯の信号を妨害波として受信するか、あるいはAWS帯で信号を送信中にいつPCS帯の信号を妨害波として受信するか予測不可能であるため、コレクタ電流ICは常時高く保っておきたい。しかしながら、コレクタ電流ICを増加させることは、ローノイズアンプにおける消費電流が増加することになるため、携帯通信端末のように内部電源で長時間動作することが望まれる機器では望ましくない。 By the way, as a mobile communication terminal, when receiving a signal in the AWS band as an interference wave while transmitting a signal in the PCS band, or when receiving a signal in the PCS band as an interference wave while transmitting a signal in the AWS band Since it is unpredictable, it is desirable to keep the collector current I C always high. However, increasing the collector current I C, because that would current consumption in the low noise amplifier increases, undesirable in devices where it is desirable to operate a long time in the internal power supply such as a mobile communication terminal.
そこで、本発明においては、GPS用のローノイズアンプにおける消費電流を抑制するとともに、AWS帯の信号と、PCS帯の信号とによって発生する3次相互変調歪の影響を抑制できる携帯通信端末を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a portable communication terminal that can suppress the current consumption in a low-noise amplifier for GPS and suppress the influence of third-order intermodulation distortion generated by an AWS band signal and a PCS band signal. For the purpose.
上記課題を解決するため、本発明は、GPS(Global Positioning System)機能と、AWS(Advanced Wireless Services)帯で通信を実行する機能と、PCS(Personal Communication Service)帯で通信を実行する機能とを備える携帯通信端末であって、アンテナと、前記アンテナから出力された信号を増幅して出力する増幅器と、自端末が前記AWS帯の複数あるチャンネルのうちの所定のチャンネルで通信中であり、その所定のチャンネルの周波数帯の信号と前記PCS帯の信号とが前記増幅器で増幅されることにより発生する3次相互変調歪が、前記GPS帯と重複するまたは近傍に発生するものとなる場合であり、且つ、その送信電力が所定の電力値よりも高い場合に、前記増幅器の3次インターセプトポイント(3rd order Intercept Point)を高くする制御を実行する制御部とを備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention has a GPS (Global Positioning System) function, a function for executing communication in the AWS (Advanced Wireless Services) band, and a function for executing communication in the PCS (Personal Communication Service) band. A mobile communication terminal comprising an antenna, an amplifier that amplifies and outputs a signal output from the antenna, and the terminal is communicating on a predetermined channel among the plurality of channels in the AWS band, This is a case where the third-order intermodulation distortion generated by the amplification of the signal in the frequency band of the predetermined channel and the signal in the PCS band by the amplifier overlaps or occurs in the vicinity of the GPS band. And a control unit that executes control to increase the third-order intercept point of the amplifier when the transmission power is higher than a predetermined power value. It is characterized by.
上述のような構成によって、本発明に係る携帯通信端末では、GPS用の増幅器における消費電流を抑制するとともに、AWS帯の信号と、PCS帯の信号とが増幅器により増幅されることによって発生する3次相互変調歪の影響を抑制することができる。 With the configuration as described above, the mobile communication terminal according to the present invention suppresses current consumption in the amplifier for GPS and is generated when the AWS band signal and the PCS band signal are amplified by the amplifier. The influence of the next intermodulation distortion can be suppressed.
以下、本発明に係る携帯通信端末の一実施形態である携帯電話機について図面を用いて説明する。
<実施の形態>
<構成>
図1に示すように携帯電話機100は、アンテナ110と、アンテナ111と、スイッチ120と、PCS帯通信回路130と、送信用パワーアンプ131と、Cellular帯通信回路140と、AWS帯通信回路150と、送信用パワーアンプ151と、CPU160と、フィルタ170と、フィルタ171と、ローノイズアンプ180と、復調回路190とを含んで構成される。
Hereinafter, a mobile phone which is an embodiment of a mobile communication terminal according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment>
<Configuration>
As shown in FIG. 1, a
スイッチ120は、CPU160からの指示に従い、アンテナ111と各通信回路との接続状態を切り替える機能を有する。図1では、アンテナ111とAWS帯通信回路150とが接続されている状態を示している。
PCS帯通信回路130は、従来からあるPCS帯で通信を実行する機能を有する通信回路と同等のものであり、送信用パワーアンプ131を含み、CPU160からの指示に従って、アンテナ111を介して、PCS帯で基地局などの外部機器と通信を実行する機能を有する。具体的には、CPU160から伝達された信号を変調して、送信用パワーアンプ131で増幅し、アンテナ111から送信する機能と、アンテナ111で受信した信号をフィルタリングした後に復調し、復調した信号をCPU160に伝達する機能を有する。
The
The PCS
ここでいうPCS帯は、上り1850MHz〜1910MHz、下り1930MHz〜1990MHzの広帯域PCS帯をいう。また、PCS帯におけるチャンネルは、1チャンネル毎に0.05MHz増加するように設定されている。つまり、PCS帯の上りの25チャンネルの周波数は1851.25MHz、26チャンネルの周波数は1851.30MHz、・・・、1174チャンネルの周波数は1908.70MHz、1175チャンネルの周波数は1908.75MHzとなっている。また、PCS帯の下りの25チャンネルの周波数は1931.25MHz、26チャンネルの周波数は1931.30MHz、・・・、1174チャンネルの周波数は1988.70MHz、1175チャンネルの周波数は1988.75MHzとなっている。なお、実際には、通信には隣接する周波数同士の帯域幅の重複が発生しないよう25チャンネル刻みのチャンネルが使用される。 The PCS band here refers to a broadband PCS band of 1850 MHz to 1910 MHz upstream and 1930 MHz to 1990 MHz downstream. The channels in the PCS band are set to increase by 0.05 MHz for each channel. That is, the frequency of the 25 channels in the PCS band is 1851.25 MHz, the frequency of the 26 channel is 1851.30 MHz,..., The frequency of the 1174 channel is 1908.70 MHz, and the frequency of the 1175 channel is 1908.75 MHz. . In addition, the frequency of 25 channels downstream of the PCS band is 1931.25 MHz, the frequency of 26 channels is 1931.30 MHz,..., The frequency of 1174 channels is 1988.70 MHz, and the frequency of 1175 channels is 1988.75 MHz. . Note that, in practice, channels in increments of 25 channels are used for communication so that bandwidths do not overlap between adjacent frequencies.
