JP4225953B2 - 移動通信端末機の送信装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信端末機の送信装置及びその方法に関するもので、詳しくは、アンテナのインピーダンスの変化によって変動される電力変動及びアンテナの不整合を補正する移動通信端末機の送信装置及びその方法に関するものである。

一般に、移動通信端末機のアンテナは、使用者との距離、サイズまたは使用中の位置によってインピーダンス特性が変化するため、送信信号はアンテナ整合部により補正されて伝送される。

図２は、従来の移動通信端末機の送信装置の構成を示したブロック図で、図示されたように、後述するベースバンド信号処理部１を通して入力される送信信号を周波数上向変換して高周波信号として出力するミキサー２と、該ミキサー２から出力されて第１フィルタ３によりフィルタリングされた信号を所定レベルに増幅する第１増幅器４と、該第１増幅器４から出力されて第２フィルタ５によりフィルタリングされた信号を所定レベルに増幅する第２増幅器６と、該第２増幅器６から出力された後アイソレータ７を経由して入力される信号をフィルタリングする第３フィルタ８と、該第３フィルタ８から出力される信号の電力を感知する結合器（ｃｏｕｐｌｅｒ）９と、該結合器９を経由して入力される信号を補正してアンテナ１１に伝送するアンテナ整合部１０と、前記結合器９により感知された信号の電力によって電力制御信号を出力し、該電力制御信号によって前記第１増幅器４及び第２増幅器６を制御するベースバンド信号処理部１と、から構成されている。

以下、このように構成された従来の移動通信端末機の送信装置の動作を説明する。

前記ベースバンド信号処理部１は、送信信号を前記ミキサー２に印加し、該ミキサー２は、前記送信信号の周波数を上向変換して高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ＲＦ）信号として出力し、前記第１フィルタ３は、不要（ｓｐｕｒｉｏｕｓ）高周波が生成されることを抑制する。次いで、該第１フィルタ３から出力された信号は、前記第１増幅器４により所定レベルに増幅されて前記第２フィルタ５を経由して前記第２増幅器６に入力される。

その後、前記第２増幅器６は、前記第２フィルタ５から出力された信号を所定レベルに増幅し、該増幅された信号は、前記アイソレータ７を経由して前記第３フィルタ８によりフィルタリングされる。このとき、前記アイソレータ７は、インピーダンス不整合により発生する反射波から前記第２増幅器６を保護し、該第２増幅器６以後の負荷の変化を防止することで出力電力の変動を防止する役割をする。

その後、前記結合器９は、前記第３フィルタ８から出力された信号を前記アンテナ整合部１０に伝送し、該アンテナ整合部１０に伝送された信号は、インピーダンス整合されてアンテナ１１を通して外部に伝送される。且つ、前記結合器９は、前記第３フィルタ８から出力された信号の一部を分岐して前記ベースバンド信号処理部１に伝送し、該ベースバンド信号処理部１は、前記信号の電力と前記送信信号の電力の差によって前記第１増幅器４及び第２増幅器６を制御することで、前記送信信号の出力電力を調節する。

最近、一部の移動通信端末機には低価格化及び小型化のためにアイソレータ７を省略する場合があるが、アンテナのインピーダンスの変動は電力増幅器の負荷の変化として現れるため、送信信号の出力電力に変動を発生させる。特に、移動通信端末機のアンテナ１１は、恒常使用者に露出され、使用環境が例えば、自由空間（ｆｒｅｅ ｓｐａｃｅ）状態、通話状態及びフォルダ開閉状態などに多様に変化されるため、アンテナのインピーダンスが随時変わるようになる。

然るに、このような従来の移動通信端末機の送信装置においては、アンテナのインピーダンスの変動により、電力増幅器から出力される信号のレベルが変化し、送信信号の電力が変動するため、正確な出力電力として放射することができないだけでなく、通信品質を低下させるという問題点があった。

