JP4413244B2 - 無線通信装置、無線通信装置の給電方法 - Google Patents

Description

この発明は、アンテナで反射される送信信号を直流電力に変換し、利用する無線通信装置、無線通信装置の給電方法に関する。

携帯型無線通信装置の送信部では、高周波電力増幅器からの出力信号がアンテナで反射されることで生じる反射波から高周波電力増幅器を保護するために、高周波増幅器とアンテナとのインピーダンス整合を取るように設計する。しかし、アンテナのインピーダンスは、使用者の持ち方や使用環境で変化するため、アンテナでの反射が生じてしまう。
この対策として、高周波電力増幅器とアンテナの間に制御可能な整合回路を設けて反射波を小さくする方法（特許文献１）などがある。
特開２０００−２９５０５５号公報

特許文献１の方法は、反射波（高周波電力増幅器からの出力の一部）を熱に変換するので、電源からの電力を浪費することになる。
本発明は、電源からの電力を浪費することなく、増幅器を反射波から保護することを目的とする。

本発明の無線通信装置は、直流電力を蓄える電池部と、アンテナと、アンテナに送信信号を供給する増幅部と、アンテナで反射された送信信号を直流電力に変換する回収部と、サーキュレータとを備える。なお、サーキュレータは、第１端子が増幅部側に接続され、第２端子がアンテナ側に接続され、第３端子が回収部側に接続され、第１端子からの入力は第２端子に出力し、第２端子からの入力は第３端子に出力する。

また、回収部からの直流電力の利用方法は様々であり、利用方法に合わせて以下のような具体的な構成例がある。回収部からの出力に応じて、無線通信装置内のあらかじめ定めた構成部への給電を、電池部から行うか回収部から行うかを選択する切替部を備えてもよい。回収部からの出力に応じて、無線通信装置内のあらかじめ定めた構成部への給電を、電池部と回収部の両方から同時に行うか、電池部のみから行うかを選択する切替部を備えてもよい。回収部からの出力に応じて、無線通信装置内の各構成部への給電を、電池部から行うか回収部から行うかを個別に選択する切替部を備えてもよい。あるいは、電池部を、回収部からの直流電力を充電できるようにしてもよい。

本発明によれば、高周波電力増幅部を最適な状態で動作するように設定することで反射波が発生しても、アンテナで反射した送信信号（反射波）を電力に変換して再利用する。したがって、電源からの電力を浪費することなく、増幅器を反射波から保護することができるので、電源利用効率の高い無線通信装置を提供できる。

以下に、本発明の実施形態を説明する。なお、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同じ番号を付し、重複説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は第１実施形態の無線通信装置の機能構成例を示す図、図２は回収部１３０の詳細な構成例を示す図である。また、図３は無線通信装置１００の処理フローを示す図である。図４は切替部１６０の詳細な構成例を示す図である。第１実施形態の無線通信装置１００は、アンテナ１１０、アンテナに送信信号を供給する増幅部１２０、アンテナで反射された送信信号を直流電力に変換する回収部１３０、サーキュレータ１４０、直流電力を蓄える電池部１５０、送信信号の信号源９１０、無線通信装置１００を構成するその他の構成部９２０から構成される。サーキュレータ１４０は、第１端子が増幅部１２０側に接続され、第２端子がアンテナ１１０側に接続され、第３端子が回収部１３０側に接続され、第１端子からの入力は第２端子に出力し、第２端子からの入力は第３端子に出力する。なお、その他の構成部９２０には、受信用の構成部、ＣＰＵ、表示部などがある。

無線通信装置１００は上述のような構造なので、送信信号は、信号源９１０から供給され、増幅部１２０で増幅され、サーキュレータ１４０の第１端子から第２端子に通過してアンテナ１１０から出力される（Ｓ１００）。また、送信信号の一部はアンテナ１１０で反射され、反射波となる。反射波は、サーキュレータ１４０の第２端子から第３端子に通過して、回収部１３０で直流電力に変換される（Ｓ１３０）。

回収部１３０は、整流手段１３１、平滑手段１３２、レギュレータ（定電圧手段）１３３、電圧比較手段１３４を備えている（図２参照）。また、回収部１３０は、サーキュレータ１４０の第３端子に接続される端子１３５、切替部１６０に接続される端子１３６、切替部１６０を制御するための信号を出力する端子１３７を有している。

