JP3188710B2 - 無線周波信号増幅器のための整合インピーダンスを備えた電力検出器 - Google Patents
無線周波信号増幅器のための整合インピーダンスを備えた電力検出器Info
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- JP3188710B2 JP3188710B2 JP51381395A JP51381395A JP3188710B2 JP 3188710 B2 JP3188710 B2 JP 3188710B2 JP 51381395 A JP51381395 A JP 51381395A JP 51381395 A JP51381395 A JP 51381395A JP 3188710 B2 JP3188710 B2 JP 3188710B2
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- H04W52/04—TPC
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
- H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
- H04B1/0458—Arrangements for matching and coupling between power amplifier and antenna or between amplifying stages
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は一般的には無線周波（RF）信号結合器または
カプラに関し、かつより特定的にはセルラ電話のRF信号
増幅器のための整合インピーダンスを備えた電力検出器
に関する。
カプラに関し、かつより特定的にはセルラ電話のRF信号
増幅器のための整合インピーダンスを備えた電力検出器
に関する。
従来のセルラ電話においては、電力検出器は典型的に
はダイオード検出器によって実現されてきた（米国特許
第4,523,155号および第5,192,223号を参照）。しかしな
がら、そのような従来技術のダイオード検出器の感度は
低レベルの信号を検出するために結合量を強要する。例
えば、セルラ電話のRF信号増幅器によって生成されるRF
信号のより低い電力レベルを検出するためには、15dBの
結合が必要とされる。15dBのカプラは典型的には0.25dB
またはそれ以上の挿入損失を有し、これはバッテリ通話
時間を低減する実質的な量の電流消費を意味する。前述
の理由から、低い電力レベルで増強された検出感度を有
する改善された電力検出器の必要性が存在する。
はダイオード検出器によって実現されてきた（米国特許
第4,523,155号および第5,192,223号を参照）。しかしな
がら、そのような従来技術のダイオード検出器の感度は
低レベルの信号を検出するために結合量を強要する。例
えば、セルラ電話のRF信号増幅器によって生成されるRF
信号のより低い電力レベルを検出するためには、15dBの
結合が必要とされる。15dBのカプラは典型的には0.25dB
またはそれ以上の挿入損失を有し、これはバッテリ通話
時間を低減する実質的な量の電流消費を意味する。前述
の理由から、低い電力レベルで増強された検出感度を有
する改善された電力検出器の必要性が存在する。
図面の簡単な説明 図１は、本発明を好適に利用することができる、RF送
信機回路100のブロック図である。
信機回路100のブロック図である。
図２は、RF送信機回路100を含むセルラ電話200のブロ
ック図である。
ック図である。
図３は、図１における増幅器103および電力検出回路1
09の詳細な回路図である。
09の詳細な回路図である。
図４は、伝送ラインカプラ115を示す、図１における
送信機回路の回路基板の断面図である。
送信機回路の回路基板の断面図である。
図５は、伝送ラインカプラ115の伝送ライン201および
202の実施例を示す、図４における回路基板セクション
の頭部層321の上面図である。
202の実施例を示す、図４における回路基板セクション
の頭部層321の上面図である。
図６は、図４における回路基板セクションの頭部層32
1の上面図であり、伝送ラインカプラ115の伝送ライン20
1および202の好ましい実施例を示す。
1の上面図であり、伝送ラインカプラ115の伝送ライン20
1および202の好ましい実施例を示す。
図７は、図４における回路基板セクションの頭部層32
1の上面図であり、伝送ラインカプラ115の伝送ライン20
1および202の別の実施例を示す。
1の上面図であり、伝送ラインカプラ115の伝送ライン20
1および202の別の実施例を示す。
好ましい実施例の説明 簡単に言えば、本発明は信号源によって発生されたRF
信号を検出しかつ検出器信号を生成するRF信号検出回路
を含む。前記RF信号は複数の電力レベルのうちのいずれ
かの電力レベルを有する。前記RF信号検出回路は前記RF
信号に結合され前記RF信号の振幅に関連する振幅を有す
るRF検出信号を発生するRF信号検出器、および前記RF検
出信号に整合インピーダンスによって結合され前記RF検
出信号を整流して検出器信号を生成するためのダイオー
ド検出器を具備し、前記整合インピーダンスは前記RF信
号の電力レベルが前記複数の電力レベルのうちの所定の
１つより低い場合に実質的に前記ダイオード検出器のイ
ンピーダンスに整合する。
信号を検出しかつ検出器信号を生成するRF信号検出回路
を含む。前記RF信号は複数の電力レベルのうちのいずれ
かの電力レベルを有する。前記RF信号検出回路は前記RF
信号に結合され前記RF信号の振幅に関連する振幅を有す
るRF検出信号を発生するRF信号検出器、および前記RF検
出信号に整合インピーダンスによって結合され前記RF検
出信号を整流して検出器信号を生成するためのダイオー
