JP2011188099A - 送信機及び発振波抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送信帯域外における発振波の発生を防止することができる送信機及び発振波抑制方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる送信機１は、送信部１１、増幅器１２、位相調整部１３、制御部１４を備える。送信部１１は、送信信号を生成し、出力する。増幅器１２は送信信号を増幅する。位相調整部１３は、増幅器１２の出力側に配置され、送信信号に位相を与える。制御部１４は、増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるよう位相調整部１３が送信信号に与える位相調整量を変化させることで、送信信号の送信帯域外周波数における発振波を抑圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は送信機及びその制御方法に関し、特に送信信号の位相を調整可能な送信機及び発振波抑制方法に関する。

一般的に、携帯電話機を始めとする通信機器には送信信号を増幅する増幅器が設けられている。この増幅器において様々な理由（例えば、増幅器の劣化や機器内の異常温度等）により発振不具合が生じた場合、対策素子の配置や、送信回路の定数検討を行わなければならない。発振不具合とは、例えば、使用帯域以外の帯域にノイズや発振波等の不要な信号が発生することをいう。

近年、このような不要な信号の送信を防止するための技術が提案されている（例えば、特許文献１、２）。特許文献１に記載には、送信帯域阻止フィルタにより雑音帯域の信号を通過させ、当該雑音帯域の信号を検波器により検波する技術が開示されている。検波器により雑音帯域に信号があると検知された場合、送信機から信号は放射されない。

また、特許文献２には、送信信号の送信帯域外の漏洩電力レベルを検知し、漏洩電力レベルに応じて、送信信号のフィードバック信号が通過するフィルタの周波数特性を変化させる技術が開示されている。

なお、特許文献３には、受信信号から使用帯域以外の信号を抽出し、当該信号と逆位相となる信号を元の受信信号に結合させ、使用帯域以外の信号をキャンセルさせる技術が開示されている。

特開２０００−１９６４７５号公報 特開２００６−２７９７７５号公報 特開２００９−２６７４７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、送信帯域外の雑音電波の検出はできるものの、当該雑音電波を停止させることについては、何ら対策が図られていない。

また、特許文献２に記載の技術においては、周波数特性を変化させるフィルタは、送信帯域近傍に発生した雑音信号を除去するが、送信信号の周波数帯域から大きく外れて発生する雑音信号を除去することはできない。

さらに、特許文献３に記載の技術は、受信信号に加えて、抽出した信号も別途処理しなければならず、回路構成が煩雑となる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、送信帯域外における発振波の発生を防止することができる送信機及び発振波抑制方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる送信機は、送信信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力側に配置され、前記送信信号の位相を調整する位相調整手段と、前記増幅器の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるよう前記位相調整手段が前記送信信号に与える位相調整量を変化させることで、前記送信信号の送信帯域外周波数における発振波を抑圧する制御手段と、を備えるものである。

本発明にかかる発振波抑制方法は、増幅器により増幅された送信信号の位相を調整するステップと、前記送信信号の送信帯域外周波数における発振波を抑圧するために、前記増幅器の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるよう、前記位相を調整するステップが前記送信信号に与える位相調整量を変化させるステップと、を備えるものである。

本発明によれば、送信帯域外における発振波の発生を防止することができる送信機及び発振波抑制方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる送信機の構成例を示す図である。 実施の形態１にかかる位相調整部の構成例を示す図である。 送信信号における送信対域内信号と発振波の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる送信帯域外の負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。 実施の形態１にかかる送信機の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる送信機の構成例を示す図である。 実施の形態２にかかる送信機の動作例を示すフローチャートである。 位相調整部の変形例を示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる送信機１の構成例を図１に示す。送信機１は、送信部１１、増幅器１２、位相調整部１３、制御部１４、アンテナ１５を備える。

送信部１１は、送信信号を生成し、出力する。また、増幅器１２は、送信部１１から送られてきた送信信号を増幅する。

位相調整部１３は、増幅器１２の出力側に配置され、送信信号の位相を調整する。位相調整部１３の構成例を図２に示す。図２に示す位相調整部１３は、長さの異なる複数のパス１３１（パス１〜パスｎ）を有する。そして、位相調整部１３は、制御部１４からの制御信号に基づいて、スイッチ１３２を切り替えて、制御信号に対応したいずれかのパス１３１を選択する。位相調整部１３により位相が調整された送信信号は、アンテナ１５から送信される。