回収部１３０は、次のように反射波を直流電力に変換する。整流手段１３１が、サーキュレータ１４０から出力された反射波（交流信号）を整流する。平滑手段１３２は、整流された信号の電圧を一定にする。レギュレータ１３３は、電圧を所定の電圧になるように変換する。ただし、サーキュレータ１４０からの出力が小さい場合には、レギュレータ１３３からの出力電圧は所定の電圧に達しない。電圧比較手段１３４は、コンパレータ１３４１がレギュレータ１３３からの出力電圧と参照電圧１３４２とを比較し、その結果を出力する（Ｓ１３４）。出力電圧が参照電圧よりも高いと判断された場合は、切替部１６０は回収部１３０からの電力を、あらかじめ定めた構成部（１２０、９１０、または９２０）に供給する（Ｓ１６１）。あらかじめ定めた構成部とは、増幅部１２０だけでもよいし、比較的消費電力の小さい構成部だけでもよい。回収部１３０から電力を供給しない構成部には、電池部１５０から電力を供給すればよい。また、電圧比較手段１３４で出力電圧が参照電圧よりも低いと判断された場合は、切替部１６０は、すべての構成部に電池部１５０から電力を供給する（Ｓ１６２）。なお、サーキュレータ１４０の第３端子からの出力が小さいということは、反射波が小さいということであり、アンテナ１１０から効率よく送信できているということである。したがって、反射波を電力として回収できなくても問題はない。

切替部１６０は、切替手段１６１、ＥＭＩフィルタ１６２、昇圧／降圧手段１６３から構成される（図４参照）。切替手段１６１は、電圧比較手段１３４の出力に基づいて上述のように電力供給源を切り替える。ＥＭＩフィルタ１６２は、電力供給源の切替に伴う瞬間的な電位の変動を平滑化する。昇圧／降圧手段１６３は、電圧を構成部に必要な電圧に調整する。なお、ＥＭＩフィルタ１６２と昇圧／降圧手段１６３は、必要に応じて備えればよく、無線通信装置１００の要求される特性によっては不要である。

第１実施形態の無線通信装置１００はこのような構成なので、高周波電力増幅部を最適な状態で動作するように設定することで反射波が発生しても、アンテナで反射した送信信号（反射波）を電力に変換して再利用できる。したがって、電源からの電力を浪費することなく、増幅器を反射波から保護することができるので、電源利用効率の高い無線通信装置を提供できる。

［第２実施形態］
図１に、第２実施形態の無線通信装置２００の機能構成例を、図３に処理フローを示す。無線通信装置２００と第１実施形態の無線通信装置１００との違いは、切替部２６０である。処理フロー（図３）でも、切替部２６０の処理が異なっている。

図５に、切替部２６０の詳細な構成例を示す。切替部２６０は、スイッチ手段２６１、ＥＭＩフィルタ２６２、昇圧／降圧手段２６３から構成される。昇圧／降圧手段２６３は、電池部１５０からの出力を、無線通信装置２００の構成部に必要な電圧に調整する。電圧比較手段１３４（図２）が回収部１３０の出力が参照電圧よりも高いと判断した場合は、スイッチ手段２６１はＯＮとなり、回収部１３０からの電力と電池部１５０からの電力の両方が、あらかじめ定めた構成部に供給される（Ｓ２６１）。なお、あらかじめ定めた構成部以外には、電池部１５０からの電力が供給される。電圧比較手段１３４が回収部１３０の出力が参照電圧よりも低いと判断した場合は、スイッチ手段２６１はＯＦＦとなり、電池部１５０のみの電力が、すべての構成部に供給される（Ｓ２６２）。また、ＥＭＩフィルタ２６２は、電力供給源の切替に伴う瞬間的な電位の変動を平滑化する。無線通信装置２００はこのような構成なので、第１実施形態と同じように、電源利用効率の高い無線通信装置を提供できる。なお、ＥＭＩフィルタ２６２と昇圧／降圧手段２６３は、必要に応じて備えればよく、無線通信装置２００の要求される特性によっては不要である。