ド検出器を具備し、前記整合インピーダンスは前記RF信
号の電力レベルが前記複数の電力レベルのうちの所定の
１つより低い場合に実質的に前記ダイオード検出器のイ
ンピーダンスに整合する。
図１を参照すると、本発明を好適に使用することがで
きる、独特なRF送信機回路100のブロック図が示されて
いる。RF送信機回路100は図２のセルラ電話200の一部で
あり、該セルラ電話200は受信機回路141、マイクロホン
152に結合されたユーザインタフェース回路151、スピー
カ153、およびキーパッド154を含み、これらは全てマイ
クロコンピュータ111によって制御されかつ、例えば、
アメリカ合衆国、イリノイ州60196、シャンバーグ、イ
ースト・アルゴンクイン・ロード1313のモトローラ・シ
ーアンドイー・パーツ（Motorola Ｃ ＆ Ｅ Part
s）によって発行されかつそこから入手可能な「DYNATAC
セルラ移動電話800MHZ送受信機（DYNATAC Cellular M
obile Telephone 800 MHZ Transceiver）」と題す
る、モトローラのインストラクションマニュアル番号68
P81066E40に示されかつ説明されたセルラ電話のよう
な、任意の伝統的なセルラ電話のエレメントとすること
ができる。そのような伝統的な電話の動作および特徴的
機能はアメリカ合衆国、イリノイ州60196、シャンバー
グ、イースト・アルゴンクイン・ロード1313の、モトロ
ーラ・シーアンドイー・パーツによって発行されかつそ
こから入手可能な「DYNATAC 6800XLセルラ移動電話ユ
ーザズマニュアル（DYNATAC 6800XL Cellular Mobil
e Telephone USER'S MANUAL）」と題する、モトロー
ラのユーザーズマニュアル番号68P81116E58に記載され
ている。
きる、独特なRF送信機回路100のブロック図が示されて
いる。RF送信機回路100は図２のセルラ電話200の一部で
あり、該セルラ電話200は受信機回路141、マイクロホン
152に結合されたユーザインタフェース回路151、スピー
カ153、およびキーパッド154を含み、これらは全てマイ
クロコンピュータ111によって制御されかつ、例えば、
アメリカ合衆国、イリノイ州60196、シャンバーグ、イ
ースト・アルゴンクイン・ロード1313のモトローラ・シ
ーアンドイー・パーツ（Motorola Ｃ ＆ Ｅ Part
s）によって発行されかつそこから入手可能な「DYNATAC
セルラ移動電話800MHZ送受信機（DYNATAC Cellular M
obile Telephone 800 MHZ Transceiver）」と題す
る、モトローラのインストラクションマニュアル番号68
P81066E40に示されかつ説明されたセルラ電話のよう
な、任意の伝統的なセルラ電話のエレメントとすること
ができる。そのような伝統的な電話の動作および特徴的
機能はアメリカ合衆国、イリノイ州60196、シャンバー
グ、イースト・アルゴンクイン・ロード1313の、モトロ
ーラ・シーアンドイー・パーツによって発行されかつそ
こから入手可能な「DYNATAC 6800XLセルラ移動電話ユ
ーザズマニュアル（DYNATAC 6800XL Cellular Mobil
e Telephone USER'S MANUAL）」と題する、モトロー
ラのユーザーズマニュアル番号68P81116E58に記載され
ている。
図１におけるRF送信機回路100は方向性カプラ115およ
びフィルタ105によってアンテナ107に結合された、縦続
接続された増幅器101,102および103を含む。図２のRF送
信機回路100ならびにマイクロコンピュータ111および受
信機141は全て多層プリント回路基板上に構成すること
ができる。方向性カプラ115は好ましくは以下に説明す
る伝送ライン方向性カプラであり、かつ電力検出信号13
1を生成する電力検出回路109に結合されている。マイク
ロコンピュータ111は電力検出信号131に応答してゲイン
制御信号132の大きさを調整し所望の電力レベルの送信
機出力信号123を生成する。ゲイン制御信号132はドライ
バ回路113（これは本明細書に参照のため導入される、
米国特許第4,523,155号に示されかつ説明されているよ
うに実施することができる）に結合され増幅器102への
電圧／電流ドライブを調整してその増幅ゲインをそれに
対応して調整する。アナログセルラ電話においては、送
信機出力信号123はセルラベースステーション（米国特
許第4,523,155号を参照）からの制御メッセージに応答
して８つの可能な電力レベルのうちの１つにセットする
ことがでる。デジタルセルラ電話においては、送信機出
力信号123はセルラベースステーション（本明細書に参
照のため導入される米国特許第5,192,223号を参照）か
らの制御メッセージに応答して割当てられたタイムスロ
ットの間に８つの可能な電力レベルのうちの１つにセッ
トすることができる。アナログおよびデジタルセルラ電
話の双方とも本発明を好適に利用することができる。
びフィルタ105によってアンテナ107に結合された、縦続
接続された増幅器101,102および103を含む。図２のRF送
信機回路100ならびにマイクロコンピュータ111および受
信機141は全て多層プリント回路基板上に構成すること
ができる。方向性カプラ115は好ましくは以下に説明す
る伝送ライン方向性カプラであり、かつ電力検出信号13
1を生成する電力検出回路109に結合されている。マイク
ロコンピュータ111は電力検出信号131に応答してゲイン
制御信号132の大きさを調整し所望の電力レベルの送信
機出力信号123を生成する。ゲイン制御信号132はドライ
バ回路113（これは本明細書に参照のため導入される、
米国特許第4,523,155号に示されかつ説明されているよ