送信用パワーアンプ131は、CPU160からの指示に従って増幅率を決定し、供給された変調後の信号を増幅する機能を有する。増幅された信号は、アンテナ111から送信される。送信用パワーアンプ131の増幅率はhigh(以下、「ハイ」と記載する)とlow(以下、「ロー」と記載する)の2状態があり、CPU160は、基地局からの指示に従ってハイかローかを指示する。
The
Cellular帯通信回路140は、従来からあるCellular帯で通信を実行する機能を有する通信回路と同等のものであり、CPU160からの指示に従って、アンテナ111を介して、Cellular帯で基地局などの外部機器と通信を実行する機能を有する。Cellular帯は、上り824〜849MHz、下り869〜894MHzという周波数帯域を用いており、当該Cellular帯の信号は、PCS帯やAWS帯の周波数の信号とで発生する3次相互変調歪がGPS帯に重複することはない。
Cellular
AWS帯通信回路150は、従来からあるAWS帯で通信を実行する機能を有する通信回路と同等のものであり、送信用パワーアンプ151を含み、CPU160からの指示に従って、アンテナ111を介して、AWS帯で基地局などの外部機器と通信を実行する機能を有する。具体的には、CPU160から伝達された信号を変調して、送信用パワーアンプ151で増幅し、アンテナ111から送信する機能と、アンテナ111で受信した信号をフィルタリングした後に復調し、復調した信号をCPU160に伝達する機能を有する。
The AWS
ここでいうAWS帯とは、上り1710MHz〜1755MHz、下り2110〜2155MHzの周波数帯をいう。AWS帯のチャンネルもPCS帯と同様に0.05MHz刻みでチャンネルが設定されており、上りの方で言えば、25チャンネルの周波数は1711.25MHz、26チャンネルの周波数は1711.30MHz、・・・、874チャンネルの周波数は1753.70MHz、875チャンネルの周波数は1753.75MHzとなっている。また、AWS帯において、PCS帯との3次相互変調歪がGPS帯に重複するのは、上りのチャンネルの信号であり、下りのチャンネルの信号は影響しない。なお、実際には、通信においては25チャンネル刻みのチャンネルが使用される。 The AWS band here refers to a frequency band of 1710 MHz to 1755 MHz upstream and 2110 to 2155 MHz downstream. Similarly to the PCS band, the AWS band channel is set in increments of 0.05 MHz. In the upstream direction, the frequency of the 25 channel is 1711.25 MHz, the frequency of the 26 channel is 1711.30 MHz,... , The frequency of the 874 channel is 1753.70 MHz, and the frequency of the 875 channel is 1753.75 MHz. In the AWS band, the third-order intermodulation distortion with the PCS band overlaps with the GPS band in the upstream channel signal, and the downstream channel signal has no effect. In practice, channels in increments of 25 channels are used in communication.
