JP4118229B2

JP4118229B2 - 無線通信端末

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Publication number: JP4118229B2
Application number: JP2003409095A
Authority: JP
Inventors: 博文田中; 治之中山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP2005175600A

Description

本発明は、無線通信端末に係り、さらに詳しくは、送信用パワーアンプにおける異常検出に関する。

図１２は、従来の携帯電話機におけるパワーアンプ３１を含む送信増幅回路２３の構成を示した図である。送信増幅回路２３に入力されたＲＦ（Radio Frequency）送信信号は、ドライバーアンプ３０で増幅された後、更にパワーアンプ３１で増幅され、アンテナ１から基地局へ放出される。

この送信出力は、出力検出回路３２によって検出され、Ａ／Ｄコンバータ４２においてデジタル信号に変換され、ＣＰＵ４０へ入力される。ＣＰＵ４０は、当該送信出力に基づいて、所望の送信出力が得られるようにドライバーアンプ３０の増幅率を制御する制御信号を生成している。この制御信号は、Ｄ／Ａコンバータ４１においてアナログ電圧に変換された後、ドライバーアンプ３０へ入力される。このような送信電力のフィードバック制御は、ＡＰＣ（Automatic Power Control:自動出力制御）と呼ばれている。

パワーアンプ３１の増幅素子には、通常、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）を用いたデプレッション型のＦＥＴ（Field Effect Transistor）が採用され、ゲート電圧Ｖ_ＧＳ<０となる動作点において使用される。このため、パワーアンプ３１には、上記ＧａＡｓＦＥＴを駆動するための正電源がバッテリー１１から供給されるとともに、ＧａＡｓＦＥＴをバイアスするための負電源がレギュレータ装置１３から供給されている。

携帯電話機の構成要素のうち、パワーアンプ３１は最も消費電力が大きい部品の一つであり、動作中の発熱によって高温になることから放熱対策が実施されている。また、正電源は、ＣＰＵ４０により制御される給電回路３３を介して供給されており、送信時以外は給電回路３３をオフすることによって、パワーアンプ３１への電源供給を停止し、消費電力を低減している。

この様なパワーアンプ３１内において、増幅素子に対するバイアス電圧が何らかの異常によってシフトした場合、パワーアンプ３１における発熱量が増大するおそれがある。例えば、レギュレータ装置１３が故障し、負電源が供給されなくなった場合に、パワーアンプ３１内のバイアス電圧が上昇し、増幅素子が異常発熱する可能性がある。また、パワーアンプ３１内における何らかの不良や故障によって異常発熱することも考えられる。

パワーアンプ３１の異常発熱を防止する方法として、バッテリー１１からの電源供給ラインにフューズを設けて、一定時間、過電流状態が継続すれば、バッテリー１１からの電流供給を遮断させることも考えられる。しかしながら、バッテリー１１からの電源供給ラインにフューズを設けた場合、パワーアンプ３１に供給される電圧レベルを低下させてしまう。このため、送信動作に必要なバッテリー１１の最低電圧がより高レベルとなり、携帯電話機の連続使用時間を短縮させてしまう。

また、異常発熱の防止を目的とするものではないが、正電源からパワーアンプ３１への供給電流を計測し、負電源の電圧レベルを制御する従来の技術が、例えば、特許文献１に開示されている。しかしながら、特許文献１では、正電源の供給ラインに設けられた抵抗により電流検出を行っているため、フューズを設ける場合と同様、パワーアンプ３１に供給される正電源の電圧レベルを低下させてしまう。
特開平１０−２０１１００号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、無線通信端末の送信パワーアンプにおける異常発熱を防止することを目的とする。また、携帯電話機の連続使用時間を短縮させることなく、送信パワーアンプの異常発熱を防止することを目的とする。また、この様な無線通信端末を安価に提供することを目的とする。特に、負電源の電圧レベル異常による送信パワーアンプの異常発熱を防止する無線通信端末を提供することを目的とする。さらに、無線通信端末の送信パワーアンプにおける異常発熱をより確実に防止することを目的とする。

本発明による無線通信端末は、負電源によりバイアスされ、第１の正電源により駆動されるデプレッション型増幅器からなる送信パワーアンプと、送信パワーアンプ及び第１の正電源間を主回路により接続する第１のスイッチング手段と、負電源の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出結果に基づいて第１のスイッチング手段を制御する送信制御手段とを備え、上記第１のスイッチング手段が、送信スロットごとに送信制御手段によりオンされ、上記送信制御手段が、電圧検出手段からの検出レベルに基づいて、送信スロットごとに電源異常を判定し、異常レベルが連続して検出された場合に、その後の送信スロットにおいて第１のスイッチング手段をオンさせないように構成される。