うに実施することができる）に結合され増幅器102への
電圧／電流ドライブを調整してその増幅ゲインをそれに
対応して調整する。アナログセルラ電話においては、送
信機出力信号123はセルラベースステーション（米国特
許第4,523,155号を参照）からの制御メッセージに応答
して８つの可能な電力レベルのうちの１つにセットする
ことがでる。デジタルセルラ電話においては、送信機出
力信号123はセルラベースステーション（本明細書に参
照のため導入される米国特許第5,192,223号を参照）か
らの制御メッセージに応答して割当てられたタイムスロ
ットの間に８つの可能な電力レベルのうちの１つにセッ
トすることができる。アナログおよびデジタルセルラ電
話の双方とも本発明を好適に利用することができる。
図３を参照すると、図１の最終段の増幅器103および
電力検出回路109の詳細な回路図が示されている。増幅
器103は好ましくは電界効果トランジスタ（OKI製のKGF1
321S型FET）であり、これは容量および伝送ライン203に
よって増幅されたTX信号122へと結合されかつ送信機出
力信号123を発生する。増幅器103の出力整合部は２つの
ローパスセクションおよび第２および第３調波のための
調波整合部（harmonic matching）からなる。この調波
整合部は伝送ライン204および容量243によって達成され
る。伝送ライン205および容量245は１つのローパスフィ
ルタセクションを提供し、かつ伝送ライン201および容
量247は他のローパスフィルタセクションを提供する。
伝送ライン201はまたフィルタ105に結合されており、該
フィルタ105は次に２つの容量およびインダクタによっ
てアンテナ107に結合されている。
電力検出回路109の詳細な回路図が示されている。増幅
器103は好ましくは電界効果トランジスタ（OKI製のKGF1
321S型FET）であり、これは容量および伝送ライン203に
よって増幅されたTX信号122へと結合されかつ送信機出
力信号123を発生する。増幅器103の出力整合部は２つの
ローパスセクションおよび第２および第３調波のための
調波整合部（harmonic matching）からなる。この調波
整合部は伝送ライン204および容量243によって達成され
る。伝送ライン205および容量245は１つのローパスフィ
ルタセクションを提供し、かつ伝送ライン201および容
量247は他のローパスフィルタセクションを提供する。
伝送ライン201はまたフィルタ105に結合されており、該
フィルタ105は次に２つの容量およびインダクタによっ
てアンテナ107に結合されている。
伝送ラインカプラ115の新規な特徴によれば、伝送ラ
イン201および202は増幅器103の出力整合部に組み込ま
れている。カプラ115は増幅器103の出力整合部に組み込
まれているから、結合経路の伝送ライン202の結合ポー
トおよびその隔離ポート（端部はインダクタ210に結合
されている）における複素インピーダンスは注意深く選
択され、それによって結合経路の伝送ライン202の結合
ポート（端部はインダクタ212に接続されている）に現
われる信号が順方向にのみ伝達する信号を含みかつ逆方
向に進行する信号を含まないようにする必要がある。伝
統的な方向性カプラでは、通過経路またはスルーパス
（through−path）伝送ラインおよび結合経路（coupled
−path）伝送ラインは全てのポートにおいて50オームの
インピーダンスに対して設計される。50オームのインピ
ーダンスによって理想的に終端された場合、前記RF信号
の一部は前記結合経路伝送ラインの結合ポート（couple
d port）に現られ、かつ前記結合経路伝送ラインの隔
離ポート（isolated port）には信号は現われない。ま
た、RF信号の反射も生じないが、それは前記スルーパス
伝送ラインの両方のポートが理想的に50オームのインピ
ーダンスによって終端されるからである。しかしなが
ら、組み込まれたカプラ115のスルーパス伝送ライン201
は理想的に終端されず、容量245および247の間に結合さ
れるから、送信機出力信号123のいくらかの反射が生じ
る。
イン201および202は増幅器103の出力整合部に組み込ま
れている。カプラ115は増幅器103の出力整合部に組み込
まれているから、結合経路の伝送ライン202の結合ポー
トおよびその隔離ポート（端部はインダクタ210に結合
されている）における複素インピーダンスは注意深く選
択され、それによって結合経路の伝送ライン202の結合
ポート（端部はインダクタ212に接続されている）に現
われる信号が順方向にのみ伝達する信号を含みかつ逆方
向に進行する信号を含まないようにする必要がある。伝
統的な方向性カプラでは、通過経路またはスルーパス
（through−path）伝送ラインおよび結合経路（coupled
−path）伝送ラインは全てのポートにおいて50オームの
インピーダンスに対して設計される。50オームのインピ
ーダンスによって理想的に終端された場合、前記RF信号
の一部は前記結合経路伝送ラインの結合ポート（couple
d port）に現られ、かつ前記結合経路伝送ラインの隔
離ポート（isolated port）には信号は現われない。ま
た、RF信号の反射も生じないが、それは前記スルーパス
伝送ラインの両方のポートが理想的に50オームのインピ
ーダンスによって終端されるからである。しかしなが
ら、組み込まれたカプラ115のスルーパス伝送ライン201
は理想的に終端されず、容量245および247の間に結合さ
れるから、送信機出力信号123のいくらかの反射が生じ
る。
カプラ115においては、送信機出力信号123の所望の部
分は結合経路伝送ライン202の結合ポートに結合され
る。送信機出力信号123は伝送ライン201を下って進行し
かつ一部は容量247によって反射し戻される。第１の反