また、従来の移動通信端末機の送信装置は、最近のＳＡＲによる電磁波規制を満足させるために、自由空間状態でもアンテナの放射性能を故意的に減殺させることで、インピーダンスが変化してアンテナと不整合状態になる場合が頻繁に発生するという問題点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、アンテナのインピーダンスの変化を感知し、その変化によって電力増幅器の出力電力及びアンテナの不整合を補正する移動通信端末機の送信装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明により、所定レベルに増幅された送信信号をアンテナを通して外部に送信する移動通信端末機であって、前記アンテナに伝送される最終の送信信号の電力レベルを検出し、該アンテナから反射してくる反射波の電力を感知する検出部と、該検出部により感知された最終の送信信号の電力レベル及び反射波の電力を利用して、出力電力補正部に印加すべき電力制御信号及びアンテナのインピーダンスを補償するためのバイアス電圧を出力するベースバンド信号処理部と、前記バイアス電圧によって前記最終の送信信号にアンテナ整合を行うアンテナ整合部と、から構成されることを特徴とする移動通信端末機の送信装置が提供され、これにより、上記目的が達成される。

前記検出部は、方向性結合器であることを特徴としてもよい。

前記方向性結合器は、前記最終の送信信号の電力レベルを検出する結合ポートと、前記反射波の電力を検出する隔離ポートと、を含んで構成されることを特徴としてもよい。

前記ベースバンド信号処理部は、前記送信信号の電力の変化に対応する少なくとも一つ以上の電力制御信号及びバイアス電圧を既に保存していることを特徴としてもよい。

前記アンテナ整合部は、前記バイアス電圧によって容量（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が変化する整合調整部を含んで構成されることを特徴としてもよい。

本発明により、電力制御信号により送信信号の利得を制御する出力電力補正部と、前記送信信号をアンテナ整合するために、バイアス電圧によりアンテナのインピーダンスを補償する整合調整部と、前記出力電力補正部により所定レベルに増幅された送信信号の電力レベル、及びアンテナのインピーダンスの変化により反射してくる信号の電力を検出する検出部と、前記送信信号の電力レベル及び反射される信号の電力を利用して、前記電力制御信号及びバイアス電圧を出力するベースバンド信号処理部と、から構成されることを特徴とする移動通信端末機の送信装置が提供され、それにより、上記目的が達成される。

前記整合調整部は、前記バイアス電圧によって容量が変化することを特徴としてもよい。

前記整合調整部は、前記アンテナと前記検出部の出力端間に設置されることを特徴としてもよい。

前記検出部は、前記送信信号の電力レベル及び前記反射される信号の電力をそれぞれ検出する少なくとも一つ以上のポートを有する結合器であることを特徴としてもよい。

前記ベースバンド信号処理部は、前記送信信号の電力の変化に対応する少なくとも一つ以上の電力制御信号及びバイアス電圧を既に保存していることを特徴としてもよい。

本発明により、第１電力制御信号及び第１バイアス電圧により送信信号の出力電力及びアンテナ整合を補償する移動通信端末機の送信装置であって、前記補償された送信信号の電力レベル、及びアンテナから反射してくる信号の電力を検出する過程と、前記検出された電力レベルが補償以前の送信信号の電力レベルと異なると、前記送信信号の出力電力を補償するための第２電力制御信号、及び前記アンテナのインピーダンスを整合するための第２バイアス電圧を検出する過程と、第２電力制御信号及び第２バイアス電圧により送信信号の出力電力及びアンテナ整合を補償する過程と、を有することを特徴とする移動通信端末機の送信方法が提供され、これにより、上記目的が達成される。

前記第２電力制御信号及び第２バイアス電圧は、ベースバンド信号処理器に既に保存された値から選択されることを特徴としてもよい。

本発明により、入力信号の電力及びインピーダンスの変化を検出する検出部と、前記検出された電力及びインピーダンスの変化によって、前記入力信号の増幅及びインピーダンスの少なくとも何れか一つを制御する信号処理部と、前記制御によって前記入力信号の利得を制御する増幅部と、前記制御によって前記入力信号のインピーダンスを制御する整合部と、を含んで構成されることを特徴とする移動通信端末機の送信装置が提供され、これにより、上記目的が達成される。