制御部１４は、送信信号の送信帯域外周波数における増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるよう位相調整部１３が送信信号に与える位相調整量を変化させる。ここで、整合度とは、出力インピーダンスと負荷インピーダンスがどのくらい近いかという度合いを意味する。例えば、出力インピーダンスと負荷インピーダンスとが近い場合（インピーダンスが整合している場合）は、整合度は高くなる。一方、出力インピーダンスと負荷インピーダンスとが離れている場合（インピーダンスが整合していない場合、つまりインピーダンス不整合の場合）は、整合度は低くなる。

送信帯域外における増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが整合すると、増幅器１２から出力される送信帯域外の信号には損失が発生しない。そのため、送信帯域外の信号の利得は増幅器１２により増幅される。すると、増幅器１２内部のトランジスタが不安定になり、送信帯域外において発振波２００が発生する（図３参照）。したがって、制御部１４は、発振波が発生しない程度の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度、つまり、これらのインピーダンスが不整合となるように位相調整量を制御する。なお、図３において、縦軸は信号のレベル（電圧または電力）を意味しており、横軸は信号の周波数を意味している。信号１００は、送信対域内の信号である。

ここで、位相の変化と負荷インピーダンスの変化の関係について図４に示すスミスチャートを用いて説明する。送信信号のうち送信帯域内周波数の信号に関しては、インピーダンス不整合による損失を防ぐために、増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとは整合されている。そのため、負荷インピーダンスは、スミスチャートの中央部付近に位置する（図示省略）。一方、送信帯域外周波数の信号は、送信対域内の信号、つまり情報として送りたい信号にとって不要な信号である。そのため、送信帯域外の信号においては、インピーダンスの整合は要求されない。つまり、送信帯域外の負荷インピーダンスは、図４に示すように、スミスチャートの外周部付近に位置する。

このとき、送信信号の位相を変化させると、外周部付近に位置する送信帯域外における負荷インピーダンスも変化する。例えば、図４において、位相調整部１３が送信信号に与える位相調整量が０°（パス１が選択された状態）の場合を考える。制御部１４は、位相調整部１３の位相調整量を変化させる、つまり、パス１からパス２に変化させる。すると、図４に示すように、負荷インピーダンスも変化する。その結果、出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度も変化する。このように、位相の変化に伴い、送信帯域外周波数における負荷インピーダンスも変化する。なお、上述したように、送信帯域内における信号は、スミスチャートの中央部付近に位置している。そのため、位相調整部１３が、送信帯域内及び送信帯域外の信号を含む送信信号全体の位相を変化させても、送信帯域内における負荷インピーダンスには影響を与えない。

続いて、本実施の形態にかかる送信機１の動作例について図５に示したフローチャートを用いて説明する。はじめに、送信部１１が、送信信号を生成し、出力する（ステップＳ１０１）。次に、増幅器１２は、送信部１１から入力された送信信号を増幅する（ステップＳ１０２）。

次に、制御部１４が、送信帯域外における発振波を抑圧するように、位相調整部１３の位相調整量を変化させる（ステップＳ１０３）。具体的には、制御部１４は、増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度が変化するように位相調整部１３におけるパス１３１を切り替える制御信号を送出する。そして、増幅器１２においてインピーダンスが不整合となると、発振波は抑制される。

以上のように、本実施の形態にかかる送信機１によれば、制御部１４が、送信帯域外における増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるように位相調整量を変化させる。これにより、送信帯域外周波数における増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとのインピーダンス整合が解消する。その結果、送信帯域外の信号に損失が発生し、発振波が抑制される。加えて、送信信号全体の位相を調整することにより、送信帯域近傍以外の負荷インピーダンスも変更できる。そのため、送信周波数帯域と発振波が生じる周波数帯域とが離れている場合であっても、発振波を抑制することができる。

