JPH04122129A - 移動無線通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、移動体無線通信装置、さらには高周波電力増
幅回路にＧａＡｓＦＥＴ　（ガリウム・砒素電界効果ト
ランジスタ）を用いた超高周波帯の移動体無線通信装置
に適用して有効な技術に関するもので、例えば携帯電話
機に利用して有効な技術に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、本発明に先だって、本発明者らによって検討
された移動体無線通信装置の概略構成を示す。

同図に示す移動体無線通信装置は、特に携帯電話機に適
用されるものであって、その主要部は、無線信号を発生
する信号源ユニット１、この信号源ユニット１からの無
線信号をＧａＡｓＦＥＴ２０を使って所定の送信電力に
増幅する送信ユニット２、無線信号の受信および復調を
行なう受信ユニット３、送信ユニット２の出力と受信ユ
ニット３の入力を互いに分離した状態で共通のアンテナ
４１に接続するアンテナ接続ユニット４、キースイッチ
や表示器などの操作機能を集約した操作ユニット５、自
蔵電池から取り出される正の動作電源（＋Ｖｄｄ）を装
置内の各部に供給する電源ユニット６、マイクロ回路化
された汎用論理制御装置いわゆるマイクロコンピュータ
（ＣＰＵ）によって装置内の各ユニット（１〜６）を集
中的に制御する制御ユニット７、送話および受話を行な
うためのマイクロホン８およびスピーカ９などによって
構成されている。

上述した移動体無線通信装置では、（１）マイクロコン
ピュータによる論理制御によって高機能化あるいは多機
能化が可能になっている。また、（２）送信ユニット２
での高周波電力増幅にＧａＡ　ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　２０を
使うことによって、例えば１゜５ＧＨｚ帯といった超高
周波帯の電波の使用が可能になっている。さらに、　（
３）送信や制御などの主要機能をユニット化したことに
よって、実装の効率および外形デザインの自由度が向上
させられている。

上記（１）（２）（３）によって、例えば一般の公衆電
話回線とのリンクが可能な携帯電話機などを小型に構成
することができるようになっている。

ここで、上述した装置において、無線信号をＧａＡｓＦ
ＥＴ２０を使って高周波電力増幅させる場合、その高周
波電力増幅を行なう回路とくにファイナル部２４には、
正の動作電源電圧＋Ｖｄｄのほかに、負のバイアス電圧
−ＶＢが必要になる。

この負バイアス電圧−ＶＢを得るために、従来は、独立
の発振器に整流器を組み合わせてなるインバータ電源を
使っていた。ところが、このインバータ電源を無線通信
装置内に組み込むと、そのインバータ電源の発振器が無
線通信装置の正常な動作を妨げるノイズ源になるという
問題が生じる。

そこで、本発明者らは、第２図に示すように、無線信号
を高周波電力増幅する送信ユニット２内にて、前段のバ
ッファ増幅部２１から８力される無線信号の一部を結合
器２５によって分岐させ、この分岐させた無線信号をダ
イオードおよびコンデンサーで整流および平滑すること
により、ファイナル部２４に負バイアス電圧−ＶＢを供
給することを検討した。つまり、無線信号を入力電源と
する負電圧発生回路２６を送信ユニット２内に内蔵させ
るのである（特開昭６３−２０２１０６号公報参照）。

これにより、外部から負電圧を与えなくても、負バイア
ス電圧−ＶＢを必要とする高周波電力増幅回路によって
超高周波の無線送信を行なわせることができる。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあ
ることが本発明者らによって明らかとされた。

すなわち、（１）無線信号のエネルギーは、変調あるい
はスタンバイ時の送信停止などによって、必ずしも一定
ではない。このため、その無線信号を入力電源とする負
電圧発生回路２６からは、安定で精度の高い負バイアス
電圧−ＶＢを得ることができない。この結果、送信動作
を確実に安定させることが困難になる場合が生じる。