前記検出部は、前記増幅部に連結されて該増幅部からの電力の変化を検出するための第１ポートと、アンテナに連結されて該アンテナからの反射波信号のインピーダンスの変化を検出するための第２ポートと、前記インピーダンスの変化値をＤＣ値に変換させるためのＤＣ変換器と、を含んで構成されることを特徴としてもよい。

前記信号処理部は、前記検出された電力の変化値に対応する電力制御信号を出力することを特徴としてもよい。

前記信号処理部は、前記検出されたインピーダンスの変化に対応するバイアス電圧を出力することを特徴としてもよい。

前記整合部は、前記バイアス電圧によって変化する可変容量キャパシタであることを特徴としてもよい。

このような目的を達成するため、本発明に係る移動通信端末機の送信装置は、所定レベルに増幅された送信信号をアンテナを通して外部に送信する移動通信端末機であって、前記アンテナに伝送される最終の送信信号の電力レベルを検出し、該アンテナから反射してくる反射波の電力を感知する検出部と、該検出部により感知された最終の送信信号の電力レベル及び反射波の電力を利用して、出力電力補正部に印加すべき電力制御信号及びアンテナのインピーダンスを補償するためのバイアス電圧を出力するベースバンド信号処理部と、前記バイアス電圧によって前記最終の送信信号にアンテナ整合を行うアンテナ整合部と、から構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る移動通信端末機の送信装置は、電力制御信号により送信信号の利得を制御する出力電力補正部と、前記送信信号をアンテナ整合するために、バイアス電圧によりアンテナのインピーダンスを補償する整合調整部と、前記出力電力補正部により所定レベルに増幅された送信信号の電力レベル、及びアンテナのインピーダンスの変化により反射してくる信号の電力を検出する検出部と、前記送信信号の電力レベル及び反射される信号の電力を利用して、前記電力制御信号及びバイアス電圧を出力するベースバンド信号処理部と、から構成されることを他の特徴とする。

そして、本発明に係る移動通信端末機の送信方法は、第１電力制御信号及び第１バイアス電圧により送信信号の出力電力及びアンテナ整合を補償する移動通信端末機の送信装置であって、前記補償された送信信号の電力レベル、及びアンテナから反射してくる信号の電力を検出する過程と、前記検出された電力レベルが補償以前の送信信号の電力レベルと異なると、前記送信信号の出力電力を補償するための第２電力制御信号、及び前記アンテナのインピーダンスを整合するための第２バイアス電圧を検出する過程と、第２電力制御信号及び第２バイアス電圧により送信信号の出力電力及びアンテナ整合を補償する過程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る移動通信端末機の送信装置においては、アンテナのインピーダンスの変化を感知し、その変化によって電力増幅器の出力電力及びアンテナの不整合を補正することで、前記電力増幅器の送信出力の変化を防止するとともに、アンテナの性能を向上し得るという効果がある。

以下、本発明に係る移動通信端末機の送信装置及びその方法を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る移動通信端末機の送信装置の構成を示したブロック図で、図示されたように、後述するベースバンド信号処理部１００を通して入力される送信信号を周波数上向変換して高周波信号として出力するミキサー１０１と、該ミキサー１０１から出力される信号をフィルタリングする第１フィルタ１０２と、該第１フィルタ１０２から出力される信号を電力制御信号によって所定レベルに増幅する第１増幅器１０３と、該第１増幅器１０３から出力される信号をフィルタリングする第２フィルタ１０４と、該第２フィルタ１０４から出力される信号を前記電力制御信号によって所定レベルに増幅する第２増幅器１０５と、アイソレータ１０６を経由して入力される前記第２増幅器１０５の出力信号をフィルタリングする第３フィルタ１０７と、該第３フィルタ１０７から出力された信号を分岐して電力レベル及びアンテナのインピーダンスの変化を検出する方向性結合器（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）１０８と、該方向性結合器１０８により検出された前記電力レベル及びインピーダンスの変化を受信し、前記第１及び第２増幅器１０３、１０５を制御する電力制御信号、及び前記アンテナ１１０のインピーダンスを整合するためのバイアス電圧を出力するベースバンド信号処理部１００と、前記第３フィルタ１０７から出力された後、前記方向性結合器１０８を経由して入力された送信信号を前記バイアス電圧を利用して補正するアンテナ整合部１０９と、該アンテナ整合部１０９から出力される最終の送信信号を外部に送信するアンテナ１１０と、から構成されている。

