JP4628293B2 - マルチバンド無線通信方法およびマルチバンド無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチバンド無線通信方法およびマルチバンド無線通信装置に関するものである。

近年、携帯電話等の無線通信装置には、それぞれの規格に応じた複数のシステムが存在しており、例えば、日本の携帯電話システムでは、ＰＤＣ方式、ＣＤＭＡ方式、ＰＨＳ方式等が普及している。

通常、無線通信装置は、何れか１つの規格に対応するように構成されているが、最近の例えば携帯電話システムでは、携帯電話端末の普及に伴って各システムに割当てられている周波数帯域が逼迫していることから、マルチバンドへの移行が考えられている。また、安定した高機能のサービスを提供することから、異なる周波数帯域間でのハンドオフや、動作モードの移行（例えば、１ｘモードと１ｘＥＶＤＯモード）等を行うマルチモード化も考えられている。

このようなマルチバンドやマルチモードに対応可能な無線通信装置として、例えば下記の特許文献１，２に開示のものが知られている。

特許文献１に開示のものは、回路の小型化を図ったデュアルバンド無線通信装置で、送信ＩＦ信号を第１送信信号に変換し、第１受信信号を受信ＩＦ信号に変換する第１周波数変換部と、第１送信信号を第２送信信号に変換し、第２受信信号を第１受信信号に変換する第２周波数変換部とを有し、制御信号によりスイッチを切替えることで、第１送信信号と第１受信信号を用いた８００ＭＨｚ帯システムと、第２送信信号と第２受信信号を用いた１９００ＭＨｚ帯システムとを切替えるようにしている。

また、特許文献２に開示のものは、マルチバンドアンテナスイッチ回路を用いた通信装置で、第１の送信端子と第２の受信端子と第１の共通端子を有する第１のダイプレクサ１と、第２の送信端子と第１の受信端子と第２の共通端子を有する第２のダイプレクサ２と、第１の送受信端子と第２の送受信端子とアンテナ端子を有し、第１の送受信端子と第２の送受信端子とのいずれか一方が、アンテナ端子に切替え接続されるスイッチ回路とを有し、第１の共通端子が第１の送受信端子に接続され、第２の共通端子が第２の送受信端子に接続され、アンテナ端子とスイッチ回路との間にノッチフィルタを有している。

ところで、このような無線通信装置の送信手段に設けられる電力増幅器は、一般に、図１７に示すように構成されている。

この電力増幅器５１は、入力端子５２、入力整合回路５３、前段増幅回路５４、段間整合回路５５、後段増幅回路５６、出力整合回路５７、出力端子５８、電源端子５９、バイアス回路６０および基準電圧端子６１を有しており、入力端子５２に入力される送信信号は、入力整合回路５３を経て前段増幅器５４で増幅され、さらに段間整合回路５５を経て後段増幅器５６で所定の電力まで増幅された後、出力整合回路５７でインピーダンス整合されて出力端子５８から出力されるようになっている。

なお、前段増幅回路５４および後段増幅回路５６には、例えば携帯端末にあっては、バッテリー電圧を入力電圧とするＤＣ／ＤＣコンバータ６５から電源端子５９を経て所要の電圧が印加されるとともに、基準電圧端子６１からバイアス回路６０を経て所定のバイアス電圧が印加されるようになっており、ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧すなわち電源端子５９の電圧は、図示しないＣＰＵ等の制御手段からの制御信号によって、電力増幅器５１の送信電力に応じた最適な値となるように設定される。

また、出力整合回路５７は、後段増幅器５６の出力端子と電力増幅器５１の出力端子５８との間に直列接続したインダクタＬ１、伝送線路であるストリップラインＳＬおよびコンデンサＣ１と、インダクタＬ１およびストリップラインＳＬの接続点Ｓ１と電源端子５９との間に接続したインダクタＬ２と、接続点Ｓ１とグランドとの間に接続したコンデンサＣ２と、ストリップラインＳＬおよびコンデンサＣ１の接続点Ｓ２とグランドとの間に接続したコンデンサＣ３と、電源端子５９とグランドとの間に接続したコンデンサＣ４とを有している。

ここで、出力整合回路５７は、当該電力増幅器５１で電力増幅する送信信号の周波数帯域、例えば８００ＭＨｚ帯の場合には、図１８に示すように、８００ＭＨｚ帯で最大の利得が得られるように構成されている。