送信用パワーアンプ151は、CPU160からの指示に従って増幅率を決定し、供給された変調後の信号を増幅する機能を有する。増幅された信号は、アンテナ111から送信される。送信用パワーアンプ151の増幅率はハイとローの2状態があり、CPU160は、基地局からの指示に従ってハイかローかを指示する。
CPU160は、携帯電話機100の各部を制御する機能を有し、携帯電話機100が通常有する各種の機能を実行する。
The
The
CPU160は、基地局から受信した、送信パワーを決定するための制御信号に従って、送信用パワーアンプ131及び送信用パワーアンプ151の増幅率を決定する。つまり、基地局からの制御信号が高出力での送信を要求している場合に、送信用パワーアンプの増幅率をハイに設定し、基地局からの制御信号が通常の送信を要求している場合に、送信用パワーアンプの増幅率をローに設定する。また、CPU160は、GPSによる測位システムを動作させている状態であって、AWS帯の25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルで、且つ、高出力で信号を送信しているときと、PCS帯で高出力で信号を送信しているときに、後述するローノイズアンプ180に備えられているスイッチ220をオフ、即ち、開放し、それ以外の時には、オン、即ち導通させておく制御を実行する。また、CPU160は使用する周波数帯、サービスに応じて、スイッチ120を切り替える機能を有する。
The
フィルタ170は、アンテナ110で受信した信号を特定の周波数帯の信号を除いて遮蔽するバンドパスフィルタである。具体的には、フィルタ170は、1575.42MHzを中心周波数として、フィルタとしての特性の限界上、その前後約30MHzまでの周波数の信号を通過させる。
フィルタ171は、ローノイズアンプ180で増幅された信号を特定の周波数帯の信号を除いて遮蔽するバンドパスフィルタである。具体的には、フィルタ171は、1575.42MHzを中心周波数として、フィルタとしての特性の限界上、その前後約30MHzまでの周波数の信号を通過させる。即ち、フィルタ170とフィルタ171には、基本的にそのフィルタ特性が同じものが用いられる。
The
The
ローノイズアンプ180は、フィルタ170を通過した信号を増幅するローノイズアンプである。図2に、ローノイズアンプ180の回路構成を示した。図2にあるように、ローノイズアンプ180は、エミッタ接地されたバイポーラ型のトランジスタ200を用いて構成されており、コレクタ側に電源電圧VCCを印加することにより、コレクタ電流ICをトランジスタ200のコレクタ電極に流し、これによって、ベース電極に入力されたGPS用のフィルタ170を通過した信号を増幅する。
The
ローノイズアンプ180は、図8に示した従来の構成に加え、図2に示すように、抵抗210dと、抵抗210eと、スイッチ220と、コンデンサ230とを含んで構成される。
図2にあるように、ローノイズアンプ180は、抵抗210dと抵抗210eとスイッチ220とが直列に接続された構成の一端がトランジスタ200のベース電極に接続され、他方が接地された構成を備える。抵抗210dと抵抗210eとの間にはコンデンサ230の一端が接続され、他端は接地されている。
The
As shown in FIG. 2, the low-
スイッチ220がオンされる、即ち導通状態になると、抵抗210d側に電流が流れることになり、ベース電位が低下する。するとベース電位が低下することにより、抵抗210cを電流が流れやすくなるため、コレクタ電流ICが低下することになる。
逆に言えば、スイッチ220をオフする、即ち、開放していると、トランジスタ200のベース電位は低下しないため、このときコレクタ電流ICは高くなるので、IP3が高くなる。
When the
In other words, when the
スイッチ220は、CPU160の制御に基づいて、通常オン、即ち、導通状態に設定されている。この状態におけるトランジスタ200のベース電位を基準電位とし、当該スイッチ220を開放することにより、ベース電位を基準電位よりも高めることができる。
図1に戻って、復調回路190は、ローノイズアンプ180で増幅された信号に対して、フィルタ171でフィルタリングをかけた後の信号を復調して、CPU160に伝達する機能を有する。CPU160は、伝達された信号から、測位機能を実行する。なお、測位方法については、従来から行なわれている手法を用いるものとし、ここでは、その詳細については割愛する。
<動作>
次に、本実施の形態における携帯電話機100のGPS機能を実行している場合の動作を図3に示すフローチャートを用いて説明する。
Based on the control of the
Returning to FIG. 1, the
<Operation>
Next, the operation when the GPS function of the
携帯電話機100のCPU160は、GPS機能を起動する(ステップS301)。
このとき、CPU160は、AWS帯通信回路150に信号の送信指示を出しており、AWS帯にて通信中であるか否かを判定する(ステップS302)。
そして、AWS帯で信号を送信していた場合(ステップS302のYES)に、使用しているチャンネルがAWS帯の25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルに該当するか否かを判定する(ステップS303)。なお、ここでいう、25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルとは、25チャンネル以外のチャンネル、且つ、675〜875チャンネル以外のチャンネルのことをいう。
The
At this time, the
If a signal is transmitted in the AWS band (YES in step S302), it is determined whether or not the channel being used corresponds to a channel other than the 25th channel and the 675-875 channel in the AWS band (step S302). S303). Here, the channels other than the 25th channel and the 675-875 channel mean channels other than the 25th channel and channels other than the 675-875channel.