この様な構成により、負電源の電圧レベルを送信スロットごとに検出し、検出レベルに基づいて、送信パワーアンプにおける過電流状態を送信スロットごとに判別し、送信アンプの動作を停止させることができる。このため、従来の無線通信端末に比べて、第１の正電源の電圧レベルを低下させることなく、送信パワーアンプにおける異常発熱を防止することができる。従って、電池電源での連続使用時間を短縮させることなく、異常発熱を防止することができる。なお、第１の正電源には、電池電源の出力を用いることが望ましい。

また、本発明による無線通信端末は、上記電圧検出手段が、負電源及び第２の正電源間に接続され、負電源の電圧レベルを正の電圧レベルに変換する分圧抵抗と、変換後の電圧レベルをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータからなる。この様な構成により、負電源の電圧レベルの検出を安価に実現することができる。なお、第２の正電源は、電圧レベルが安定しているレギュレータ装置の出力であることが望ましいが、電池電源の出力を利用してもよい。

また、本発明による無線通信端末は、上記分圧抵抗及び負電源間を主回路により接続する第２のスイッチング手段を備えて構成される。この様な構成により、送信パワーアンプの負電源供給端子に第２の正電源が供給されるのを防止し、あるいは、正の電圧レベルを検出するためのＡ／Ｄコンバータの入力端子に負の電圧レベルが入力されるのを防止することができる。

また、本発明による無線通信端末は、上記第２のスイッチング手段を負電源の供給開始後にオンするように構成される。この様な構成により、負電源の供給開始前に第２の正電源が供給された場合に、分圧抵抗を介して正電源に接続された負電源の供給ラインが、正の電圧レベルとなることによって、送信パワーアンプの発熱量が増大するのを防止することができる。

また、本発明による無線通信端末は、上記第２の正電源が、負電源の供給開始前に供給を開始されるように構成される。この様な構成により、正の電圧レベルを検出するためのＡ／Ｄコンバータの入力端子に負の電圧レベルが入力されるのを防止することができる。

また、本発明による無線通信端末は、上記第１のスイッチング手段が、負電源の供給開始後にオンされるように構成される。この様な構成により、送信パワーアンプに負電源の供給が開始される前に、正電源の供給が開始され、送信パワーアンプにおける発熱量が増大するのを防止することができる。

また、この様な構成により、負電源の電圧レベルに一時的な変動等があった場合に、誤って電源異常であると判別するのを防止することができる。

また、本発明による無線通信端末は、負電源によりバイアスされ、第１の正電源により駆動されるデプレッション型増幅器からなる送信パワーアンプと、送信パワーアンプ及び第１の正電源間を主回路により接続する第１のスイッチング手段と、負電源の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出結果に基づいて第１のスイッチング手段を制御する送信制御手段と、上記送信パワーアンプからの送信出力を検出する出力検出手段とを備え、上記第１のスイッチング手段は、送信スロットごとに送信制御手段によりオンされ、上記送信制御手段は、出力検出手段からの検出レベルに基づいて、送信スロットごとに出力異常を判定し、出力異常が連続して検出された場合に、その後の送信スロットにおいて第１のスイッチング手段をオンさせないように構成される。この様な構成により、送信出力に基づいて、送信パワーアンプにおける異常検出を行うことができる。このため、負電源の異常検出とともに使用すれば、送信パワーアンプにおける異常発熱をより確実に防止することができる。

また、この様な構成により、一時的な送信出力の変動等があった場合に、誤って出力異常であると判定するのを防止することができる。

本発明によれば、無線通信端末の送信パワーアンプにおける異常発熱を防止することができる。また、携帯電話機の連続使用時間を短縮させることなく、送信パワーアンプの異常発熱を防止することができる。また、この様な無線通信端末を安価に提供することを目的とする。特に、負電源の電圧レベル異常による送信パワーアンプの異常発熱を防止する無線通信端末を提供することができる。さらに、無線通信端末の送信パワーアンプにおける異常発熱をより確実に防止することができる。