上記の特許文献１，２の開示の無線通信装置では、複数のバンドの送受信手段が同時に動作状態となることがないので、各バンドの送信手段に設けられる電力増幅器は、対応するバンドにおいて利得が最大となるようにその出力整合回路を構成すれば良いことになる。

さらに、最近では、上述したマルチバンドやマルチモードに加えて、あるバンドでの送受信と同時に、他のバンドでの受信を行うハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）動作化も考えられている。

図１９は、このようなハイブリッド動作を可能にしたマルチバンド無線通信装置の要部の概略構成を示すものである。

このマルチバンド無線通信装置は、８００ＭＨｚ帯ＣＤＭＡシステム（例えば、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ５３、以下、８００ＭＨｚ帯システムと略称する）、２ＧＨｚ帯ＣＤＭＡシステム（例えば、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６４、以下、２ＧＨｚ帯システムと略称する）、およびＧＰＳ受信回路を有する携帯電話端末で、８００ＭＨｚ帯システムおよび２ＧＨｚ帯システムでのデータ通信におけるスループットを向上させるため、およびハイブリッド動作を実行させるために、ダイバーシティ方式を採用している。

具体的な割当周波数は、８００ＭＨｚ帯システムは、送信周波数が８９８〜９０１ＭＨｚおよび９１５〜９２５ＭＨｚ、受信周波数が８４３〜８４６ＭＨｚおよび８６０〜８７０ＭＨｚ、２ＧＨｚ帯システムは、送信周波数が１９２０〜１９８０ＭＨｚ、受信周波数が２１１０〜２１７０ＭＨｚである。また、ＧＰＳ受信周波数は、１５７５．４２ＭＨｚである。

このようなハイブリッド動作可能な携帯電話端末では、例えば８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路で通話すると同時に、２ＧＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路またはＧＰＳ受信回路を駆動してハイブリッド動作させると、８００ＭＨｚ帯システムからの送信信号に含まれる２ＧＨｚ帯システムの周波数成分またはＧＰＳ受信周波数成分が、セカンダリアンテナを経由して、あるいは部品や基板のアイソレーションを超えて２ＧＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路またはＧＰＳ受信回路へノイズとして回り込んで、その受信感度を低下させることになる。

そこで、図１９においては、８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路では、その送信手段を構成する電力増幅器７１の後段に、２ＧＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ（ＦＩＬ）７２と、ＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ７３とを直列に接続して、電力増幅器７１で所定レベルまで増幅された送信信号をフィルタ７２，７３、デュープレクサ（ＤＵＰ）７４およびアンテナスイッチ（ＡＮＴ ＳＷ）７５を経てプライマリ（メイン）アンテナ７６から放射するようにしている。

また、８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路の受信手段は、メインアンテナ７６で受信された受信信号を、アンテナスイッチ７５およびデュープレクサ７４を経てローノイズアンプ７７に供給し、ここで８００ＭＨｚ帯の受信信号を低雑音増幅した後、８００ＭＨｚ帯受信フィルタ７８で不要波を除去して出力するように構成している。

同様に、２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路では、その送信手段を構成する電力増幅器８１の後段に、８００ＭＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ８２と、ＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ８３とを直列に接続して、電力増幅器８１で所定レベルまで増幅された送信信号をフィルタ８２，８３、デュープレクサ８４およびアンテナスイッチ７５を経てメインアンテナ７６から放射するようにしている。

また、２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路の受信手段は、メインアンテナ７６で受信された受信信号を、アンテナスイッチ７５およびデュープレクサ８４を経てローノイズアンプ８７に供給し、ここで２ＧＨｚ帯の受信信号を低雑音増幅した後、２ＧＨｚ帯受信フィルタ８８で不要波を除去して出力するように構成している。なお、アンテナスイッチ７５には、メインアンテナ７６と切換え可能に計測用コネクタ８９が接続されるようになっている。

一方、セカンダリ（サブ）アンテナ９１での受信信号は、周波数分波器であるトリプレクサ（Ｔｒｉ）９２を経て、８００ＭＨｚ帯の受信信号を取り出す８００ＭＨｚ帯受信フィルタ９３およびその出力を低雑音増幅するローノイズアンプ９４を有する８００ＭＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路と、２ＧＨｚ帯の受信信号を取り出す２ＧＨｚ帯受信フィルタ９５およびその出力を低雑音増幅するローノイズアンプ９６を有する２ＧＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路と、ＧＰＳ受信周波数帯の受信信号を取り出すＧＰＳ受信周波数帯受信フィルタ９７およびその出力を低雑音増幅するローノイズアンプ９８を有するＧＰＳ受信回路に供給される。