使用しているチャンネルがAWS帯の25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルに該当した場合には(ステップS303のYES)、CPU160は、自身で送信用パワーアンプ151の増幅率をハイに設定したか否かを判定する(ステップS304)。これは、例えば、CPU160の送信用パワーアンプ151に対する制御ログを検索することによって判定しても良いし、送信用パワーアンプ151の増幅率を示す状態フラグにより判定することとしても良い。
When the channel being used corresponds to a channel other than the 25 channel of the AWS band and the 675-875 channel (YES in step S303), the
送信用パワーアンプ151の増幅率をハイに設定していた場合(ステップS304のYES)に、CPU160は、スイッチ220をオフ、即ち開放する(ステップS307)。そして、CPU160はGPSによる測位を実行する(ステップS308)。
AWS帯の25チャンネル及び675〜875チャンネルを使用していた場合(ステップS303のNO)や、AWS帯の25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルを使用していても、送信用パワーアンプ151の増幅率がローであった場合(ステップS304のNO)には、ステップS308に移行する。
When the amplification factor of
Even if the
CPU160は、AWS帯での信号の送信を指示していない場合(ステップS302のNO)に、次にPCS帯を用いての信号の送信をPCS帯通信回路130に指示しているかどうかを判定する(ステップS305)。
PCS帯で信号を送信している場合(ステップS305のYES)に、CPU160は、送信用パワーアンプ131の増幅率をハイに設定したか否かを判定する(ステップS306)。これは、例えば、CPU160の送信用パワーアンプ131に対する制御ログを検索することによって判定しても良いし、送信用パワーアンプ131の増幅率を示す状態フラグにより判定することとしても良い。
When
When the signal is transmitted in the PCS band (YES in step S305), the
送信用パワーアンプ131の増幅率がハイに設定していた場合に(ステップS306のYES)、CPU160は、スイッチ220をオフ、即ち、開放する。(ステップS307)。そして、GPSによる測位機能を実行する(ステップS308)。
PCS帯で通信を実行していない場合(ステップS305のNO)や、送信用パワーアンプ131の増幅率をハイに設定していない場合(ステップS306のNO)には、ステップS308に移行し、GPSによる測位機能を実行する(ステップS308)。
When the amplification factor of the
If communication is not being performed in the PCS band (NO in step S305), or if the amplification factor of the
なお、ここでは、GPSの起動時として説明をしたが、GPSによる測位中においても、AWS帯での信号の送信、あるいはPCS帯での信号の送信が必要な場合に、携帯電話機100は当該送信を行なうことをトリガに、その送信前に上述の判定、即ち、送信用パワーアンプの増幅率がハイになっているか否かの判定や、AWS帯での信号の送信の場合には使用するチャンネルが25及び675〜875チャンネル以外のチャンネルであるか否かの判定を行なって、スイッチ220の制御を行なう。
<考察>
本実施の形態に係る携帯電話機100では、アンテナ111から送信した信号が反射して、もしくは回折して、あるいは直接にアンテナ110で受信されることがある。また、アンテナ110では、周辺にある基地局なり携帯電話機なりが送信した信号を受信してしまうこともある。このときアンテナ110ではGPS衛星からの信号とは無関係の2つの信号を受信することになり、当該2つの信号の一方がPCS帯の送信周波数の信号で、他方がAWS帯の送信周波数の信号である場合に、その2つの信号がフィルタ170で減衰させられるとはいえ、減衰し切れなかった成分がローノイズアンプ180で増幅されることにより、GPS帯に3次相互変調歪が発生することになる。
Although the description has been given here for the case of starting the GPS, the
<Discussion>
In
すると、ローノイズアンプ180で増幅されて出力される信号には、GPS衛星からの信号を増幅した成分と、一度フィルタ170で減衰された後にローノイズアンプ180で増幅されたPCS帯の信号成分及びAWS帯の信号成分と、PCS帯の信号成分とAWS帯の信号成分とが増幅されることにより発生した3次相互変調歪成分が含まれることになる。
ローノイズアンプ180から出力された信号は、フィルタ171でフィルタリングされた後に復調回路190で復調されることなるが、このときフィルタ171で除去される成分は、PCS帯の信号成分とAWS帯の信号成分とであり、その他のGPS衛星からの信号成分と、GPS帯に発生した3次相互変調歪成分とはフィルタ171を通過してしまう。
Then, the signal amplified and output by the
The signal output from the
すると復調回路190では、本体GPS衛星からの信号成分のみを復調すべきであるのに、そこにノイズとして3次相互変調歪成分が含まれることになって、正しく復調できないという自体が発生する。
即ち、ローノイズアンプ180でPCS帯とAWS帯との信号が増幅されて発生する3次相互変調歪がフィルタ171を通過してGPS帯に重複する場合には、ローノイズアンプ180で3次相互変調歪成分がなるべく発生させない、あるいは発生したとしても誤差の範囲として無視できるレベルのものしか発生させない程度にローノイズアンプ180のIP3を高める必要がある。しかし、必ずいつもいつもIP3を高める必要はない。ここで特に問題になってくるのは、GPS帯の使用帯域である1574.42MHz〜1576.42MHzに重複する3次相互変調歪成分である。
Then, in the
That is, when the third-order intermodulation distortion generated when the signals of the PCS band and the AWS band are amplified by the low-
以下、上記<動作>において示したようなIP3を高めるべきタイミングの条件をいかにして定めたかについて考察する。
図4は、AWS帯の送信信号と、PCS帯の送信信号との、それぞれのチャンネル(周波数)において、そのチャンネルの信号がローノイズアンプを略同時に通過した場合にGPS帯あるいはその近傍に発生する3次相互変調歪の周波数を示した表である。
Hereinafter, it will be considered how the timing conditions for increasing IP3 as described in <Operation> are determined.
FIG. 4 shows that in each channel (frequency) of the transmission signal of the AWS band and the transmission signal of the PCS band, the signal of the channel is generated at or near the GPS band when passing through the low noise amplifier 3 It is the table | surface which showed the frequency of the next intermodulation distortion.