図１は、本発明の実施の形態による無線通信端末の一構成例を示したブロック図であり、携帯電話機の構成が示されている。図中の１は無線信号を送受信するアンテナ、２は送受信処理を行う無線処理部、３はベースバンド信号の信号処理を行うベースバンド処理部、４は通話用マイク、５は通話用レシーバ、７は各ブロックを制御するプロセッサからなる主制御部、８はユーザが操作入力を行うためのキー操作部、９は表示出力を行うための表示部である。

通話用マイク４から入力された送話音声信号や、キー操作部８から入力された送信メールデータは、ベースバンド処理部３において圧縮処理や符号化処理などの信号処理が行われ、ベースバンド（ＢＢ）送信信号として無線処理部２へ出力される。このＢＢ送信信号は、変調回路２０において中間周波数（ＩＦ:Intermediate Frequency）信号に変換された後、アップコンバート用のミキサ２１により発振器２２からの周波数信号と混合されて無線周波数（ＲＦ）信号に変換される。その後、フィルタリングされたＲＦ信号は、送信増幅回路２３において電力増幅され、アンテナ１から送信される。

一方、アンテナ１において受信されたＲＦ信号は、低雑音増幅回路２４において増幅され、フィルタリングされた後、ダウンコンバート用のミキサ２５において、発振器２２の周波数信号と混合されＩＦ信号に変換される。その後、復調回路２６において復調され、受信ＢＢ信号としてベースバンド処理部３へ出力される。ベースバンド処理部３では、送信時とは逆の信号処理が行われ、受話信号は通話用レシーバ５へ出力され、受信メールは、図示しないメモリに格納され、あるいは、表示部９に表示される。

無線制御部２７は、主制御部７からの制御信号に基づいて、送信増幅回路２３を含む無線処理部２内の各ブロックの動作制御を行って、無線信号の送信制御及び受信制御を行っている。

バッテリー１１は、携帯電話機を構成する各ブロックへ電源供給を行っている電池電源であり、リチウムイオン電池などの２次電池からなる。上記の各ブロックへは、必要に応じて、バッテリー１１の出力電圧が供給され、あるいは、レギュレータ装置１２，１３の出力電圧が供給される。レギュレータ装置１２，１３は、バッテリー１１の出力電圧を所望の電圧レベルに変換するＤＣ／ＤＣコンバータからなる。

ここでは、バッテリー１１が最大４．２Ｖ、レギュレータ装置１２が２．９Ｖ、レギュレータ装置１３が−２．５Ｖを供給するものとする。つまり、バッテリー１１及びレギュレータ装置１２が正電源であり、レギュレータ装置１３が負電源であるものとする。バッテリー１１の出力電圧は一定でなく、その残容量の減少に応じて低下していく。

なお、消費電力を抑制するため、各ブロックへの電源供給は、必要な場合にのみ行われている。また、レギュレータ装置１３からの負電源は、送信増幅回路２３のみが使用しており、自局に割り当てられた送信スロット以外の期間は、レギュレータ装置１３の出力を停止させ、負電源ラインを高インピーダンス状態としている。

図２は、図１の送信増幅回路２３について詳細な構成例を示したブロック図である。この送信増幅回路２３は、ドライバーアンプ３０、パワーアンプ３１、出力検出回路３２、給電回路３３及び電圧検出回路３４からなる。なお、図中のＣＰＵ４０、Ｄ／Ａコンバータ４１及びＡ／Ｄコンバータ４２，４３は、図１の無線制御部２７に相当する。

ドライバーアンプ３０は、増幅率を制御可能なアンプであり、アップコンバート用のミキサ２１から入力されるＲＦ送信信号を増幅し、パワーアンプ３１へ出力している。ドライバーアンプ３０の増幅率は、ＣＰＵ４０により生成され、Ｄ／Ａコンバータ４１でアナログ電圧に変換された制御信号に基づいて決定される。

パワーアンプ３１は、バッテリー１１からの正電源（最大４．２Ｖ）と、レギュレータ装置１３からの負電源（−２．５Ｖ）とが供給されており、負電源によってバイアスされ、正電源によって駆動される。パワーアンプ３１で増幅されたＲＦ信号はアンテナ１へ出力され、アンテナ１から自由空間へ放出される。このパワーアンプ３１の増幅率を直接制御することはできず、バッテリー１１及びレギュレータ装置１３の出力電圧が変動した場合には、その増幅率も変動する。