図１９に示す携帯電話端末によると、例えばメインアンテナ７６に接続された８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路で通話すると同時に、サブアンテナ９１に接続された２ＧＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路またはＧＰＳ受信回路を駆動してハイブリッド動作させる場合には、８００ＭＨｚ帯システムの電力増幅器７１で発生する２ＧＨｚ帯システムの周波数成分およびＧＰＳ受信周波数成分は、それぞれフィルタ７２，７３で減衰されるので、サブアンテナ９１に接続された２ＧＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路またはＧＰＳ受信回路への回り込みが低減され、それらの受信感度の低下を防止できる。

同様に、メインアンテナ７６に接続された２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路で通話すると同時に、サブアンテナ９１に接続された８００ＭＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路またはＧＰＳ受信回路を駆動してハイブリッド動作させる場合には、２ＧＨｚ帯システムの電力増幅器８１で発生する８００ＭＨｚ帯システムの周波数成分およびＧＰＳ受信周波数成分は、それぞれフィルタ８２，８３で減衰されるので、サブアンテナ９１に接続された８００ＭＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路またはＧＰＳ受信回路への回り込みが低減され、それらの受信感度の低下を防止できる。
特開平１１−１１２３８２号公報 特開２００３−１５２５８８号公報

しかしながら、図１９に示した携帯電話端末では、８００ＭＨｚ帯システムの送信手段に２ＧＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ７２と、ＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ７３とを設け、２ＧＨｚ帯システムの送信手段には、８００ＭＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ８２と、ＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ８３とを設けているため、部品点数が多くなって装置全体が大型かつ高価になることが懸念されるとともに、フィルタ７２，７３やフィルタ８２，８３による挿入損失を補うように電力増幅器７１，８１で電力増幅する必要があるため、消費電力が増大し、結果として通話時間が短くなることも懸念される。

なお、このような懸念事項は、上述した携帯電話端末に限らず、あるバンドでの送受信と同時に、他のバンドでの受信を行うハイブリッド動作が可能な他の携帯端末や固定端末においても同様に生じるものである。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、回路の挿入損失を低減でき、小型化、低価格化および低消費電力化に適したハイブリッド動作可能なマルチバンド無線通信方法およびマルチバンド無線通信装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る発明は、第１の周波数帯域で送信動作を実行しながら、第２の周波数帯域で受信動作を実行するマルチバンド無線通信方法であって、前記第１の周波数帯域で送信動作を実行しながら、前記第２の周波数帯域で受信動作を実行する場合、前記送信動作を実行する電力増幅器の利得特性が前記第２の周波数帯域で利得が低下するように、当該電力増幅器の出力整合回路に整合特性変更回路を接続して利得特性を変更することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のマルチバンド無線通信方法において、前記第１の周波数帯域で送信動作を実行しながら、前記第２の周波数帯域で受信動作を実行する場合であって、前記電力増幅器の設定送信レベルが予め設定された送信レベル閾値を超えるときに、当該電力増幅器の出力整合回路に前記整合特性変更回路を接続して利得特性を変更することを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項３に係る発明は、電力増幅器を含む送信手段と、該送信手段による送信信号の周波数帯域とは異なる周波数帯域の信号を受信する受信手段とを有し、前記送信手段による送信動作を実行しながら、前記受信手段による受信動作を選択的に実行するマルチバンド無線通信装置であって、前記電力増幅器の出力整合回路にスイッチング手段を介して選択的に接続可能に設けられ、該電力増幅器の前記受信手段の周波数帯域における利得を低下させる整合特性変更回路と、前記送信手段による送信動作を実行しながら、前記受信手段による受信動作を実行する場合、前記電力増幅器の出力整合回路に前記整合特性変更回路を接続するように前記スイッチング手段の駆動を制御する制御手段と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の周波数帯域で送信動作を実行しながら、第２の周波数帯域で受信動作を実行するハイブリッド動作においては、受信動作の実行に基づいて送信動作を実行する電力増幅器の利得特性が、受信動作を実行する第２の周波数帯域で利得が低下するように変更されるので、電力増幅器の後段に第２の周波数帯域の不要成分を除去するフィルタを設けることなく、受信動作を実行する第２の周波数帯域へのノイズを低減することができる。したがって、フィルタを削減できることから、回路の挿入損失を低減できるとともに、小型化、低価格化および低消費電力化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係るマルチバンド無線通信装置としての携帯電話端末の要部の概略構成を示すブロック図である。