実施の形態２
本発明にかかる実施の形態２について説明する。本実施の形態にかかる送信機２の構成例を図６に示す。送信機２は、図１に示した送信機２の構成に加えて、送信帯域除去フィルタ１６、検波回路１７、記憶部１８を備える。なお、その他の構成については送信機１と同様であるので、説明を省略する。

送信帯域除去フィルタ１６は、位相調整部１３により位相が調整された送信信号に対して、送信帯域内の信号を除去し、送信帯域外の信号を通過させるフィルタである。検波回路１７は、増幅器１２の出力側に現れる発振波が存在するか否かを検出する。記憶部１８は、発振波が検出されない場合、当該送信信号に与えられた位相調整量または位相調整量に対応する制御値（例えばパス番号等）を記憶するメモリである。制御部１４は、位相調整量または制御値を記憶部１８に格納し、記憶部１８から位相調整量または制御値を読み出す。

続いて、本実施の形態にかかる送信機２の動作例について図７に示すフローチャートを用いて説明する。はじめに、制御部１４は、記憶部１８に予め格納されたパス情報（位相調整量）を読み出す。そして、位相調整部１３が当該パス情報に対応するパス１３１を選択するように、制御部１４は、位相調整部１３に制御信号を送信する。位相調整部１３は、受信した制御信号に応じて、パス１３１を選択する（ステップＳ２０１）。

次に、送信部１１は、送信信号を出力し（ステップＳ１０１）、増幅器１２は、当該送信信号を増幅する（ステップＳ１０２）。そして、位相調整部１３は、増幅された送信信号に対して制御部１４からの制御信号に応じた位相を与える。

その後、送信信号は分岐し、一方はアンテナ１５を介して送信される。他方は、送信帯域除去フィルタ１６により、送信帯域内周波数の信号が除去される（ステップＳ２０２）。そして、送信帯域外周波数のみの信号は検波回路１７に入力される。

検波回路１７は、送信帯域除去フィルタ１６を通過した周波数帯域（送信帯域外）の信号に発振波が存在するか否かを検出する。より詳細には、閾値レベルよりも高いレベルの発振波が存在するか否かを検出する（ステップＳ２０３）。ここで、レベルとは発振波の信号強度のことを意味する。例えば、発振波の信号強度に応じた電圧または電力をレベルとして扱う。また、閾値レベルの設定については、発振波が発生する帯域において、当該発振波が他の信号に影響を与えない程度の信号強度に設定することが好ましい。

検波回路１７が検出した発振波のレベルが閾値レベルよりも低い場合は、送信帯域外において発振波は発生していない。そのため、増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させる必要はない。よって、制御部１４は、位相調整部１３に送信したパス情報を記憶部１８に送信し、記憶部１８は、当該パス情報を記憶する（ステップＳ２０４）。

一方、検波回路１７が検出した発振波のレベルが閾値レベルよりも高い場合、送信帯域外において発振波が発生している。そのため、増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させる必要がある。よって、制御部１４は、増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるように位相調整部１３に制御信号を送信する。そして、位相調整部１３は、受信した制御信号に応じて、パス１３１を変更し、位相調整を行う（ステップＳ１０３）。

パス１３１が変更されると、送信帯域除去フィルタ１６は、新たなパス１３１を通過してきた送信信号の送信帯域内の信号を除去する（ステップＳ２０２）。そして、検波回路１７が、送信帯域外の信号における発振波を検出する（ステップＳ２０３）。検出された発振波のレベルが閾値レベルよりも高い場合は、位相調整部１３が再びパスの変更を行う（ステップＳ１０３）。検波回路１７が検出した発振波のレベルが閾値レベルよりも低くなるまで、上記のステップＳ２０２、Ｓ２０３、Ｓ１０３が繰り返される。言い換えると、制御部１４は、送信帯域外における増幅器１２の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとが不整合となるまで、位相調整量の変更を繰り返す。つまり、制御部１４は、送信帯域外の発振波のレベルを低下させるように、位相調整量を変化させる。負荷インピーダンスの変更により発振波の周波数帯域におけるインピーダンスが不整合となると、発振波が抑制される。制御部１４は、発振波のレベルが閾値レベルよりも低くなった場合、当該パス情報を記憶部１８に格納する（Ｓ２０４）。