出力検出回路３２は、コンデンサＣ１を介してパワーアンプ３１の出力端子に接続されており、パワーアンプ３１から出力されるＲＦ送信信号を検波し、その送信出力、つまり、増幅後の信号電力を検出している。検出された送信出力は、Ａ／Ｄコンバータ４２を介してＣＰＵ４０へ入力される。ＣＰＵ４０は、この検出結果に基づいて、パワーアンプ３１からの送信出力が所定電力となるように、ドライバーアンプ３０の増幅率を制御している。つまり、送信出力レベルをＣＰＵ４０へフィードバックして電力制御ループを形成し、ＡＰＣを行っている。

また、ＣＰＵ４０は、出力検出回路３２による検出レベルに基づいて、送信出力の異常検出も行っている。この結果、出力異常であると判別された場合、ＣＰＵ４０は、その後の送信動作を行わない。

給電回路３３は、給電スイッチング素子Ｑ１、制御スイッチング素子Ｑ２及び抵抗Ｒ１からなり、バッテリー１１からパワーアンプ３１への電源供給を制御している。給電スイッチング素子Ｑ１は、その主回路により、バッテリー１１及びパワーアンプ３１を接続するｎチャネルのパワーＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）ＦＥＴである。制御スイッチング素子Ｑ２は、ＣＰＵ４０により制御され、給電スイッチング素子Ｑ１に制御電圧を与えるｎｐｎ形のバイポーラトランジスタである。

ＣＰＵ４０から、制御スイッチング素子Ｑ２の制御端子に対し、高レベルの給電制御信号が出力された場合、制御スイッチング素子Ｑ２がオンし、給電スイッチング素子Ｑ１がオンするため、バッテリー１１からパワーアンプ３１への給電が行われる。逆に、ＣＰＵ４０から低レベルの給電制御信号が出力された場合、制御スイッチング素子Ｑ２がオフし、給電スイッチング素子Ｑ１がオフして給電が停止される。

電圧検出回路３４は、抵抗Ｒ２及びＲ３と、保護スイッチング素子Ｑ３からなる。抵抗Ｒ２，Ｒ３は、正電源（２．９Ｖ）と、負電源（−２．５Ｖ）との間に直列に接続された分圧抵抗であり、その分圧レベルは、Ａ／Ｄコンバータ４３を介してＣＰＵ４０へ入力される。抵抗Ｒ２，Ｒ３の値は、分圧レベルが正の電圧レベルになるように予め定められており、Ａ／Ｄコンバータ４３には、正の電圧レベルが入力される。ＣＰＵ４０は、この検出レベルに基づいて負電源の異常を検出し、電源異常と判別した場合には、その後の送信動作を行わない。

一般に、ＣＰＵ４０及びＡ／Ｄコンバータ４３を含む無線制御部２７は、正電源により駆動されているため、Ａ／Ｄコンバータ４３に特別な回路を用いない限り、負の電圧レベルをＡ／Ｄ変換することができない。ところが、無線制御部２７は、通常、チップセットと呼ばれる汎用素子として提供されており、負の電圧レベルを検出しようとすれば、設計コスト及び製造コストを増大させる。このため、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３を用いて、負電源の電圧レベルを正の電圧レベルに変換して検出すれば、汎用のチップセットを用いた安価な構成であっても電源異常を検出することができる。

保護スイッチング素子Ｑ３は、その主回路が、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３と、負電源（−２．５Ｖ）との間に直列接続されたｎチャネルのＭＯＳＦＥＴであり、ＣＰＵ４０により制御される。この保護スイッチング素子Ｑ３は、Ａ／Ｄコンバータ４３に負の電圧レベルが入力されるのを防止するとともに、パワーアンプ３１の負電源端子に正電源が供給されるのを防止している。

正の電圧レベルをＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄコンバータ４３の入力端子に負の電圧レベルが印加されることは望ましくない。このため、正電源（２．９Ｖ）の供給を負電源（−２．５Ｖ）の供給よりも先に開始する必要がある。ところが、この場合には、正電源の供給開始から負電源の供給開始までの間、パワーアンプ３１の負電源端子に正電源が供給されることになり望ましくない。

従って、保護スイッチング素子Ｑ３を分圧レベルの検出位置よりも負電源（−２．５Ｖ）側に設け、保護スイッチング素子Ｑ３がオフしている状態で、先に正電源（２．９Ｖ）の供給を開始し、次に、負電源（−２．５Ｖ）の供給を開始した後、保護スイッチング素子Ｑ３をオンすれば、上述の問題を解消することができる。