図4に示す表は、横軸にAWS帯の上りチャンネルと対応する周波数を、縦軸にPCS帯の上りチャンネルと対応する周波数をとっている。そして、それぞれに対応する値は、AWS帯の周波数の2倍の周波数から、PCS帯の周波数を減算して得られたものである。
図4に示されるように、例えば、AWS帯の150チャンネルの信号とPCS帯の175チャンネルの信号とがローノイズアンプにより増幅されることで発生する3次相互変調歪の周波数は1576.25MHzである。これは、上述の通り、AWS帯の周波数の2倍(1717.50×2=3435.00)からPCS帯の周波数(1858.75)を減算(3435.00−1858.75=1576.25)して得たものであり、当該3次相互変調歪の周波数は、1574.42〜1576.42MHzの間にくるので、GPS帯に重複する。一方で、例えば、AWS帯の50チャンネルの信号とPCS帯の175チャンネルの信号とにより発生する3次相互変調歪の周波数は1566.25MHzであり、こちらは、GPS帯に重複しない。なお、図4において白黒反転表示した部分がGPS帯に重複する3次相互変調歪を示している。また、図4のAWS帯の600チャンネル、700チャンネルを示していないのは、未使用チャンネルであるからである。
In the table shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the frequency corresponding to the AWS band uplink channel, and the vertical axis represents the frequency corresponding to the PCS band uplink channel. The values corresponding to the respective values are obtained by subtracting the frequency of the PCS band from the frequency twice the frequency of the AWS band.
As shown in FIG. 4, for example, the frequency of the third-order intermodulation distortion generated by amplifying the
このようにして、AWS帯の上りの周波数とPCS帯の上りの周波数それぞれで、ローノイズアンプ180を通過した場合に発生する3次相互変調歪の周波数を計算して、実際に3次相互変調歪がフィルタ171を通過し、GPS帯に重複してしまう条件を求めることができる。
なお、当該図4に示す表は、AWS帯の各チャンネルの中心周波数並びに、PCS帯の各チャンネルの中心周波数のみを考慮して作成したものである。
In this way, the frequency of the third-order intermodulation distortion generated when passing through the
The table shown in FIG. 4 is created considering only the center frequency of each channel in the AWS band and the center frequency of each channel in the PCS band.
実際に使用される周波数は、各中心周波数の±0.625MHzの周波数帯である。よって、より厳密に条件を決定すべく、各中心周波数の±0.625MHz(±12.5チャンネル)を考慮した周波数により発生する3次相互変調歪の周波数を示す表を図5に示す。図5は、周波数の刻み幅を図4において示したものよりも細かくしたものであり、図4と同様に、GPS帯に重複する3次相互変調歪が現れる部分を白黒反転表示している。なお、図5においても未使用チャンネルである600チャンネルについては、記載していない。
図5を見ればわかるように、AWS帯の50チャンネルで信号を送信している場合であって、妨害波としてPCS帯の25チャンネルの信号を受けたときには、当該PCS帯の25チャンネルの使用周波数帯の下限側の1850.63MHzにおいてGPS帯に重複する3次相互変調歪が現れることがわかる。
The frequency actually used is a frequency band of ± 0.625 MHz of each center frequency. Therefore, FIG. 5 shows a table showing the frequency of the third-order intermodulation distortion generated by the frequency considering ± 0.625 MHz (± 12.5 channels) of each center frequency in order to determine the conditions more strictly. FIG. 5 shows the frequency step width finer than that shown in FIG. 4, and in the same manner as FIG. 4, the portion where the third-order intermodulation distortion overlapping in the GPS band appears is displayed in black and white. In FIG. 5, the
As can be seen from FIG. 5, when a signal is transmitted on 50 channels of the AWS band and a 25-channel signal of the PCS band is received as an interference wave, the frequency used on the 25-channel of the PCS band. It can be seen that third-order intermodulation distortion overlapping with the GPS band appears at 1850.63 MHz on the lower limit side of the band.
このようにして、本実施の形態に示す携帯通信端末においては、AWS帯の25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルで信号を送信した場合に3次相互変調歪の影響を受けることがわかった。
なお、PCS帯で信号を送信する場合には、図4だけを見ると1075チャンネル、1100チャンネルではGPS帯に影響のあるAWS帯の周波数はないように見えるが、その使用周波数帯をも考慮した図5を見ればわかるように、携帯電話機100は、AWS帯のどのチャンネルの信号とも発生する3次相互変調歪の影響を受けることもわかった。
Thus, it was found that the mobile communication terminal shown in the present embodiment is affected by third-order intermodulation distortion when a signal is transmitted on a channel other than the
In addition, when transmitting a signal in the PCS band, looking at FIG. 4 alone, it seems that there is no frequency in the AWS band that affects the GPS band in the 1075 channel and the 1100 channel, but the frequency band used is also considered. As can be seen from FIG. 5, it was also found that the
故に、本実施の形態における携帯電話機100では、以下の2つの条件において、スイッチ220を開放し、それ以外の場合に導通させておく。2つの条件とは、即ち、
(条件1)携帯電話機100がAWS帯であって、25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルで通信を実行中であり、且つ、送信用パワーアンプ151の増幅率をハイに設定している場合
(条件2)携帯電話機100がPCS帯で通信中であって、送信用パワーアンプ131の増幅率をハイに設定している場合
のことである。
Therefore, in the
(Condition 1) When the
なお、3次相互変調歪の電力値は携帯電話機100が高出力で送信しない限りは発生する3次相互変調歪成分は誤差の範囲として無視できるため、上述の周波数の条件と、送信電力が高出力、即ち、送信電力が所定の基準よりも高いことも条件であるとした。
これにより、携帯電話機100は、上述の条件に当てはまるときのみに、IP3を高くするべく、スイッチ220を開放するので、それ以外のときには、コレクタ電流を低減できるとともに、PCS帯での送信時、AWS帯の25及び675〜875チャンネル以外のチャンネルでの送信時においてはPCS帯の信号とAWS帯の信号とにより、ローノイズアンプ180による増幅時に発生する3次相互変調歪の影響を抑制することができる。