射された送信機出力信号123は戻って進行しかつ一部は
容量245によって反射し戻される。第２の反射された送
信機出力信号123の不要部分は結合経路伝送ライン202の
結合ポートに結合される。第１の反射された送信機出力
信号123の一部もまた結合経路伝送ライン202の隔離ポー
トに結合されかつ結合経路伝送ライン202の結合ポート
に戻るよう進行する。伝送ラインカプラ115の新規な特
徴によれば、もし適切な隔離ポートの複素インピーダン
スが結合経路伝送ライン202の隔離ポートを終端すれ
ば、前記結合ポートに戻る第１の反射された送信機出力
信号123の部分は第２の反射された送信機出力信号123の
結合された部分を打ち消すことになる。この適切な隔離
ポートの複素インピーダンスは実部（real part）およ
び虚部（imaginary part）を含み、好ましい実施例で
は前記結合経路伝送ライン202の隔離ポートに直列に接
続されたインダクタ210（15nH）および抵抗222（39オー
ム）によって実施される。反射信号の不要部分を打ち消
すために適切な隔離ポートの複素インピーダンスを使用
することにより、カプラ115は増幅器103の出力整合部に
組み込むことができ、それによって回路基板スペースお
よび部品の数の双方の実質的な節約を生じる結果とな
る。前記適切な結合ポートの複素インピーダンスはさら
に所望の打ち消しを増強し、かつ好ましい実施例では、
結合経路伝送ライン202の結合ポートにインダクタ211
（22nH）およびダイオード206の抵抗と直列に接続され
たインダクタ212（5nH）によって実施される。
分は結合経路伝送ライン202の結合ポートに結合され
る。送信機出力信号123は伝送ライン201を下って進行し
かつ一部は容量247によって反射し戻される。第１の反
射された送信機出力信号123は戻って進行しかつ一部は
容量245によって反射し戻される。第２の反射された送
信機出力信号123の不要部分は結合経路伝送ライン202の
結合ポートに結合される。第１の反射された送信機出力
信号123の一部もまた結合経路伝送ライン202の隔離ポー
トに結合されかつ結合経路伝送ライン202の結合ポート
に戻るよう進行する。伝送ラインカプラ115の新規な特
徴によれば、もし適切な隔離ポートの複素インピーダン
スが結合経路伝送ライン202の隔離ポートを終端すれ
ば、前記結合ポートに戻る第１の反射された送信機出力
信号123の部分は第２の反射された送信機出力信号123の
結合された部分を打ち消すことになる。この適切な隔離
ポートの複素インピーダンスは実部（real part）およ
び虚部（imaginary part）を含み、好ましい実施例で
は前記結合経路伝送ライン202の隔離ポートに直列に接
続されたインダクタ210（15nH）および抵抗222（39オー
ム）によって実施される。反射信号の不要部分を打ち消
すために適切な隔離ポートの複素インピーダンスを使用
することにより、カプラ115は増幅器103の出力整合部に
組み込むことができ、それによって回路基板スペースお
よび部品の数の双方の実質的な節約を生じる結果とな
る。前記適切な結合ポートの複素インピーダンスはさら
に所望の打ち消しを増強し、かつ好ましい実施例では、
結合経路伝送ライン202の結合ポートにインダクタ211
（22nH）およびダイオード206の抵抗と直列に接続され
たインダクタ212（5nH）によって実施される。
伝送ライン201は送信機出力信号123のためのスルーパ
スを提供する。結合経路伝送ライン202は送信機出力信
号123の振幅に関連する振幅を有するRF検出信号を発生
するために伝送ライン201に電磁的に結合されている。
伝送ライン202からのRF検出信号はインダクタ212および
211によってダイオード206に結合され、該ダイオード20
1は容量231と共に該信号を半波整流してそれに比例する
DC電圧を発生し該DC電圧は容量231に蓄積される。
スを提供する。結合経路伝送ライン202は送信機出力信
号123の振幅に関連する振幅を有するRF検出信号を発生
するために伝送ライン201に電磁的に結合されている。
伝送ライン202からのRF検出信号はインダクタ212および
211によってダイオード206に結合され、該ダイオード20
1は容量231と共に該信号を半波整流してそれに比例する
DC電圧を発生し該DC電圧は容量231に蓄積される。
容量231に蓄積されたDC電圧は抵抗232〜235および容
量236によって結合されて電力検出信号131を提供する。
抵抗224およびダイオード207は電圧V2からバイアス電圧
を発生し、該バイアス電圧は抵抗223および222ならびに
インダクタ210によって伝送ライン202に結合されインダ
クタ212および211を介してダイオード206をバイアスす
る。ダイオード207および206は好ましくは、例えば、モ
トローラのMMBD770T1型ダイオードのような、実質的に
同じ電気的特性を有するホットキャリアダイオードであ
る。ダイオード207はダイオード206を温度補償し、それ
によって電力検出信号131が温度の変化と共に変化しな
いようにする。
量236によって結合されて電力検出信号131を提供する。
抵抗224およびダイオード207は電圧V2からバイアス電圧
を発生し、該バイアス電圧は抵抗223および222ならびに
インダクタ210によって伝送ライン202に結合されインダ
クタ212および211を介してダイオード206をバイアスす
る。ダイオード207および206は好ましくは、例えば、モ
トローラのMMBD770T1型ダイオードのような、実質的に
同じ電気的特性を有するホットキャリアダイオードであ
る。ダイオード207はダイオード206を温度補償し、それ
によって電力検出信号131が温度の変化と共に変化しな
いようにする。
本発明の新規な特徴によれば、インダクタ211（22n