以上のように、本実施の形態にかかる送信機２によれば、検波回路１７が送信信号の送信帯域外の発振波を実際に検出する。そして、制御部１４は、送信帯域外の発振波のレベルを低下させるように、位相調整量を変化させる。具体的には、発振波のレベルに基づいて、制御部１４が位相調整部１３における位相調整量を変更する。すなわち、フィードバック制御により送信信号の位相を適応的に変化させる。そのため、増幅器１２の温度上昇等に伴う非定常的な不具合が原因となって、送信機２の設計段階では予期しない周波数帯域に発振波が生じる場合であっても、送信機２は発振波の発生を抑制できる。

また、送信機２は、記憶部１８が、発振波が生じないパス１３１（位相調整量）を記憶する。これにより、位相調整部１３は、発振波が生じないパス１３１探すことなく、始めから発振波が生じないパス１３１を選択することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記した実施の形態においては、位相調整部１３は、送信信号のパスの長さにより位相を調整しているが、これに限られるものではない。例えば、位相調整部１３は、図８に示すような構成であってもよい。図８に示す位相調整部１３の各パス１３１は、コンダクタ１３１１、コンデンサ１３１２を有し、π型回路を構成している。各パス１３１は、送信帯域外の信号の位相を変更できるように予め各々の定数が決められている。図８のような構成の位相調整部１３を用いると、大きな位相調整量が必要な場合であっても、パス１３１のライン長は一定である。その結果、位相調整部１３の面積削減を図ることができる。

１、２ 送信機
１１ 送信部
１２ 増幅器
１３ 位相調整部
１４ 制御部
１５ アンテナ
１６ 送信帯域除去フィルタ
１７ 検波回路
１８ 記憶部
１００ 送信対域内信号
１３１ パス
１３２ スイッチ
２００ 発振波
１３１１ インダクタ
１３１２ コンデンサ

Claims (10)

1. 送信信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器の出力側に配置され、前記送信信号の位相を調整する位相調整手段と、
   前記増幅器の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるよう前記位相調整手段が前記送信信号に与える位相調整量を変化させることで、前記送信信号の送信帯域外周波数における発振波を抑圧する制御手段と、
   を備える送信機。
2. 前記増幅器の出力側に現れる前記発振波を検出する検波手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検波手段によって検出される前記発振波のレベルを低下させるように、前記位相調整量を変化させる請求項１に記載の送信機。
3. 記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記発振波が抑圧される前記位相調整量または前記位相調整量に対応する制御値を前記記憶手段に格納する請求項１または２に記載の送信機。
4. 前記送信信号の送信帯域内における信号の通過を阻止する帯域阻止手段をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の送信機。
5. 前記位相調整手段は、
   位相調整量の異なる複数のパスと、
   前記制御手段からの制御信号に応じて、前記複数のパスを選択的に切り替えるスイッチと、を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の送信機。
6. 増幅器により増幅された送信信号の位相を調整するステップと、
   前記送信信号の送信帯域外周波数における発振波を抑圧するために、前記増幅器の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合度を変化させるよう、前記位相を調整するステップが前記送信信号に与える位相調整量を変化させるステップと、
   を備える発振波抑制方法。
7. 前記増幅器の出力側に現れる前記発振波を検出するステップをさらに備え、
   前記位相調整量を変化させるステップは、前記発振波を検出するステップによって検出される前記発振波のレベルを低下させるように、前記位相調整量を変化させる請求項６に記載の発振波抑制方法。
8. 前記発振波が抑圧される前記位相調整量または前記位相調整量に対応する制御値を記憶するステップをさらに備える請求項６または７に記載の発振波抑制方法。
9. 前記送信信号の送信帯域内における信号の通過を阻止するステップをさらに備える請求項６〜８のいずれか一項に記載の発振波抑制方法。
10. 前記位相を調整するステップは、前記位相調整量を制御するステップの制御に応じて、前記位相調整量の異なる複数のパスを選択的に切り替える請求項６〜９のいずれか一項に記載の発振波抑制方法。

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