本実施の形態は、図１９と同様の携帯電話端末において、８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路における電力増幅器１および２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路における電力増幅器２を適切に構成することで、図１９に示した８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路における２ＧＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ７２およびＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ７３を省略するとともに、２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路における８００ＭＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ８２およびＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ８３を省略したものである。なお、図１において、図１９と同様の作用を成す構成要素には同一参照符合を付して、その説明を省略する。

図２は、図１に示す８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路における電力増幅器１の回路構成を示すものである。本実施の形態では、図１７に示した電力増幅器５１の回路構成において、出力整合回路５７にスイッチング手段であるＰＩＮダイオードＤ１を介して選択的に接続可能に整合特性変更回路１１を設けたものである。

整合特性変更回路１１は、電流制限抵抗Ｒ１、インダクタＬ３およびコンデンサＣ５を有しており、インダクタＬ１およびストリップラインＳＬの接続点Ｓ１にＰＩＮダイオードＤ１のアノード端子を接続し、このＰＩＮダイオードＤ１のカソード端子をインダクタＬ３およびコンデンサＣ５を経てグランドに接続するとともに、電流制限抵抗Ｒ１を経て比較端子１２に接続する。

比較端子１２は、ＣＰＵ等からなる制御手段１５に接続して、この制御手段１５からハイブリッド動作に基づいて比較端子１２に所要の比較電圧を印加し、これにより電源端子５９に印加されるＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧と比較端子１２に印加される比較電圧との電位差に基づいてＰＩＮダイオードＤ１をオン／オフ制御して、出力整合回路５７に整合特性変更回路１１を選択的に接続する。これにより、ＰＩＮダイオードＤ１のオン時において、電力増幅器１の整合特性すなわち利得特性を変更して、２ＧＨｚ帯システムの受信帯域（２１１０〜２１７０ＭＨｚ）およびＧＰＳ受信帯域（１５７５．４２ＭＨｚ）における利得を低減する。

ここで、電力増幅器１による８００ＭＨｚ帯システムの送信時に、図１に示す２ＧＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路であるローノイズアンプ９６の入力端に回り込む受信帯域（２１１０〜２１７０ＭＨｚ）の回り込み量をＮｒとすると、このＮｒは熱雑音（−１７４〔ｄＢｍ〕）に対して充分低い値とする必要がある。

仮に、このＮｒを−１８４〔ｄＢｍ〕とし、２ＧＨｚ帯受信フィルタ９５の受信帯域（２１１０〜２１７０ＭＨｚ）における減衰量を３ｄＢ、同受信帯域におけるトリプレクサ９２での減衰量を０．５ｄＢ、メインアンテナ７６とサブアンテナ９１との間のアイソレーションを１０ｄＢ、アンテナスイッチ７５の挿入損失を０．５ｄＢ、デュープレクサ７４による前記受信帯域（２１１０〜２１７０ＭＨｚ）での減衰量を１５ｄＢ、デュープレクサ７４の送信端子でのノイズをＮｔとすると、
［数１］
Ｎｔ＝−１８４−（−３）−（−０．５）−（−１０）−（−０．５）−（−１５）
＝−１５５〔ｄＢｍ〕

となる。

一方、図２に示す８００ＭＨｚ帯の電力増幅器１において、ＰＩＮダイオードＤ１をオフにして、整合特性変更回路１１を出力整合回路５７に接続しない場合は、図１７と同様の構成となり、その受信帯ノイズは、通常、−１４０〔ｄＢｍ／Ｈｚ〕程度となるように設計される。

したがって、本実施の形態では、ＰＩＮダイオードＤ１をオンにして、整合特性変更回路１１を出力整合回路５７に接続したときに、図１に示すデュープレクサ７４の送信端子でのノイズＮｔが、−１５５〔ｄＢｍ〕以下となるように、整合特性変更回路１１におけるインダクタＬ３およびコンデンサＣ５の値を決定する。