（２）一般に、同一パワーの交流信号を得る場合、その
交流信号を得るために必要な電源消費および回路コスト
は、その交流信号の周波数が高くなるほど増大するとい
う傾向がある。したがって、直流の負バイアス電圧−Ｖ
Ｂを作り出すために、例えば１．５ＧＨｚといった超高
周波の無線信号をわざわざ使うことは、貴重な電源を多
く消費し、かつ回路コストを必要以上に増大させてしま
うことになる。

（３）ＵＨＦあるいはマイクロ波帯以上の超高周波無線
信号を取り扱う場合、送信ユニット２内の主要な回路は
、スリップラインなどによる分布定数によって形成され
る。このため、上記負電圧発生回路２６は、上記分布定
数に干渉しないように充分な緩衝スペースをおいて設け
なければならない。この結果、上記送信ユニット２の必
要寸法サイズは、負電圧発生回路２６が本来必要とする
分よりも大幅に増大してしまって、実装の効率および外
形デザインの自由度が大きく損なわれてしまう。

（４）負バイアス電圧−ＶＢの発生が送信ユニット７の
内部だけで行われるため、例えば送信電力の切替などの
ために負バイアス電圧−ＶＢを外部の制御ユニット７に
集中的に制御させようとすると、ユニット間の配線数が
増加するなど、構成が複雑になってしまう。

本発明の目的は、逆極性のバイアス電圧を必要とする高
周波電力増幅回路およびマイクロコンピュータなどによ
る論理制御回路を採用した移動体無線通信装置において
、送信動作の安定性、低消費電力性、低コスト性、およ
び省スペース性を向上させるという技術を提供すること
にある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、送信や制御などの主要機能をユニット化する
とともに、制御ユニット内にて制御のために発生する一
定周期のクロック信号を入力電源にして逆極性の直流電
圧を発生させ、この逆極性の直流電圧を送信ユニット内
の高周波電力増幅回路にバイアス電圧として与えるとい
うものである。

［作用］ 上記した手段によれば、（１）無線信号の状態に関係な
く、高安定および高精度のバイアス電圧を高周波電力回
路に与えることができる。これにより、送信動作を確実
に安定化させることができる。また、制御ユニット内に
て制御のために発生されるクロック信号を利用すること
で、独立の発振器を使用するインバータが不要になるた
め、無線通信装置の正常な動作を妨げるノイズの問題が
新たに生ずる心配もない。

さらに、（２）電源および高価な回路を多く使って得た
貴重な無線信号のエネルギーが送信以外の目的で消費さ
れることが少なくなる。これにより、電源の消費量およ
び回路コストをそれぞれに低減させることができるよう
になる。

また、（３）逆極性のバイアス電圧を得るための電圧発
生回路は、送信ユニットとは別の制御ユニット内に設け
られるため、送信ユニット内の超高周波回路に干渉する
おそれがないとともに、制御ユニット内に高密度に組み
込むことができる。

これにより、実装の効率および外形デザインの自由度が
確保される。

これとともに、（４）バイアス電圧の発生が送信ユニッ
ト内部にて行われるため、例えば送信電力の切替などの
ために行われるバイアス電圧の制御を、ユニット間の配
線数を増加させたりすることなく、制御ユニットにて集
中的に行わせるようにすることができる。

これにより、逆極性のバイアス電圧を必要とする高周波
電力増幅回路およびマイクロコンピュータなどによる論
理制御回路を採用した移動体無線通信装置において、送
信動作の安定性、低消費電力性、低コスト性、および省
スペース性を向上させるという目的が達成される。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