また、回収部１３０からの電力と電池部１５０からの電力の両方を供給すれば、より安定な電力を供給できる。したがって、受信系の低雑音増幅部に回収部１３０からの電力と電池部１５０からの電力の両方を供給すれば、受信特性の線形性の向上が期待できる。

［第３実施形態］
図１に、第３実施形態の無線通信装置３００の機能構成例を、図３に処理フローを示す。無線通信装置３００と第１実施形態の無線通信装置１００との違いは、切替部３６０である。処理フロー（図３）でも、切替部３６０の処理が異なっている。

図６に、切替部３６０の詳細な構成例を示す。切替部３６０は、切替手段３６１、ＥＭＩフィルタ３６２、昇圧／降圧手段３６３から構成される。昇圧／降圧手段３６３は、電池部１５０からの出力を、無線通信装置３００の構成部に必要な電圧に調整する。電圧比較手段１３４（図２）が回収部１３０の出力が参照電圧よりも高いと判断した場合は、切替手段３６１は、回収部１３０からの電力を、あらかじめ定めた構成部に供給する（Ｓ３６１）。なお、あらかじめ定めた構成部以外には、電池部１５０からの電力が供給される。また、あらかじめ定めた構成部を、定常的に電力を供給する必要のない構成部（間欠的に動作する構成部）としてもよい。電圧比較手段１３４が回収部１３０の出力が参照電圧よりも低いと判断した場合は、切替手段３６１は、電池部１５０からの電力をすべての構成部に供給する（Ｓ３６２）。また、ＥＭＩフィルタ３６２は、電力供給源の切替に伴う瞬間的な電位の変動を平滑化する。無線通信装置３００はこのような構成なので、第１実施形態と同じように、電源利用効率の高い無線通信装置を提供できる。なお、ＥＭＩフィルタ３６２と昇圧／降圧手段３６３は、必要に応じて備えればよく、無線通信装置３００の要求される特性によっては不要である。

［第４実施形態］
図７に、第４実施形態の無線通信装置の機能構成例を示す。無線通信装置４００には、切替部がないことが第１〜３実施形態の無線通信装置と異なる。無線通信装置４００の回収部１３０の出力は電池部４５０に供給され、充電される。必要に応じて、充電部４６０を備えればよい。また、電池部４５０からの供給電圧を構成部の電圧に調整するための昇圧／降圧手段４７０を備えてもよい。

無線通信装置４００の場合は、回収部１３０からの出力が小さいときには、電池部４５０に充電されないため、電池部４５０に蓄えられた電力が多く使われる。また、回収部１３０からの出力が大きいときには、電池部４５０に充電される電力が大きくなるため、電池部４５０内の電力の消耗が少なくなる。無線通信装置４００はこのような構成なので、電源利用効率の高い無線通信装置を提供できる。
なお、無線通信装置４００は切替部を備えていないため、最も簡単な構成である。

第１〜３実施形態の無線通信装置の機能構成例を示す図。 回収部１３０の詳細な構成例を示す図。 第１〜３実施形態の無線通信装置の処理フローを示す図。 切替部１６０の詳細な構成例を示す図。 切替部２６０の詳細な構成例を示す図。 切替部３６０の詳細な構成例を示す図。 第４実施形態の無線通信装置の機能構成例を示す図。

符号の説明

１００ 無線通信装置
１１０ アンテナ
１２０ 増幅部
１３０ 回収部
１４０ サーキュレータ
１５０、４５０ 電池部
１６０、２６０、３６０ 切替部
９１０ 信号源

Claims (5)