このように構成すれば、図３に電力増幅器１の利得特性を示すように、ＰＩＮダイオードＤ１がオフ時においては、実線で示すように図１８と同様の利得特性となり、ＰＩＮダイオードＤ１がオン時においては、破線で示すような利得特性とすることができる。すなわち、ＰＩＮダイオードＤ１をオンすることで、８００ＭＨｚ帯システムでの利得も若干低下するが、２ＧＨｚ帯システムの受信帯域（２１１０〜２１７０ＭＨｚ）においては、ＰＩＮダイオードＤ１のオフ時に対する利得の減衰量Ｌｔを１５ｄＢ以上とすることができる。また、ＧＰＳ受信帯域（１５７５．４２ＭＨｚ）についても、同様に利得を充分低減することができる。

なお、詳細な図示は省略するが、図１に示す２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路における電力増幅器２も、電力増幅器１と同様に、その出力整合回路にＰＩＮダイオードを介して選択的に接続可能に整合特性変更回路を設け、ＰＩＮダイオードをハイブリッド動作に基づいて制御手段１５によりオン／オフ制御して、電力増幅器２の利得特性を変更可能に構成する。勿論、この電力増幅器２に設ける整合特性変更回路は、８００ＭＨｚ帯システムの受信帯域（８４３〜８７０ＭＨｚ）およびＧＰＳ受信帯域（１５７５．４２ＭＨｚ）において、充分な減衰量が得られるように構成する。

ところで、上述した電力増幅器１，２で発生する不所望な送信ノイズは、送信電力によって変動し、送信電力が減少すれば、それに伴って送信ノイズも減少する。その結果、ハイブリッド動作時において、２ＧＨｚ帯システムや８００ＭＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路に設けられたローノイズアンプ９６やローノイズアンプ９４、あるいはＧＰＳ受信回路に設けられたローノイズアンプ９８に回り込む送信ノイズ量も減少して、感度劣化が無視できるようになる。すなわち、電力増幅器１や電力増幅器２の整合状態を変更する必要性はなくなる。

また、電力増幅器１，２を、ＤＣ／ＤＣコンバータ６５で駆動する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧と送信電力の関係は、一般に、図４に示すように、送信電力が小さくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧も小さく設定される。なお、一般に、メインアンテナ７６とサブアンテナ９１との間のアイソレーションは、２ＧＨｚ帯のほうが良好であり、送信ノイズの受信回路への回り込み量も減少する。

そこで、本実施の形態では、制御手段１５から電力増幅器１の比較端子１２に印加する比較電圧、および制御手段１５から電力増幅器２の比較端子（図示せず）に印加する比較電圧を、図５に示すように予め設定して、電力増幅器１，２の利得特性をハイブリッド動作に応じて制御する。なお、図５に示す比較電圧テーブルは、例えば制御手段１５の内蔵メモリに格納しておく。

以下、図６に示すフローチャートを参照して、本実施の形態による携帯電話端末の動作を説明する。

先ず、受信待機中（ステップＳ１）に送信要求があると（ステップＳ２）、その送信要求が８００ＭＨｚ帯システムか２ＧＨｚ帯システムか、すなわちプライマリパスが８００ＭＨｚ帯か２ＧＨｚ帯かを判定する（ステップＳ３）。

ここで、８００ＭＨｚ帯での送信要求の場合には、さらにハイブリッド動作か否かを判定し（ステップＳ４）、ハイブリッド動作の場合には制御手段１５から８００ＭＨｚ帯のパワーアンプ（ＰＡ）である電力増幅器１の比較端子１２に１．０〔Ｖ〕の比較電圧を印加し（ステップＳ５）、ハイブリッド動作でない場合には比較端子１２にバッテリー電圧（Ｖｂａｔｔ）の比較電圧を印加して（ステップＳ６）、送信を実行する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ３において、２ＧＨｚ帯での送信要求と判定された場合には、さらにハイブリッド動作か否かを判定し（ステップＳ８）、ハイブリッド動作の場合には制御手段１５から２ＧＨｚ帯のパワーアンプ（ＰＡ）である電力増幅器２の比較端子に１．５〔Ｖ〕の比較電圧を印加し（ステップＳ９）、ハイブリッド動作でない場合には比較端子にバッテリー電圧（Ｖｂａｔｔ）の比較電圧を印加して（ステップＳ１０）、送信を実行する（ステップＳ７）。