なお、各図中、同一符号は同一あるいは相当部分を示す
。

第１図は本発明の技術が適用された移動体無線通信装置
の一実施例を示す。

同図に示す装置は、ＵＨＦ帯あるいはマイクロ波帯の超
高周波電波によって双方向（２ＷＡＹ）の無線通信を行
う携帯電話機として構成されたものであって、まず、１
はＦＭあるいはＳＳＢなどの無線信号を発生する信号源
ユニット、２は上記信号源ユニット１からの無線信号を
ＧａＡｓＦＥＴ２０を使って所定の送信電力に高周波電
力増幅する送信ユニット（送信用パワーモジュール）、
３は無線信号の受信および復調を行う受信ユニット、４
は送信ユニット２の出力と受信ユニット３の入力を方向
性結合器いわゆるデュプレクサ−によって互いに分離し
た状態で共通のアンテナ４１に接続するアンテナ接続ユ
ニット、５はキースイッチや表示器などの操作機能を集
約した操作ユニット、６はＮｉ−Ｃｄ電池あるいはＬｉ
電池などの自蔵電池から取り出される正の動作電源（＋
Ｖｄｄ）を装置内の各部に供給する電源ユニット、７は
マイクロ回路化された汎用論理制御装置いわゆるマイク
ロコンピュータ（ＣＰＵ）によって装置内のユニット（
１〜６）を集中的に制御する制御ユニット、８および９
は送話および受話を行うためのマイクロホンおよびスピ
ーカである。

ここで、信号源ユニット１は、水晶発振子を周波数基準
にして動作するＰＬＬＩＩや変調回路（図示省略）など
を有し、マイクロホン８からの音声信号で変調された無
線信号を発生する。

送信ユニット２は、バッファ増幅部２１、帯域通過フィ
ルタ（ＢＰＦ）２２、ドライバ増幅部２３、ファイナル
部２４などによって構成され、上記信号源ユニット１か
らの無線信号を所定の送信電力に増幅する。増幅された
無線信号は、アンテナ接続ユニット４を介してアンテナ
４１に入力される。この場合、ファイナル部２４の高周
波電力増幅回路は、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の超高
周波領域で電力増幅を行うために、その出力素子として
負バイアス電圧−ＶＢを必要とするＧａＡｓＦＥＴ２０
が使用されている。

受信ユニット３は、送信周波数とは別の周波数で送られ
てくる無線信号を受信し、この受信した無線信号から制
御信号と通話信号をそれぞれに復調する。制御信号の方
は制御ユニット７へ制御情報として送られ、通話信号は
スピーカ９に音響駆動入力として与えられる。

制御ユニット７は、その中に、上記送信ユニット２のフ
ァイナル部２４を形成するＧａＡｓＦＥＴ２０に負バイ
アス電圧−ＶＢを与えるための負電圧発生回路２６が設
けられている。この電圧発生回路２６は１、入力用コン
デンサーＣ１、整流ダイオードＤＩ、平滑用コンデンサ
ーＣ２，Ｃ３等によって構成され、マイクロコンピュー
タが制御のために定常的に発生する一定周期のクロック
信号ＣＬＫを入力電源にして、上記負バイアス電圧−Ｖ
Ｂを発生する。上記負バイアス電圧ＶＢは、送信ユニッ
ト２に設けられた負バイアス電圧端子ＡＰＣＴを介して
ファイナル部２４に供給される。

この制御ユニット７内に設けた負電圧発生回路２６は、
入力電源であるクロック信号ＣＬＫが定常的に供給され
るとともに、そのクロック信号ＣＬＫの周期、デユーテ
ィ比および振幅が一定であるため、非常に安定かつ高精
度な負バイアス電圧−ＶＢを発生することができる。

上述した実施例の移動体無線通信装置では、まず、　（
１）一定周期のクロック信号ＣＬＫを入力電源にして負
電圧を発生するので、無線信号のエネルギーが変調ある
いはスタンバイ時の送信停止などによって変化しても、
その変化の影響を受けることなく、高安定および高精度
の負バイアス電圧−ＶＢを高周波電力回路のＧａＡｓＦ
ＥＴ２０に与えられることができる。これにより、送信
動作を確実に安定化させることができる。また、制御ユ
ニット７内にて制御のために発生されるクロック信号Ｃ
ＬＫを利用することで、独立の発振器を有するインバー
タ電源が不要になるため、無線通信装置の正常な動作を
妨げるノイズの問題が新たに生ずる心配もない。

さらに、（２）制御用のクロック信号ＣＬＫは、Ｈ（高
レベル）またはＬ（低レベル）の２値信号論理信号であ
るため、その供給は、それほど大きな電力損失を伴うこ
となく、比較的安価な非線形回路を使って簡単に行うこ
とができる。一方、無線信号の方は、その周波数領域が
高いとともに線形的な要素が多いため、その供給には、
比較的大きな電力損失を伴いがちであるとともに、高価
な高周波用回路が必要になる。したがって、負電圧発生
回路２６の入力電源としてクロック信号ＣＬＫを使うこ
とにより、負バイアス電圧−ＶＢを得るために必要な消
費電力および回路コストをそれぞれに低減させることが
できるようになる。あるいは、貴重な無線信号を送信以
外の目的で消費させなくてもすむようになる。