また、前記方向性結合器１０８は、前記第３フィルタ１０７から出力されて前記アンテナ整合部１０９に伝送される信号の一部を分岐して前記電力レベルを検出しアンテナのインピーダンスの変化を検出する検出部であって、前記方向性結合器１０８の結合ポートでは前記アンテナ１１０に伝送される送信信号の電力レベルを検出し、隔離（終端）ポートでは前記アンテナ１１０から反射してくる反射波を電力値に変換／検出することで前記アンテナ１１０のインピーダンスの変化を感知する。

本発明に係る方向性結合器１０８の隔離ポートには、５０Ωの抵抗でなく、ＲＦ信号をＤＣ電圧に変換する変換器が連結される。

また、前記ベースバンド信号処理部１００は、前記方向性結合器１０８から伝送された前記送信信号の電力レベル及びアンテナのインピーダンスの変化を利用して、出力電力補正部に印加すべき電力制御信号、及び整合調整部に印加すべきバイアス電圧を生成する。このとき、前記出力電力補正部は、前記第１増幅器１０３及び第２増幅器１０５であって、前記電力制御信号によって前記送信信号の利得を調節し、前記整合調整部は、前記アンテナ整合部１０９のバリキャップダイオード（ｖａｒｉｃａｐ ｄｉｏｄｅ）１０９ａである。

また、前記ベースバンド信号処理部１００は、アンテナの様々な状態別のＤＣ電力の変化値、電力制御信号値及びバイアス電圧値を既に保存している。通話状態または自由空間状態のように基準となる各通信環境で、移動通信端末機のチューニングが終了されると、前記方向性結合器１０８により検出される電力値を予め保存し、前記アンテナ１１０の状態による電力の変化値、電力制御信号値及びバイアス電圧を定義する。

また、前記アンテナ整合部１０９は、前記バイアス電圧によって前記バリキャップダイオード１０９ａの容量を変化させることで、アンテナのインピーダンス整合を制御する。

以下、このように構成された本発明に係る移動通信端末機の送信装置の動作を説明する。

前記ベースバンド信号処理部１００から出力された送信信号は、前記ミキサー１０１及び第１フィルタ１０２を経由して第１増幅器１０３に入力され、該第１増幅器１０３は、前記送信信号を所定レベルに増幅して第２フィルタ１０４に出力する。

このとき、前記ベースバンド信号処理部１００は、アンテナ整合部１０９を補償するバイアス電圧値と、第１及び第２増幅器１０３、１０５の出力補償値を制御する電力制御信号とを既に保存している。従って、前記ベースバンド信号処理部１００は、前記送信信号を補償するためのバイアス電圧及び出力制御信号を、前記アンテナ整合部１０９のバリキャップダイオード１０９ａと前記第１及び第２増幅器１０３、１０５とに印加する。

次いで、前記第２フィルタ１０４を経由して出力された信号は、第２増幅器１０５により所定レベルに増幅され、該第２増幅器１０５から出力された信号は、アイソレータ１０６を経由して第３フィルタ１０７に入力されて不要高周波成分が除去された後に出力される。

その後、前記第３フィルタ１０７から出力された信号は、前記方向性結合器１０８から前記アンテナ１１０を通して外部に送信される最終の送信信号と、該最終の送信信号の電力レベルを検出するための信号とに分離される。

次いで、前記電力レベルを検出するために分離された信号は、前記方向性結合器１０８の結合ポートで電力値に変換されて前記ベースバンド信号処理部１００に入力され、前記最終の送信信号は、前記アンテナ１１０と前記方向性結合器１０８の出力端間に設置された前記アンテナ整合部１０９に印加される。

その後、前記アンテナ整合部１０９に印加された最終の送信信号は、前記バリキャップダイオード１０９ａによりインピーダンス整合された後、アンテナ１１０を通して外部に送信される。