したがって、本実施の形態では、図４から明らかなように、８００ＭＨｚ帯で送信するハイブリッド動作の場合には、電力増幅器１の送信電力が１２〔ｄＢｍ〕以上になるとＰＩＮダイオードＤ１がオンとなって整合特性変更回路１１が出力整合回路５７に接続されて利得特性が変更され、その後、送信電力が１０〔ｄＢｍ〕以下になると、ＰＩＮダイオードＤ１がオフとなって整合特性変更回路１１が出力整合回路５７から切り離されて利得特性が元に戻ることになる。

また、２ＧＨｚ帯で送信するハイブリッド動作の場合には、電力増幅器２の送信電力が１８〔ｄＢｍ〕以上になるとＰＩＮダイオードがオンとなって整合特性変更回路が接続されて利得特性が変更され、その後、送信電力が１６〔ｄＢｍ〕以下になると、ＰＩＮダイオードがオフとなって整合特性変更回路が出力整合回路から切り離されて利得特性が元に戻ることになる。

このように本実施の形態では、８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路で送受信しながら、２ＧＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路やＧＰＳ受信回路で受信するハイブリッド動作においては、８００ＭＨｚ帯システムの電力増幅器１における利得が、２ＧＨｚ帯システムの受信帯域およびＧＰＳ受信帯域において充分減衰するように、電力増幅器１の整合特性を変更するようにしたので、図１９に示したような８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路における２ＧＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ７２およびＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ７３が不要になる。

同様に、２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路で送受信しながら、８００ＭＨｚ帯システムのセカンダリ受信回路やＧＰＳ受信回路で受信するハイブリッド動作においては、２ＧＨｚ帯システムの電力増幅器２における利得が、８００ＭＨｚ帯システムの受信帯域およびＧＰＳ受信帯域において充分減衰するように、電力増幅器２の整合特性を変更するようにしたので、図１９に示したような２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路における８００ＭＨｚ帯システムの周波数成分を減衰させるためのフィルタ８２およびＧＰＳ受信周波数成分を減衰させるためのフィルタ８３が不要になる。

したがって、８００ＭＨｚ帯システムおよび２ＧＨｚ帯システムのそれぞれのプライマリ回路における回路の挿入損失を有効に低減でき、小型化、低価格化および低消費電力化が図れる。しかも、本実施の形態では、ハイブリッド動作時でも、プライマリ回路における送信電力が低い場合には、利得特性を変更するための整合特性変更回路を接続しないようにしたので、さらなる消費電流の削減が期待でき、通話時間の延長化が図れる。

（第２実施の形態）
本発明の第２実施の形態では、上述した第１実施の形態において、電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオンする場合に、その両端に印加される電圧が一定となるように制御する。電力増幅器２についても、同様に制御する。

すなわち、バッテリーを電源として用いる場合、そのバッテリー電圧は、例えば３．３〜４．２〔Ｖ〕まで変動する。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧の設定値がバッテリー電圧になった場合には、ＰＩＮダイオードをオンした場合にその両端にかかる電圧も変動して、端子間の直流抵抗および容量が変動して整合特性変更回路の整合状態が変化することになる。

そこで、本実施の形態では、図７に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の入力電圧であるバッテリー電圧（Ｖｂａｔｔ）および制御手段１５によって設定されるＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧（Ｖｄｃ）に対応する比較電圧テーブルを予め設定しておき、制御手段１５においてバッテリー電圧を検出しながら、そのバッテリー電圧と制御信号によって設定されるＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧とに基づいて、電力増幅器１，２のＰＩＮダイオードをオンする場合の比較電圧を図７に示す比較電圧テーブルから設定することで、ＰＩＮダイオードの両端に印加される電圧が一定となるように制御する。

図８は、本実施の形態の動作を示すフローチャートであり、図６と同じ処理を実行するステップには同じ参照符号を付している。

本実施の形態では、ステップＳ３で８００ＭＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ４でハイブリッド動作と判定された場合には、制御信号によるＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧の設定値が１．５〔Ｖ〕にあるか、Ｖｂａｔｔ〔Ｖ〕にあるかを確認し（ステップＳ１１）、バッテリー電圧（Ｖｂａｔｔ）に設定されている場合には、実際のバッテリー電圧を検出して（ステップＳ１２）、制御手段１５から８００ＭＨｚ帯の電力増幅器１の比較端子１２に、検出した実際のバッテリー電圧から０．５〔Ｖ〕差し引いた比較電圧（Ｖｂａｔｔ−０．５〔Ｖ〕）を印加し（ステップＳ１３）、１．５〔Ｖ〕に設定されている場合には、制御手段１５から電力増幅器１の比較端子１２に１．０〔Ｖ〕の比較電圧を印加して（ステップＳ１４）、ステップ７において送信を実行する。