<補足>
上記実施の形態において、本発明を説明してきたが、本発明はこれに限られないことは勿論である。以下、上記実施の形態以外に本発明として含まれる各種の変形例について説明する。
(1)上記実施の形態においては、AWS帯の25チャンネル及び675〜875チャンネル以外のチャンネルで信号を高出力で送信している場合にスイッチ220を開放することとした。しかし、当該チャンネルは、GPS帯の使用帯域(1574.42MHz〜1576.42MHz)によって決定されたものである。よって、GPS帯の使用帯域が変更される場合にはその変更後の帯域に応じて、スイッチ220を開放する条件を変更してもよい。具体的には図4に示した3次相互変調歪を示す表を用いて、その3次相互変調歪の周波数がGPS帯の使用帯域と重複するチャンネルを選定し、そのチャンネルの場合にスイッチ220を開放することとする。
(2)上記実施の形態において、スイッチ220は、グランドと抵抗210eとの間に来るように設けたが、スイッチ220は、トランジスタ200のベースと抵抗210d、210eからグランドまでの導通/非導通の状態を制御できればどこにあってもよく、例えば、抵抗210dとトランジスタ200のベース電極との間に設けられてもよい。
(3)上記実施の形態においては、送信用パワーアンプの増幅率の設定の機構について、従来から使用されているものとして詳細には説明しなかったが、これは、例えば、送信用パワーアンプ内に2つの増幅段を設け、増幅率がハイの場合には、送信用信号を2つの増幅段を通過させ、増幅率がローの場合には、送信用信号を1つの増幅段のみを通過させる回路機構を構成し、その通過させる増幅段の段数の切り替えを例えばスイッチング素子により行なう。
(4)上記実施の形態において、送信用パワーアンプは、増幅率をハイかローかの2状態選べるものとして記載した。しかし、これはこの2状態に限られるものではなく、例えば、ハイ、ミドル、ローの3状態であってもよく、このときには、例えばハイになっているときのみ、あるいは、ハイもしくはミドルになっているときにスイッチ220を開放することとしてもよい。ハイ、ミドル、ローの場合には、送信用パワーアンプに増幅段を3段備え、ハイの場合には、3つ、ミドルの場合には2つ、ローの場合には1つの増幅段を通過させる構成をとることとする。なお、3段切替えパワーアンプのハイ、ミドル、ローの構成は、これに限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限りは、その他の構成もとることができる。
Note that the power value of the third-order intermodulation distortion is negligible as an error range unless the
As a result, the
<Supplement>
Although the present invention has been described in the above embodiment, the present invention is of course not limited thereto. Hereinafter, various modified examples included in the present invention other than the above-described embodiment will be described.
(1) In the above embodiment, the
(2) In the above embodiment, the
(3) In the above embodiment, the mechanism for setting the amplification factor of the transmission power amplifier has not been described in detail as being conventionally used. Two amplification stages are provided. When the amplification factor is high, the transmission signal is passed through the two amplification stages. When the amplification factor is low, the transmission signal is passed through only one amplification stage. A circuit mechanism is configured, and the number of amplification stages to be passed through is switched by, for example, a switching element.
(4) In the above-described embodiment, the transmission power amplifier is described as being capable of selecting two states of amplification rate, high or low. However, this is not limited to these two states, and may be, for example, three states of high, middle, and low. At this time, for example, only when it is high, or it becomes high or middle. The
あるいは、送信用パワーアンプは、その増幅率を任意に設定できるものを用いてもよく、この場合には、送信電力が高いことを増幅率が所定の基準値よりも高いかどうかによって判定し、増幅率が当該基準値を上回っている場合に、スイッチ220を開放するという制御を行なってもよい。
当該基準値は、送信用パワーアンプによって増幅された信号がアンテナ111から送信され、アンテナ110で受信され、ローノイズアンプ180により増幅されたことにより発生しうる3次相互変調歪成分が誤差の範囲として無視できない値になるラインを判別して設定する。
(5)上記実施の形態において、基地局が高出力での信号の送信を要求する制御信号を送信する基準について特には記載しなかったが、基地局は、例えば、基地局における携帯電話機からの信号の受信強度が13.4dBmを下回る場合に、高出力での信号の送信を要求する制御信号を携帯電話機に送信する。当該基準は、サービスによって値が異なることもある。
(6)上記実施の形態において示したローノイズアンプ180の制御機構は、これに限定されるものではない。コレクタ電流の増減を制御できる機構になっていれば良く、例えば、図6に示すような回路によって、制御を実行することとしてもよい。
Alternatively, the power amplifier for transmission may be one that can arbitrarily set the amplification factor.In this case, it is determined whether the transmission power is high or not depending on whether the amplification factor is higher than a predetermined reference value. When the amplification factor exceeds the reference value, control may be performed such that the
The reference value is a range of errors caused by a third-order intermodulation distortion component that can be generated when a signal amplified by the transmission power amplifier is transmitted from the antenna 111, received by the
(5) In the above embodiment, the base station does not particularly describe a reference for transmitting a control signal for requesting transmission of a signal at a high output. When the signal reception intensity is lower than 13.4 dBm, a control signal requesting transmission of a signal at a high output is transmitted to the mobile phone. The standard may have different values depending on the service.