H）として実施されるインピーダンスが固有のダイオー
ド抵抗および容量（1.5pF）と整合するためにダイオー
ド206に結合されており、それによって電力検出回路109
の感度を２のファクタほどで増強する。インダクタ211
によって実施されているが、前記整合インピーダンスは
また対応する容量回路によって実施することもできる。
感度が最も重要な場合、前記整合インピーダンスはダイ
オード206への電力伝達を最大にし、低い電力レベル
（例えば、前記８つの可能な電力レベルのうちの所定の
１つより低い電力レベル）における動作のために最適化
される。電力検出回路109はより敏感になるから、検出
のためにより少しの信号が必要とされるのみでありかつ
インダクタ211なしに検出回路において使用される15dB
の結合に代えて20dBの結合を有するカプラ115を使用で
きる。20dBの結合を備えたカプラ115は挿入損失をほぼ
0.1dB低減し、これはほぼ8mAの電流消費の節約に代わ
り、それによって実質的にバッテリ通話時間を延長す
る。
H）として実施されるインピーダンスが固有のダイオー
ド抵抗および容量（1.5pF）と整合するためにダイオー
ド206に結合されており、それによって電力検出回路109
の感度を２のファクタほどで増強する。インダクタ211
によって実施されているが、前記整合インピーダンスは
また対応する容量回路によって実施することもできる。
感度が最も重要な場合、前記整合インピーダンスはダイ
オード206への電力伝達を最大にし、低い電力レベル
（例えば、前記８つの可能な電力レベルのうちの所定の
１つより低い電力レベル）における動作のために最適化
される。電力検出回路109はより敏感になるから、検出
のためにより少しの信号が必要とされるのみでありかつ
インダクタ211なしに検出回路において使用される15dB
の結合に代えて20dBの結合を有するカプラ115を使用で
きる。20dBの結合を備えたカプラ115は挿入損失をほぼ
0.1dB低減し、これはほぼ8mAの電流消費の節約に代わ
り、それによって実質的にバッテリ通話時間を延長す
る。
図４を参照すると、図１の送信機回路100の回路基板
の断面が示されており、伝送ラインカプラ115を示して
いる。送信機回路100は３つの基板層321,322および323
を有する多層回路板または基板上に構成され、これら３
つの基板層321,322および323は、好ましい実施例では、
4.66の誘電率を有するFR−４ファイバーグラス材料から
構成される。前記基板材料はまた、例えば、アルミナ、
デュロイド（duroid）、および石英のような、任意の他
の適切な材料とすることができる。層321はその頭部面3
01上にめっきされた導電性材料からなる順方向経路（fo
rward−path）伝送ライン201、およびその底部面302上
にめっきされた導電性材料からなる結合経路（coupled
−path）伝送ライン202を含む。他の回路のめっき（図
示せず）も前記回路板の層321の頭部面および底部面301
および302の他の部分に含めることができる。層322は回
路めっきを持たない中間層である。層323は伝送ライン2
01および202のためのグランド面を提供するグランドめ
っきをその頭部面303上に有し、かつ他の回路めっき
（図示せず）をその底部面304上に有する。層321,322お
よび323は対応する回路によってめっきされかつラミネ
ーション処理または回路板を形成するための他の適切な
処理によって一緒に接合されている。
の断面が示されており、伝送ラインカプラ115を示して
いる。送信機回路100は３つの基板層321,322および323
を有する多層回路板または基板上に構成され、これら３
つの基板層321,322および323は、好ましい実施例では、
4.66の誘電率を有するFR−４ファイバーグラス材料から
構成される。前記基板材料はまた、例えば、アルミナ、
デュロイド（duroid）、および石英のような、任意の他
の適切な材料とすることができる。層321はその頭部面3
01上にめっきされた導電性材料からなる順方向経路（fo
rward−path）伝送ライン201、およびその底部面302上
にめっきされた導電性材料からなる結合経路（coupled
−path）伝送ライン202を含む。他の回路のめっき（図
示せず）も前記回路板の層321の頭部面および底部面301
および302の他の部分に含めることができる。層322は回
路めっきを持たない中間層である。層323は伝送ライン2
01および202のためのグランド面を提供するグランドめ
っきをその頭部面303上に有し、かつ他の回路めっき
（図示せず）をその底部面304上に有する。層321,322お
よび323は対応する回路によってめっきされかつラミネ
ーション処理または回路板を形成するための他の適切な
処理によって一緒に接合されている。
図５を参照すると、図４における回路板セクションの
頭部層321の頭部面が図示されており、伝送ラインカプ
ラ115の伝送ライン201および202の実施例を示してい
る。伝送ラインカプラ115の新規な特徴によれば、伝送
ライン202は曲がりくねった形状で形成され、それによ
って部分341,342および部分434,344が、図５における、
頭部から見たとき伝送ライン201の互いに反対側に位置
する。
頭部層321の頭部面が図示されており、伝送ラインカプ
ラ115の伝送ライン201および202の実施例を示してい
る。伝送ラインカプラ115の新規な特徴によれば、伝送
ライン202は曲がりくねった形状で形成され、それによ
って部分341,342および部分434,344が、図５における、
頭部から見たとき伝送ライン201の互いに反対側に位置
する。
伝送ラインカプラ115は好ましくは送信機出力信号123
の低い信号レベルを検出するのに充分敏感であり、かつ
また送信機出力信号123の無用の減衰およびバッテリか