図３は、図２のパワーアンプ３１について詳細な構成例を示した回路図である。このパワーアンプ３１は、入力信号を順に増幅する２個の増幅素子５２，５４からなり、各増幅素子５２，５４の出力段には、整合回路５３，５５がそれぞれ設けられている。入力端子５１には、ドライバーアンプ３０からのＲＦ信号が入力され、増幅素子５２，５４によって増幅されたＲＦ信号が、出力端子５６からアンテナ１へ出力される。

抵抗Ｒ４，Ｒ５は、前段の増幅素子５２のバイアス抵抗であり、負電源（−２．５Ｖ）及び接地電位を分圧して得られるバイアス電圧が増幅素子５２の制御端子に印加されている。また、増幅素子５２の主回路は、バッテリー１１と接地電位とを接続している。同様にして、抵抗Ｒ６，Ｒ７は、後段の増幅素子５４のバイアス抵抗であり、負電源（−２．５Ｖ）及び接地電位を分圧して得られるバイアス電圧が増幅素子５４の制御端子に印加されている。また、増幅素子５４の主回路は、バッテリー１１と接地電位とを接続している。つまり、増幅素子５２，５４は、ともに負電源（−２．５Ｖ）によりバイアスされ、バッテリー１１の正電源（４．２Ｖ）により駆動される。

図４は、図３の増幅素子５２，５４のゲート電圧Ｖ_ＧＳに対するドレイン電流Ｉ_Ｄの特性の一例を示した図である。パワーアンプ３１の増幅素子５２，５４には、高出力で、高周波特性が良好なスイッチング素子を用いる必要があり、通常、ＧａＡｓＦＥＴが使用される。ＧａＡｓＦＥＴは、ノーマリーオン（Ｖ_ＧＳ＝０でＩ_Ｄ>０）となるデプレッション型のＶ_ＧＳ−Ｉ_Ｄ特性を有し、ゲート電圧Ｖ_ＧＳ<０の動作点において使用される。このため、増幅素子５２，５４は、負電源（−２．５Ｖ）によってバイアスされている。

この様なパワーアンプ３１では、負電源（−２．５Ｖ）の電圧が上昇したり、増幅素子５２，５４のゲート端子までの給電経路に断線が生じた場合には、制御電圧が０Ｖになり、バッテリー１１から増幅素子５２，５４の主回路へ大きな電流が流れ込む。このため、これらの増幅素子５２，５４を破壊したり、異常発熱が発生するおそれがある。このため、出力検出回路３２がパワーアンプ３１の出力検出を行うとともに、電圧検出回路３４が負電源（−２．５Ｖ）の電圧検出を行って、ＣＰＵ４０がこれらに基づいて異常検出を行っている。そして、異常検出時には、給電回路３３をオフし、異常発熱が起こるのを防止している。

図５は、図１の携帯電話機による送信動作の一例を示したタイミング図である。この携帯電話機が収容される移動体通信システムは、１フレームが２０ｍＳからなり、各フレームが３つのスロットＴ１〜Ｔ３に分割された時分割多重通信を行っているものとする。携帯電話機は、通信開始時に基地局からスロット番号が通知され、送信スロットとして、各フレーム内の特定スロット（６．６７ｍＳ）が割り当てられる。この図では、各フレームの最初のスロットＴ１が送信スロットとして割り当てられ、この期間にバースト送信を行っている様子が示されている。

図６は、図１の携帯電話機による送信出力の一例を示した説明図であり、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ送信出力が０ｄＢ，−４ｄＢ，−８ｄＢの場合である。送信出力は、電波環境に応じて基地局が決定する。例えば、携帯電話機からの無線状態報告や受信レベルに基づいて、当該携帯電話機の送信出力を基地局が決定し、携帯電話機へ通知する。携帯電話機のＣＰＵ４０は、基地局から受け取った送信出力設定に基づいてＡＰＣを実行している。ここでは、０ｄＢ〜−２０ｄＢにおいて４ｄＢステップごとの６段階の送信出力が指定されるものとする。つまり、０，−４，−８，−１２，−１６，−２０ｄＢのいずれかが、送信出力設定として指定される。