その後、前記方向性結合器１０８の隔離ポートは、前記アンテナ１１０から反射してくる反射波を検出して電力値に変換した後、前記ベースバンド信号処理部１００に伝送する。

次いで、前記ベースバンド信号処理部１００は、前記方向性結合器１０８から伝送される電力値が以前の電力値と異なると、アンテナ１１０のインピーダンスが変動されたことで判断し、既に保存された値から電力変化値を補償できる電力制御信号及びバイアス電圧を検出し、前記第１及び第２増幅器１０３、１０５とアンテナ整合部１０９とに印加する。

このような構成の本発明は、送信信号装置に限定されることなく、類似した信号処理技法を有する受信装置にも適用可能である。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
（要約）
本発明は、アンテナのインピーダンスの変化を感知し、その変化によって電力増幅器の出力電力及びアンテナの不整合を補正する移動通信端末機の送信装置及びその方法を提供する。

所定レベルに増幅された送信信号をアンテナ１１０を通して外部に送信する移動通信端末機であって、前記アンテナ１１０に伝送される最終の送信信号の電力レベルを検出し、該アンテナ１１０から反射してくる反射波の電力を感知する検出部１０８と、該検出部１０８により感知された最終の送信信号の電力レベル及び反射波の電力を利用して、出力電力補正部１０３、１０５に印加すべき電力制御信号及びアンテナ１１０のインピーダンスを補償するためのバイアス電圧を出力するベースバンド信号処理部１００と、前記バイアス電圧によって前記最終の送信信号にアンテナ整合を行うアンテナ整合部１０９と、を含んで移動通信端末機の送信装置を構成する。

本発明に係る移動通信端末機の送信装置の構成を示したブロック図である。 従来の移動通信端末機の送信装置の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１００ ベースバンド信号処理部
１０１ ミキサー
１０２ 第１フィルタ
１０３ 第１増幅器
１０４ 第２フィルタ
１０５ 第２増幅器
１０６ アイソレータ
１０７ 第３フィルタ
１０８ 方向性結合器
１０９ アンテナ整合器
１０９ａ バリキャップダイオード
１１０ アンテナ

Claims (4)

1. 移動通信端末機の送信装置であって、
   アンテナに送信された送信信号の電力レベルを検出し、該アンテナから戻ってくる反射波の電力レベルを検出する検出部と、
   受け取ったバイアス電圧に従って、該送信信号に対してアンテナ整合を行うアンテナ整合部と、
   該送信信号が該検出部に通信される前に、受け取った電力制御信号に従って該送信信号を増幅する出力電力補正部と、
   ベースバンド信号処理部と
   を備え、
   該ベースバンド信号処理部は、
   （ｉ）該送信信号の検出された電力レベルの変化に対応する少なくとも１つの電力制御信号と、（ｉｉ）該反射波の検出された電力レベルの変化に対応する少なくとも１つのバイアス電圧とを予め格納し、
   該予め格納されている少なくとも１つのバイアス電圧のうちの１つのバイアス電圧であって、該反射波の検出された電力レベルの変化を補償するように該アンテナ整合部を制御するバイアス電圧を該アンテナ整合部に送信し、
   該予め格納されている少なくとも１つの電力制御信号のうちの１つの電力制御信号であって、該送信信号の検出された電力レベルの変化を補償するように該出力電力補正部を制御する電力制御信号を該出力電力補正部に送信し、
   該検出部は、方向性結合器であり、
   該方向性結合器は、
   該送信信号の電力レベルを検出する結合ポートと、
   該反射波の電力レベルを検出する隔離ポートと
   を含み、
   該結合ポートは、該出力電力補正部に接続されており、該隔離ポートは、該アンテナから戻ってくる反射波の電力レベルを検出する、送信装置。
2. 前記方向性結合器は、インピーダンスの変化値をＤＣ値に変換する変換器をさらに含む、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記アンテナ整合部は、前記受け取ったバイアス電圧に従って変化する容量を有する可変キャパシタである、請求項１に記載の送信装置。
4. 前記アンテナ整合部は、前記アンテナと前記検出部の出力ポートとの間に位置する、請求項１に記載の送信装置。

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