らの対応する無用の電流の流出を避けるために比較的低
損失であることが好ましい。伝送ラインカプラ115を使
用することにより、20dBの電磁結合が0.15dBより小さな
挿入損失と共に825MHz〜925MHzにおいて達成できる。
の低い信号レベルを検出するのに充分敏感であり、かつ
また送信機出力信号123の無用の減衰およびバッテリか
らの対応する無用の電流の流出を避けるために比較的低
損失であることが好ましい。伝送ラインカプラ115を使
用することにより、20dBの電磁結合が0.15dBより小さな
挿入損失と共に825MHz〜925MHzにおいて達成できる。
伝送ライン201と伝送ライン202との間の電磁結合の量
は、伝送ライン202の幅、層321の厚さ、および伝送ライ
ン201のエッジからオフセットしかつ平行な部分341,34
2,343および344の距離を含む、数多くの要因に依存す
る。図５の部分341,342,343および344は伝送ライン201
の幅より小さな幅を有し、かつ伝送ライン201のエッジ
から実質的に同じ量だけオフセットしている。部分341
および342の長さは一緒にして実質的に部分343および34
4の長さを一緒にしたものと同じである。部分341および
342によって提供される結合は一緒にして実質的に部分3
43および344によって提供される結合を一緒にしたもの
と等しい。伝送ライン201および伝送ライン202の間の電
磁結合は伝送ライン201と部分341,342,343および344と
の間で最大になり、かつ伝送ライン201と伝送ライン210
の下を交差する垂直方向の部分との間で最小になる。そ
の結果、層321の頭部面301上の回路めっきと底部面302
上の回路めっきとの間の位置合わせ（registation）の
小さな変動は伝送ライン201と伝送ライン202との間の総
合的な電磁結合を悪化させることはなく、それは部分34
3,344の結合が減少したときに部分341,342に対する結合
が増大し、逆もまた同様であるためである。のこぎり
歯、半円形、および長円形状、ならびに以下に説明する
図６および図７の形状を含め伝送ライン202の数多くの
他の配置および形状が可能である。
は、伝送ライン202の幅、層321の厚さ、および伝送ライ
ン201のエッジからオフセットしかつ平行な部分341,34
2,343および344の距離を含む、数多くの要因に依存す
る。図５の部分341,342,343および344は伝送ライン201
の幅より小さな幅を有し、かつ伝送ライン201のエッジ
から実質的に同じ量だけオフセットしている。部分341
および342の長さは一緒にして実質的に部分343および34
4の長さを一緒にしたものと同じである。部分341および
342によって提供される結合は一緒にして実質的に部分3
43および344によって提供される結合を一緒にしたもの
と等しい。伝送ライン201および伝送ライン202の間の電
磁結合は伝送ライン201と部分341,342,343および344と
の間で最大になり、かつ伝送ライン201と伝送ライン210
の下を交差する垂直方向の部分との間で最小になる。そ
の結果、層321の頭部面301上の回路めっきと底部面302
上の回路めっきとの間の位置合わせ（registation）の
小さな変動は伝送ライン201と伝送ライン202との間の総
合的な電磁結合を悪化させることはなく、それは部分34
3,344の結合が減少したときに部分341,342に対する結合
が増大し、逆もまた同様であるためである。のこぎり
歯、半円形、および長円形状、ならびに以下に説明する
図６および図７の形状を含め伝送ライン202の数多くの
他の配置および形状が可能である。
図６を参照すると、図４における回路板セクションの
頭部層321の頭部面が図示されており、伝送ラインカプ
ラ115の伝送ライン201および202の好ましい実施例が示
されている。伝送ライン201はＵ字形状であり、かつ伝
送ライン202はＵ字形状の伝送ライン201の平行側部と電
磁的に結合する部分641および642、そしてＵ字形状伝送
ライン201の中間側部に結合する部分643および644を含
む。部分641,642,643および644は伝送ライン201からほ
ぼ0.004インチ（約0.1mm）離れている。部分641および6
42は実質的に同じ長さでありかつ部分643および644は実
質的に同じ長さである。部分641,642,643および644の一
緒にした合計の長さはほぼ0.4インチ（約10mm）であ
る。部分641によって提供される結合は実質的に部分642
によって提供される結合と等しく、かつ部分643によっ
て提供される結合は実質的に部分644によって提供され
る結合と等しい。部分641および644は少なくとも23dBの
結合を提供し、かつ部分642および643は少なくとも23dB
の結合を提供し、0.15dBより小さな挿入損失と共に825M
Hz〜925MHzの周波数で少なくとも20dBの電磁結合を生成
する。図６のこの実施例では、層321の頭部面301上の回
路めっきと底部面302上の回路めっきとの間の位置合わ
せの小さな変動はＸおよびＹ両方向に生じても伝送ライ
ン201と伝送ライン202との間の総合的な結合を悪化させ
ることはない。
頭部層321の頭部面が図示されており、伝送ラインカプ
ラ115の伝送ライン201および202の好ましい実施例が示
されている。伝送ライン201はＵ字形状であり、かつ伝
送ライン202はＵ字形状の伝送ライン201の平行側部と電
磁的に結合する部分641および642、そしてＵ字形状伝送
ライン201の中間側部に結合する部分643および644を含
む。部分641,642,643および644は伝送ライン201からほ
ぼ0.004インチ（約0.1mm）離れている。部分641および6
42は実質的に同じ長さでありかつ部分643および644は実
質的に同じ長さである。部分641,642,643および644の一