図７のステップＳ１０１〜Ｓ１１３は、バースト送信時におけるＣＰＵ４０の動作の一例を示したフローチャートである。送信スロット以外では、パワーアンプ３１に電源供給を行わないため、給電スイッチング素子Ｑ１がオフされ、レギュレータ装置１３も停止させている。レギュレータ装置１３を起動させるためのタイムラグ等を考慮して、送信動作を開始する少し前に図７の処理が開始される。

まず最初に、ＣＰＵ４０は、異常フラグがセットされているか否かを判別する（ステップＳ１０１）。既に異常発生が判別され、異常フラグがセットされている場合には、送信動作は行われない。すなわち、送信スロットであっても、ＣＰＵ４０は、給電スイッチング素子Ｑ１をオンせず、レギュレータ装置１３も起動せず、パワーアンプ３１への電源供給を行わないことにより、パワーアンプ３１が異常発熱するのを防止している。

異常フラグがセットされていない場合、レギュレータ装置１２を起動させ、電圧検出回路３４に対する正電源（２．９Ｖ）の供給を開始する（ステップＳ１０２）。このとき、保護スイッチング素子Ｑ３はオフされているため、正電源（２．９Ｖ）の供給により、パワーアンプ３１内の増幅素子５２，５４が正の電圧レベルにバイアスされて、発熱量が増大することはない。なお、送信スロット以外でも、レギュレータ装置１２を停止させていない場合には、ステップＳ１０２は省略される。

正電源（２．９Ｖ）の供給開始後、ＣＰＵ４０は、レギュレータ装置１３を起動させて、パワーアンプ３１に対する負電源（−２．５Ｖ）の供給を開始する（ステップＳ１０３）。このとき、給電スイッチング素子Ｑ１はオフされており、パワーアンプ３１に対して、正電源（４．２Ｖ）よりも先に負電源（−２．５Ｖ）を供給し、パワーアンプ３１内の増幅素子５２，５４をバイアスすることができる。

その後、ＣＰＵ４０は、保護スイッチング素子Ｑ３をオンさせる（ステップＳ１０４）。また、給電スイッチング素子Ｑ１をオンさせて、パワーアンプ３１へ正電源（４．２Ｖ）を供給する（ステップＳ１０５）。なお、図２に示した回路構成の場合、負電源（−２．５Ｖ）の供給を開始することによってソース電位が低下した保護スイッチング素子Ｑ３は自動的にオンされるので、ステップＳ１０４は省略することができる。

この様にして、送信スロットに入る前にパワーアンプ３１に対する正電源及び負電源の供給を開始しておく。その後、送信スロットが始まると、送信動作が開始され（ステップＳ１０６）、送信スロットが終了すれば、送信動作を終了する（ステップＳ１０９）。この送信動作中に、出力異常検出処理及び電源異常検出処理が行われる（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。この結果、異常が発生しているとＣＰＵ４０が判別した場合には、異常フラグがセットされ、次回以降の送信スロットでは送信動作が行われない。

送信終了後、ＣＰＵ４０はステップＳ１０２からＳ１０５と逆の動作を行う。すなわち、給電スイッチング素子Ｑ１をオフして、パワーアンプ３１への正電源（４．２Ｖ）の供給を停止する（ステップＳ１１０）。また、保護スイッチング素子Ｑ３をオフした後に（ステップＳ１１１）、負電源（−２．５Ｖ）の供給を停止させる（ステップＳ１１２）。その後に正電源（２．９Ｖ）の供給も停止させる（ステップＳ１１３）。

なお、正電源（２．９Ｖ）の供給は停止させなくてもよい。また、図２に示した回路構成の場合、負電源（−２．５Ｖ）の供給停止によって保護スイッチング素子Ｑ３は自動的にオフされるので、ステップＳ１１１は省略することができる。

図８のステップＳ２０１〜Ｓ２０６は、ＣＰＵ４０による出力異常検出処理（図７のステップＳ１０７）の一例を示したフローチャートである。送信動作中に出力検出回路３２により検出された送信出力は、Ａ／Ｄコンバータ４２によりデジタル変換され、ＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０は、この検出レベルに基づいてＡＰＣを行っているが、当該検出レベルを更に出力判定閾値と比較し、送信出力の異常検出も行っている。