(6) The control mechanism of the
図6に示す回路では、トランジスタ200のエミッタに抵抗610aと抵抗610bとが直列に接続されており、抵抗610aと抵抗610bの中間点にバイポーラ型のトランジスタ600のコレクタとが接続され、トランジスタ600のエミッタは接地され、ベースに抵抗610cが接続されている。抵抗610cとスイッチ220とは接続されている。CPU160からの制御によりスイッチ220の導通/非導通が切り替わるのは上記実施の形態と同様である。
In the circuit illustrated in FIG. 6, a
スイッチ220を導通させているとトランジスタ600の内部抵抗はもともと小さいため、抵抗610a→トランジスタ600という経路をエミッタ電流が流れる。
一方、スイッチ220を非導通にすると、トランジスタ600はないものとして扱われ、抵抗610a→抵抗610bという経路をエミッタ電流が流れる。抵抗610bとトランジスタ600の内部抵抗では、その抵抗値について通常抵抗610bの方が高くなる。これにより、スイッチ220を導通/非導通のいずれを選択するかによってエミッタ電流の電流量の大小を制御できる。エミッタ電流を制御できるということはIE(エミッタ電流)=IB(ベース電流)+ICの関係からコレクタ電流の電流量もまた制御できることになるので、上述した条件に応じてスイッチ220の導通/非道通を制御してコレクタ電流の大小を制御すればよい。
(7)上記実施の形態においては、携帯通信端末として、携帯電話機を例に説明したが、本発明に係る携帯通信端末は、GPS機能を搭載し、AWS帯及びPCS帯で通信を実行する機能を有していれば、どのような携帯通信端末であってもよい。
(8)上記実施の形態においては、携帯電話機100は、PCS帯とAWS帯とCellular帯とのいずれかで通信を実行する機能を有するものとして説明したが、Cellular帯での通信機能については、実装されていなくともよい。また、携帯電話機100がAWS帯のみで通信を実行する機能を有していた場合には、携帯電話機は、PCS帯での送信時での制御は行なわず、AWS帯での送信時のみを考慮した制御を行なうことになる。
(9)上記実施の形態においては、GPS用のアンテナ111と通信用のアンテナ110とを別々のアンテナとして説明したが、各通信回路とGPSの受信系とで1つのアンテナを共有してもよい。
(10)上記実施の形態において、GPS機能を実行している途中で、信号を送信する必要が発生した場合であって、AWS帯を用いるときには、携帯電話機100は使用する周波数帯として、25チャンネル、もしくは、675〜875チャンネルのうちのいずれかのチャンネルの使用を基地局に要求して、当該チャンネルで信号を送信しても良い。
(11)上記実施の形態において、増幅器として、ローノイズアンプを例に説明したが、これは、ローノイズアンプに限るものではなく、信号を増幅でき、その増幅によって3次相互変調歪が発生するものであれば制御対象となる。
(12)上述の実施形態で示したGPS機能実行中の通信との兼ね合いによるローノイズアンプの制御に係る動作、スイッチ220のオン/オフ処理等(図3参照)を携帯電話機等のプロセッサ、及びそのプロセッサに接続された各種回路に実行させるためのプログラムコードからなる制御プログラムを、記録媒体に記録すること、又は各種通信路等を介して流通させ頒布させることもできる。このような記録媒体には、ICカード、ハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、ROM等がある。流通、頒布された制御プログラムはプロセッサに読み出され得るメモリ等に格納されることにより利用に供され、そのプロセッサがその制御プログラムを実行することにより、実施形態で示したような各種機能が実現されるようになる。
When the
On the other hand, when the
(7) In the above embodiment, a mobile phone has been described as an example of a mobile communication terminal. However, the mobile communication terminal according to the present invention has a GPS function and performs communication in the AWS band and PCS band. Any mobile communication terminal may be used as long as it has a.
(8) In the above-described embodiment, the
(9) In the above embodiment, the GPS antenna 111 and the
(10) In the above embodiment, when it is necessary to transmit a signal during the execution of the GPS function and the AWS band is used, the
(11) In the above embodiment, the low noise amplifier has been described as an example of the amplifier. However, this is not limited to the low noise amplifier, and the signal can be amplified and the third order intermodulation distortion is generated by the amplification. If there is, it becomes a control target.
(12) An operation related to the control of the low noise amplifier by taking into account the communication during execution of the GPS function shown in the above-described embodiment, an on / off process of the switch 220 (see FIG. 3), etc. A control program composed of program codes to be executed by various circuits connected to the processor can be recorded on a recording medium, or can be distributed and distributed via various communication paths. Such recording media include IC cards, hard disks, optical disks, flexible disks, ROMs, and the like. The distributed and distributed control program is used by being stored in a memory or the like that can be read by the processor, and the processor executes the control program, thereby realizing various functions as shown in the embodiment. Will come to be.