1. アンテナと、
   前記アンテナに送信信号を供給する増幅部と、
   前記アンテナで反射された送信信号を所定の電圧の直流電力になるように変換する変換手段と、変換した電圧を参照電圧と比較する比較手段とを有する回収部と、
   第１端子が前記増幅部側に接続され、第２端子が前記アンテナ側に接続され、第３端子が前記回収部側に接続され、第１端子からの入力は第２端子に出力し、第２端子からの入力は第３端子に出力するサーキュレータと、
   直流電力を蓄える電池部と、
   前記変換した電圧が参照電圧よりも高い時は前記回収部から当該無線通信装置内のあらかじめ定めた構成部へ給電し、前記電池部から前記回収部が給電しない構成部に給電するよう電力供給源を切替える切替部と、
   を備える無線通信装置。
2. アンテナと、
   前記アンテナに送信信号を供給する増幅部と、
   前記アンテナで反射された送信信号を所定の電圧の直流電力になるように変換する変換手段と、変換した電圧を参照電圧と比較する比較手段とを有する回収部と、
   第１端子が前記増幅部側に接続され、第２端子が前記アンテナ側に接続され、第３端子が前記回収部側に接続され、第１端子からの入力は第２端子に出力し、第２端子からの入力は第３端子に出力するサーキュレータと、
   直流電力を蓄える電池部と、
   前記変換した電圧が参照電圧よりも高い時は前記回収部からと前記電池部の両方から当該無線通信装置内のあらかじめ定めた構成部へ同時に給電し、前記電池部から前記回収部が給電しない構成部に給電するよう電力供給源を切替える切替部と、
   を備える無線通信装置。
3. アンテナと、
   前記アンテナに送信信号を供給する増幅部と、
   前記アンテナで反射された送信信号を所定の電圧の直流電力になるように変換する変換手段と、変換した電圧を参照電圧と比較する比較手段とを有する回収部と、
   第１端子が前記増幅部側に接続され、第２端子が前記アンテナ側に接続され、第３端子が前記回収部側に接続され、第１端子からの入力は第２端子に出力し、第２端子からの入力は第３端子に出力するサーキュレータと、
   直流電力を蓄える電池部と、
   前記変換した電圧が参照電圧よりも高い時は前記回収部から当該無線通信装置内の間欠的に動作する構成部へ給電し、前記電池部から前記回収部が給電しない構成部に給電するよう電力供給源を切替える切替部と、
   を備える無線通信装置。
4. アンテナと、
   前記アンテナに送信信号を供給する増幅部と、
   前記アンテナで反射された送信信号を所定の電圧の直流電力になるように変換する変換手段と、変換した電圧を参照電圧と比較する比較手段とを有する回収部と、
   第１端子が前記増幅部側に接続され、第２端子が前記アンテナ側に接続され、第３端子が前記回収部側に接続され、第１端子からの入力は第２端子に出力し、第２端子からの入力は第３端子に出力するサーキュレータと、
   直流電力を蓄える電池部と、
   前記変換した電圧が参照電圧よりも高い時は前記回収部から当該無線通信装置内のあらかじめ定めた構成部へ給電し、前記電池部から前記回収部が給電しない構成部に給電するよう電力供給源を切替える切替部と、
   を備える無線通信装置の給電方法であって、
   前記アンテナと前記増幅部が、送信信号を送出する信号送信ステップと、
   前記サーキュレータと前記回収部が、前記アンテナで反射された送信信号を直流電力に変換すると共に変換した電圧を参照電圧と比較する回収ステップと、
   前記切替部が、前記比較手段からの出力結果に応じて前記構成部への電力供給源を選択する切替ステップと
   を有する無線通信装置の給電方法。
5. アンテナと、
   前記アンテナに送信信号を供給する増幅部と、
   前記アンテナで反射された送信信号を所定の電圧の直流電力になるように変換する変換手段と、変換した電圧を参照電圧と比較する比較手段とを有する回収部と、
   第１端子が前記増幅部側に接続され、第２端子が前記アンテナ側に接続され、第３端子が前記回収部側に接続され、第１端子からの入力は第２端子に出力し、第２端子からの入力は第３端子に出力するサーキュレータと、
   直流電力を蓄える電池部と、
   前記変換した電圧が参照電圧よりも高い時は前記回収部からの出力と前記電池部の両方から当該無線通信装置内のあらかじめ定めた構成部へ同時に給電し、前記電池部のみから前記回収部が給電しない構成部に給電するよう電力供給源を切替える切替部と、
   を備える無線通信装置の給電方法であって、
   前記アンテナと前記増幅部が、送信信号を送出する信号送信ステップと、
   前記サーキュレータと前記回収部が、前記アンテナで反射された送信信号を直流電力に変換すると共に変換した電圧を参照電圧と比較する回収ステップと、
   前記切替部が、前記比較手段からの出力結果に応じて前記構成部への電力供給源を選択する切替ステップと
   を有する無線通信装置の給電方法。

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