まず、送信動作中に出力検出回路３２によって検出された送信出力レベルを所定の出力判定閾値（過大判定閾値）と比較して、当該送信出力レベルが過大であるか否かが検出される（ステップＳ２０１）。この結果、送信出力レベルが過大判定閾値以上であれば、過大であると判別し、出力異常の検出回数Ｎａをインクリメントする（ステップＳ２０４）。このとき、検出回数Ｎａが５に達すると、異常が発生していると判断し、異常フラグをセットする（ステップＳ２０５，Ｓ２０６）。

一方、検出された送信出力レベルが過大でない場合には、もう一つの出力判定閾値（過小判定閾値）と比較して、当該送信出力レベルが過小であるか否かが検出される（ステップＳ２０２）。この結果、送信出力レベルが過小判定閾値以下であれば、当該送信出力レベルが過小であると判別し、出力異常の検出回数Ｎａをインクリメントし、検出回数Ｎａが５に達すれば、異常フラグをセットする（ステップＳ２０４〜Ｓ２０６）。

検出された送信出力レベルが過大でも過小でもない場合、つまり、所定の範囲内にある場合には、検出回数Ｎａがクリアされゼロとなる（ステップＳ２０３）。つまり、送信出力レベルが５回連続して所定範囲外になっている場合には、異常が発生していると判別するが、連続していない場合には、異常が発生しているとは判別しない。この出力異常検出処理は、送信スロットごとに行われるため、連続する５回のバースト送信において送信出力が所定範囲外であった場合に、その後の送信動作を停止させている。

図９は、出力異常検出処理の様子を示した説明図である。図中のｔ１〜ｔ１１は、時系列順の送信スロットを指している。送信スロットｔ２において、送信出力が過大判定閾値を超えて出力異常が検出されているが、次の送信スロットｔ３では、出力異常が検出されていないため、検出回数Ｎａはクリアされ、異常判定にはつながっていない。その後の送信スロットｔ４〜ｔ８において、５回連続で出力異常が検出されると、異常フラグがセットされ、送信スロットｔ９以降は、送信動作が行われない。

何らかの原因により送信レベルが所定範囲外になる送信スロットがあったとして、それが単発的なものであれば異常発熱にはつながらない。このため、誤って異常発生と判別することがないように、ＣＰＵ４０は、出力異常が所定回数検出された場合にだけ異常フラグをセットしている。

なお、この様な異常判定は、コントロールチャンネル、通話チャンネル、ユーザパケットチャンネルなどのチャンネルごとに行われ、各チャンネル内において５回連続して出力異常が検出された場合に送信停止される。なお、送信停止された携帯電話機は、位置登録のための無線送信を行うことができないため、表示部９には、電波環境が悪い場合と同様の「圏外」表示が行われることになる。

図１０は、送信出力設定と、出力判定閾値（過大判定閾値及び過小判定閾値）との関係の一例を示した図である。出力異常検出は、基地局により指定された送信出力設定に応じた出力判定閾値を用いて行われることが望ましい。本実施の形態では、送信出力設定ごとに異なる過大判定閾値Ｐ_１〜Ｐ_６が予め定められている。つまり、送信出力設定が小さい場合には、過大判定閾値も低い値とし、異常検出をより正確に行なっている。

ただし、過小判定閾値については、各送信出力設定に共通の一定値Ｐ_０にしている。パワーアンプ３１はバッテリー１１の出力電圧により駆動されるが、バッテリー１１が消耗して残容量が少なくなってくると、その電圧レベルは低下し、パワーアンプ３１の送信出力も低下する。このような場合にも、ＣＰＵ４０が、出力異常であると検出し、異常発生と判別して送信停止を行えば、バッテリー１１の残容量が少なくなると、送信できなくなってしまう。このため、過小判定閾値Ｐ_０は、送信出力設定にかかわらず、比較的低い一定値に予め定められている。

図１１のステップＳ３０１〜Ｓ３０５は、ＣＰＵ４０によ電源異常検出処理（図７のステップＳ１０８）の一例を示したフローチャートである。ＣＰＵ４０は、電圧検出回路３４による検出レベルに基づいて、負電源の異常検出を行っている。

送信動作中に電圧検出回路３４によって検出された電圧レベルは、Ａ／Ｄコンバータ４３によりデジタル変換され、ＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０は、この電圧レベルを電圧判定閾値と比較し、電圧レベルの異常検出を行う（ステップＳ３０１）。すなわち、検出された電圧レベルが電圧判定閾値以上であれば、電圧異常であると判別する。