緒にした合計の長さはほぼ0.4インチ（約10mm）であ
る。部分641によって提供される結合は実質的に部分642
によって提供される結合と等しく、かつ部分643によっ
て提供される結合は実質的に部分644によって提供され
る結合と等しい。部分641および644は少なくとも23dBの
結合を提供し、かつ部分642および643は少なくとも23dB
の結合を提供し、0.15dBより小さな挿入損失と共に825M
Hz〜925MHzの周波数で少なくとも20dBの電磁結合を生成
する。図６のこの実施例では、層321の頭部面301上の回
路めっきと底部面302上の回路めっきとの間の位置合わ
せの小さな変動はＸおよびＹ両方向に生じても伝送ライ
ン201と伝送ライン202との間の総合的な結合を悪化させ
ることはない。
図７を参照すると、図４における回路板セクションの
頭部層321の頭部面が図示されており、伝送ラインカプ
ラ115の別の実施例の伝送ライン201および202が示され
ている。伝送ライン202は伝送ライン201と平行でありか
つ電磁的に伝送ライン201と結合された平行部分741およ
び742を含む。部分741および742は実質的に同じ長さで
あり、かつ部分741および742によって提供される結合は
実質的に等しい。
頭部層321の頭部面が図示されており、伝送ラインカプ
ラ115の別の実施例の伝送ライン201および202が示され
ている。伝送ライン202は伝送ライン201と平行でありか
つ電磁的に伝送ライン201と結合された平行部分741およ
び742を含む。部分741および742は実質的に同じ長さで
あり、かつ部分741および742によって提供される結合は
実質的に等しい。
以上要するに、電力検出回路109は検出器の感度を増
強するために整合インピーダンス用インダクタ211と直
列に結合されたホットキャリアダイオード206を含む。
整合インピーダンス用インダクタ211はダイオード206へ
の電力伝送を最大にし、それによって検出のために必要
なRF信号が少なくなる。その結果、20dBのカプラ115が
使用でき、挿入損失をほぼ0.1dB低減しかつ電流消費を
ほぼ8mA低減し、それによってバッテリ通話時間を延長
する。
強するために整合インピーダンス用インダクタ211と直
列に結合されたホットキャリアダイオード206を含む。
整合インピーダンス用インダクタ211はダイオード206へ
の電力伝送を最大にし、それによって検出のために必要
なRF信号が少なくなる。その結果、20dBのカプラ115が
使用でき、挿入損失をほぼ0.1dB低減しかつ電流消費を
ほぼ8mA低減し、それによってバッテリ通話時間を延長
する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−29969（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−369126（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−82346（ＪＰ，Ａ) 米国特許5212815（ＵＳ，Ａ) 米国特許5230093（ＵＳ，Ａ) 米国特許4523155（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 1/04
Claims (3)
- 【請求項１】送信回路が出力するRF信号を検出する無線
周波（RF）信号検出回路であって、前記RF信号は複数の
異なる電力レベルのうちのいずれかの電力レベルを取り
得るものであり、前記RF信号検出回路は、 前記RF信号に結合され前記RF信号に関連する振幅を有す
るRF検出信号を発生するためのRF信号検出器、 容量部分を含むあるインピーダンスを有し、かつ前記RF
検出信号に結合され前記RF検出信号を整流して前記検出
器信号を生成するダイオード検出器、そして 前記ダイオード検出器と前記RF信号検出器の間に直列に
結合されかつ前記RF信号の電力レベルが前記複数の電力
レベルの内の予め定めた所定の１つより低い場合に前記
ダイオード検出器への電力伝達を最大にするため前記ダ
イオード検出器のインピーダンスと実質的に整合するよ
う予め選択されたインダクタ、 を具備するRF信号検出回路。 - 【請求項２】無線周波（RF）信号を増幅しかつ複数の異
なる電力レベルのうちのいずれかの所望の電力レベルで
送信機出力信号を生成する送信回路であって、 前記RF信号を発生するための信号源、 前記RF信号および利得制御信号に結合され可変利得によ
って前記RF信号を増幅し送信機出力信号を生成するため
の増幅器であって、前記可変利得は前記利得制御信号に
関連する振幅を有するもの、 前記増幅器に結合され送信機出力信号に関連する振幅を
有するRF検出信号を発生するための伝送ラインカプラで
あって、該伝送ラインカプラはさらに、 頭部面および底部面そして所定の誘電率を有する基板、 所定の形状を有しかつ前記基板の頭部面上に配置された
スルーパス伝送ラインであって、該スルーパス伝送ライ
ンは前記送信機出力信号に結合されているもの、および 前記基板の底部面上に配置されかつ前記スルーパス伝送
ラインに電磁的に結合されて前記送信機出力信号に関連
する振幅を有するRF検出信号を発生するための結合経路
伝送ライン、 を具備する前記伝送ラインカプラ、 容量部分を含むあるインピーダンスを有し、かつ前記RF
検出信号に結合され前記RF検出信号を整流して検出器信
号を生成するダイオード検出器、 前記ダイオード検出器と前記結合経路伝送ラインの間に
直列に結合されかつ前記RF信号の電力レベルが前記複数
の電力レベルの内の予め定めた所定の１つより低い場合
に前記ダイオード検出器への電力伝達を最大にするため
前記ダイオード検出器のインピーダンスと実質的に整合
するよう予め選択されたインダクタ、そして 前記検出器信号に結合され前記送信機出力信号を前記複