また、（３）負バイアス電圧−ＶＢを得るための負電圧
発生回路２６は、送信ユニット２とは別の制御ユニット
７内に設けられるため、送信ユニット２内の超高周波回
路に干渉するおそれかがないとともに、制御ユニット７
内にマイクロコンピュータなどと一緒に高密度に組み込
むことができる。これにより、実装の効率および外形の
デザインの自由度が確保される。

これとともに、（４）バイアス電圧−ＶＢの発生が制御
ユニット７内にて行われるため、例えば送信電力の切替
などのためにバイアス電圧−ＶＢを制御する場合、その
制御は、ユニット間の配線数を増加させたりすることな
く、制御ユニット７にて集中的に行わせることができる
。

以上のようにして、負バイアス電圧−ＶＢを必要とする
高周波電力増幅回路およびマイクロコンピュータなどに
よる論理制御回路を採用した移動体無線通信装置におい
て、送信動作の安定性、低消費電力性、低コスト性、お
よび省スペース性を一層向上させることができるように
なる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、負電圧発生回路２６らよって発生される負バイ
アス電圧−ＶＢの電圧値は、倍電圧整流回路などの使用
によって必要な値まで任意に高めることができる。また
、その負バイアス電圧−ＶＢを使って高周波電力増幅を
行う回路は、ＧａＡＳ以外の出力素子を用いて構成され
たものであってもよい。また、その負バイアス電圧−Ｖ
Ｂは無線送信ユニット以外で必要となった場合、そのユ
ニットに供給されてもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である携帯電話に使用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、例えばレピータあるい′はトランスポンダなどの無
線中継器などにも適用できる。少なくとも、マイクロコ
ンピュータなどを使って論理制御が行われる無線通信装
置には適用することができる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、逆極性のバイアス電圧を必要とする高周波電
力増幅回路およびマイクロコンピュータなどによる論理
制御回路を採用した移動体無線通信装置において、送信
動作の安定性、低消費電力性、低コスト性、および省ス
ペース性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例により無線通信装置の概略構
成を示すブロック図、 第２図は本発明に先だって検討された無線通信装置の概
略構成を示すブロック図である。 １・・・・信号源ユニット、１１・・・・ＰＬＬ、２・
・・・送信ユニット、２０・・・・ＧａＡｓＦＥＴ、２
１・・・・バッファ増幅部、２２・・・・帯域通過フィ
ルタ（ＢＰＦ）、２３・・・・ドライバ増幅部、２４・
・・・ファイナル部、２６・・・・負電圧発生回路、−
ＶＢ・・・・負バイアス電圧、３・・・・受信ユニット
、４・・・・アンテナ接続ユニット、４１・・・・アン
テナ、５・・・・操作ユニット、６・・・・電源ユニッ
ト、７・・・・制御ユニット、８・・・・マイクロホン
、９・・・・スピーカ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、無線信号を発生する信号源ユニットと、この信号源
   ユニットからの無線信号を所定電力に高周波電力増幅し
   てアンテナへ供給する送信ユニットと、無線信号の受信
   および復調を行なう受信ユニットと、装置内の動作電源
   を供給する電源ユニットと、一定の周期のクロック信号
   に同期して動作する論理制御回路によって装置内の各ユ
   ニットを集中的に制御する制御ユニットとを有する移動
   体無線通信装置であって、上記電源ユニットから供給さ
   れる動作電源電圧に対して逆極性のバイアス電圧を必要
   とする高周波電力増幅回路を使用して上記送信ユニット
   を構成するとともに、上記制御ユニット内のクロック信
   号を入力電源にすることによって上記高周波電力増幅回
   路に逆極性のバイアス電圧を与える逆極性電圧発生回路
   を設けたことを特徴とする移動無線通信装置。