本発明に係る携帯通信端末は、PCS帯とAWS帯との両方の通信帯域で通信が可能で、且つ、GPS機能を搭載した携帯電話機においてPCS帯とAWS帯の3次相互変調歪の影響を抑制しつつ省電力も実現できる携帯電話機として活用することができる。 The mobile communication terminal according to the present invention is capable of communication in both the PCS band and the AWS band, and is affected by the third-order intermodulation distortion of the PCS band and the AWS band in a mobile phone equipped with a GPS function. It can be used as a mobile phone that can achieve power saving while suppressing.
100 携帯電話機(携帯通信端末)
110、111 アンテナ
120 スイッチ
130 PCS帯通信回路
131 送信用パワーアンプ
140 Cellular帯通信回路
150 AWS帯通信回路
151 送信用パワーアンプ
160 CPU(制御部)
170 フィルタ(第1フィルタ)
171 フィルタ(第2フィルタ)
180 ローノイズアンプ
190 復調回路
200、600 トランジスタ
210a、210b、210c、210d、210e、610a、610b、610c 抵抗
220 スイッチ
230 コンデンサ
100 Mobile phone (mobile communication terminal)
110, 111
170 filter (first filter)
171 filter (second filter)
180
Claims (5)
アンテナと、
前記アンテナから出力された信号を増幅して出力する増幅器と、
自端末が前記AWS帯の複数あるチャンネルのうちの所定のチャンネルで通信中であり、その所定のチャンネルの周波数帯の信号と前記PCS帯の信号とが前記増幅器で増幅されることにより発生する3次相互変調歪が、前記GPS帯と重複するまたは近傍に発生するものとなる場合であり、且つ、その送信電力が所定の電力値よりも高い場合に、前記増幅器の3次インターセプトポイント(3rd order Intercept Point)を高くする制御を実行する制御部と
を備えることを特徴とする携帯通信端末。 A mobile communication terminal having a GPS (Global Positioning System) function, a function for executing communication in the AWS (Advanced Wireless Services) band, and a function for executing communication in the PCS (Personal Communication Service) band,
An antenna,
An amplifier that amplifies and outputs the signal output from the antenna;
This occurs when the terminal is communicating on a predetermined channel among a plurality of channels in the AWS band, and the signal in the frequency band of the predetermined channel and the signal in the PCS band are amplified by the amplifier 3 If the second order intermodulation distortion overlaps with or occurs in the vicinity of the GPS band, and the transmission power is higher than a predetermined power value, the third order intercept point (3rd order point) of the amplifier A mobile communication terminal comprising: a control unit that executes control for increasing an Intercept Point).
前記制御部は、自端末が前記AWS帯の複数あるチャンネルのうちの所定のチャンネルで通信中であり、その所定のチャンネルの周波数帯の信号と前記PCS帯の信号とが前記増幅器で増幅されることにより発生する3次相互変調歪が前記GPS帯と重複するまたは近傍に発生するものとなる場合であり、且つ、その送信電力が所定の電力値よりも高い場合に、前記ローノイズアンプのベース電位を所定の基準電位よりも高くする制御を実行することにより、前記3次インターセプトポイントを高くする
ことを特徴とする請求項1記載の携帯通信端末。 The amplifier is a low noise amplifier using a bipolar transistor whose emitter is grounded,
The control unit is communicating with a predetermined channel among a plurality of channels in the AWS band, and a signal in a frequency band of the predetermined channel and a signal in the PCS band are amplified by the amplifier. When the third-order intermodulation distortion caused by the above overlaps with or occurs in the vicinity of the GPS band, and the transmission power is higher than a predetermined power value, the base potential of the low noise amplifier The mobile communication terminal according to claim 1, wherein the third-order intercept point is increased by executing a control to increase the third-order intercept point higher than a predetermined reference potential.
前記制御部は、前記スイッチを開放させることにより、前記ベース電位を高くする
ことを特徴とする請求項2記載の携帯通信端末。 The amplifier includes a configuration in which a resistance element and a switch are connected in series, one end of the resistance element is connected to a base of the bipolar transistor, and one end of the switch is grounded.
The mobile communication terminal according to claim 2, wherein the control unit increases the base potential by opening the switch.
ことを特徴とする請求項3記載の携帯通信端末。 The control unit performs control to make the base potential of the low noise amplifier higher than a predetermined reference potential even when the terminal is communicating in the PCS band and the transmission power is higher than a predetermined power value. The mobile communication terminal according to claim 3.
前記GPS帯とは、1574.42MHz〜1576.42MHzの周波数帯のことである
ことを特徴とする請求項2記載の携帯通信端末。 The predetermined channel is any one of channels other than the 25 channels of the AWS band and channels other than the 675 to 875 channels,
The mobile communication terminal according to claim 2, wherein the GPS band is a frequency band of 1574.42 MHz to 1576.42 MHz.
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WO2016117482A1 (en) * | 2015-01-21 | 2016-07-28 | 株式会社村田製作所 | High-frequency power amplifier module and communication apparatus |
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2009
- 2009-12-25 JP JP2009295712A patent/JP2011135539A/en not_active Withdrawn
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