検出された電力レベルが過大であるため、ステップＳ３０１において電圧異常と判別された場合には、電圧異常の検出回数Ｎｂをインクリメントする（ステップＳ３０３）。この検出回数Ｎａが３に達すれば、負電源の電圧レベルが異常であると判断し、異常フラグをセットする（ステップＳ３０４，Ｓ３０５）。

一方、検出された電力レベルが過大でない場合には、検出回数Ｎｂがクリアされゼロとなる（ステップＳ３０２）。つまり、電圧レベルが３回連続して所定範囲外になっている場合には、異常が発生していると判別するが、連続していない場合には、異常が発生しているとは判別しない。この電源異常検出処理は、送信スロットごとに行われるため、連続する３回のバースト送信において負電源の電圧レベルが所定範囲外であった場合、その後の送信動作を停止させている。

本発明の実施の形態による無線通信端末の一構成例を示したブロック図である。図１の送信増幅回路２３について詳細な構成例を示したブロック図である。図２のパワーアンプ３１について詳細な構成例を示した回路図である。図３の増幅素子５２，５４のゲート電圧Ｖ_ＧＳに対するドレイン電流Ｉ_Ｄの特性の一例を示した図である。図１の携帯電話機による送信動作の一例を示したタイミング図である。図１の携帯電話機による送信出力の一例を示した説明図である。バースト送信時におけるＣＰＵ４０の動作の一例を示したフローチャートである。ＣＰＵ４０による出力異常検出処理（図７のステップＳ１０７）の一例を示したフローチャートである。出力異常検出処理の様子を示した説明図である。送信出力設定と、出力判定閾値（過大判定閾値及び過小判定閾値）との関係の一例を示した図である。ＣＰＵ４０による出力異常検出処理（図７のステップＳ１０８）の一例を示したフローチャートである。従来の携帯電話機におけるパワーアンプ３１を含む送信増幅回路２３の構成を示した図である。

符号の説明

１アンテナ
２無線処理部
３ベースバンド処理部
１１バッテリー
１２，１３レギュレータ装置
２３送信増幅回路
３０ドライバーアンプ
３１パワーアンプ
３２出力検出回路
３３給電回路
３４電圧検出回路
４１Ｄ／Ａコンバータ
４２，４３Ａ／Ｄコンバータ
５２，５４増幅素子
５３，５５整合回路
Ｑ１給電スイッチング素子
Ｑ２制御スイッチング素子
Ｑ３保護スイッチング素子

Claims

負電源によりバイアスされ、第１の正電源により駆動されるデプレッション型増幅器からなる送信パワーアンプと、
送信パワーアンプ及び第１の正電源間を主回路により接続する第１のスイッチング手段と、
負電源の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段の検出結果に基づいて第１のスイッチング手段を制御する送信制御手段とを備え、
上記第１のスイッチング手段は、送信スロットごとに送信制御手段によりオンされ、
上記送信制御手段は、電圧検出手段からの検出レベルに基づいて、送信スロットごとに電源異常を判定し、異常レベルが連続して検出された場合に、その後の送信スロットにおいて第１のスイッチング手段をオンさせないことを特徴とする無線通信端末。
上記電圧検出手段は、負電源及び第２の正電源間に接続され、負電源の電圧レベルを正の電圧レベルに変換する分圧抵抗と、
変換後の電圧レベルをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータからなることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
上記分圧抵抗及び負電源間を主回路により接続する第２のスイッチング手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
上記第２のスイッチング手段は、負電源の供給開始後にオンされることを特徴とする請求項３に記載の無線通信端末。
上記第２の正電源は、負電源の供給開始前に供給を開始されることを特徴とする請求項４に記載の無線通信端末。
上記第１のスイッチング手段は、負電源の供給開始後にオンされることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
負電源によりバイアスされ、第１の正電源により駆動されるデプレッション型増幅器からなる送信パワーアンプと、
送信パワーアンプ及び第１の正電源間を主回路により接続する第１のスイッチング手段と、
負電源の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段の検出結果に基づいて第１のスイッチング手段を制御する送信制御手段と、
上記送信パワーアンプからの送信出力を検出する出力検出手段とを備え、
上記第１のスイッチング手段は、送信スロットごとに送信制御手段によりオンされ、
上記送信制御手段は、出力検出手段からの検出レベルに基づいて、送信スロットごとに出力異常を判定し、出力異常が連続して検出された場合に、その後の送信スロットにおいて第１のスイッチング手段をオンさせないことを特徴とする無線通信端末。