数の電力レベルのうちのいずれかの所望の電力レベルに
維持するために前記利得制御信号の振幅を調整するため
の制御回路、 を具備する送信回路。 - 【請求項３】セルラ電話における、無線周波（RF）信号
を増幅しかつ複数の異なる電力レベルのうちのいずれか
の所望の電力レベルで送信機出力信号を生成するための
送信回路であって、 前記RF信号を発生するための信号源、 前記RF信号および利得制御信号に結合され可変利得によ
って前記RF信号を増幅し送信機出力信号を生成するため
の増幅器であって、前記可変利得は前記利得制御信号に
関連する振幅を有するもの、 前記増幅器に結合され送信機出力信号に関連する振幅を
有するRF検出信号を発生するための伝送ラインカプラで
あって、該伝達ラインカプラはさらに、 頭部面および底部面そして所定の誘電率を有する基板、 所定の形状を有しかつ前記基板の頭部面上に配置された
スルーパス伝送ラインであって、該スルーパス伝送ライ
ンは前記送信機出力信号に結合されているもの、および 前記基板の底部面上に配置されかつ前記スルーパス伝送
ラインに電磁的に結合されて前記送信機出力信号に関連
する振幅を有するRF検出信号を発生するための結合経路
伝送ライン、 を具備する前記伝送ラインカプラ、 容量部分を含むあるインピーダンスを有し、かつ前記RF
検出信号に結合され前記RF検出信号を整流して検出器信
号を生成するダイオード検出器、 前記ダイオード検出器と前記結合経路伝送ラインの間に
直列に結合されかつ前記RF信号の電力レベルが前記複数
の電力レベルの内の予め定めた所定の１つより低い場合
に前記ダイオード検出器への電力伝達を最大にするため
前記ダイオード検出器のインピーダンスと実質的に整合
するよう予め選択されたインダクタ、 前記検出器信号に結合され前記送信機出力信号を前記複
数の電力レベルのうちのいずれかの所望の電力レベルに
維持するために前記利得制御信号の振幅を調整するため
の制御回路、そして 前記伝送ラインカプラに結合され前記送信機出力信号を
放射するためのアンテナ、 を具備するセルラ電話における送信回路。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US149,483 | 1993-11-09 | ||
| US08/149,483 US5530922A (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | Power detector with matching impedance for radio frequency signal amplifiers |
| US08/149,483 | 1993-11-09 | ||
| PCT/US1994/011178 WO1995013662A1 (en) | 1993-11-09 | 1994-10-03 | Power detector with matching impedance for amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08505751A JPH08505751A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3188710B2 true JP3188710B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=22530488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51381395A Expired - Lifetime JP3188710B2 (ja) | 1993-11-09 | 1994-10-03 | 無線周波信号増幅器のための整合インピーダンスを備えた電力検出器 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5530922A (ja) |
| JP (1) | JP3188710B2 (ja) |
| KR (1) | KR0166659B1 (ja) |
| CN (1) | CN1049082C (ja) |
| AU (1) | AU8012694A (ja) |
| BR (1) | BR9406607A (ja) |
| CA (1) | CA2152811C (ja) |
| DE (1) | DE4498742T1 (ja) |
| GB (1) | GB2289133B (ja) |
| SG (1) | SG46658A1 (ja) |
| WO (1) | WO1995013662A1 (ja) |
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| KR102117472B1 (ko) | 2015-03-16 | 2020-06-09 | 삼성전기주식회사 | 검출회로 및 파워 증폭기 |
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| US10182116B2 (en) * | 2016-05-10 | 2019-01-15 | Texas Instruments Incorporated | Contactless communication for battery information |
| CN112994623B (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-20 | 杭州中科微电子有限公司 | 一种应用于功率放大器的功率检测电路 |
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1993
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