一方、ステップＳ３で２ＧＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ８でハイブリッド動作と判定された場合には、直ちに、バッテリー電圧を検出して（ステップＳ１５）、制御手段１５から２ＧＨｚ帯の電力増幅器２の比較端子に、検出した実際のバッテリー電圧から０．５〔Ｖ〕差し引いた比較電圧（Ｖｂａｔｔ−０．５〔Ｖ〕）を印加して（ステップＳ１６）、ステップ７において送信を実行する。

このように、本実施の形態では、電力増幅器１，２の整合特性変更回路を接続するＰＩＮダイオードをオンする場合に、その両端に印加される電圧が一定となるように制御するようにしたので、所望の特性を常に安定して得ることができる。したがって、装置の信頼性を向上することができる。

（第３実施の形態）
本発明の第３実施の形態においては、図１に示した携帯電話端末において、８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路における電力増幅器１を、図９に示すように構成する。

すなわち、本実施の形態では、電力増幅器１の出力整合回路５７のインダクタＬ１およびストリップラインＳＬの接続点Ｓ１を、コンデンサＣ５、インダクタＬ３およびＰＩＮダイオードＤ１のアノード−カソード通路を経てグランドに接続し、インダクタＬ３とＰＩＮダイオードＤ１との接続点Ｓ３を、電流制限抵抗Ｒ１を経て制御信号端子２２に接続する。ここで、ＰＩＮダイオードＤ１はスイッチング手段を構成しており、電流制限抵抗Ｒ１、インダクタＬ３およびコンデンサＣ５は整合特性変更回路２１を構成している。

制御信号端子２２は、ＣＰＵ等からなる制御手段２５に接続して、この制御手段２５からハイブリッド動作に基づいて制御信号端子２２に所要の電圧信号を印加し、これによりＰＩＮダイオードＤ１をオン／オフ制御して、出力整合回路５７に整合特性変更回路２１を選択的に接続する。このようにして、ＰＩＮダイオードＤ１のオン時において、電力増幅器１の整合特性すなわち利得特性を変更して、２ＧＨｚ帯システムの受信帯域（２１１０〜２１７０ＭＨｚ）およびＧＰＳ受信帯域（１５７５．４２ＭＨｚ）における利得を低減する。

なお、図１に示す２ＧＨｚ帯システムのプライマリ回路における電力増幅器２も、図９に示す電力増幅器１と同様に構成して、その出力整合回路にＰＩＮダイオードを介して選択的に接続可能に整合特性変更回路を設け、ＰＩＮダイオードをハイブリッド動作に基づいて制御手段２５によりオン／オフ制御して、電力増幅器２の利得特性を変更可能に構成する。勿論、この電力増幅器２に設ける整合特性変更回路は、第１実施の形態の場合と同様に、８００ＭＨｚ帯システムの受信帯域（８４３〜８７０ＭＨｚ）およびＧＰＳ受信帯域（１５７５．４２ＭＨｚ）において、充分な減衰量が得られるように構成する。

本実施の形態では、ＣＤＭＡシステムを採用していることから、制御手段２５により図１に示したフィルタ７８，８８およびローノイズアンプ９４，９６の出力であるＣＤＭＡシステムのプライマリパスにおける受信レベルや受信Ｃ／Ｎを監視し、受信レベルや受信Ｃ／Ｎが小さくなると、基地局との安定な通信を確保するために、プライマリパスにおける送信電力を増大させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ６５の出力電圧を制御するようにしている。

そこで、本実施の形態では、ハイブリッド動作時においては、ＣＤＭＡシステムにおける受信レベルの監視結果を利用して、その受信レベルと予め設定した閾値とを比較し、受信レベルが閾値未満となったとき、すなわちプライマリパスにおける電力増幅器１または２の送信電力が増大するように制御されるときに、当該電力増幅器に設けたＰＩＮダイオードをオンにして整合特性変更回路を出力整合回路に接続する。

図１０は、本実施の形態の動作を示すフローチャートであり、図６と同じ処理を実行するステップには同じ参照符号を付している。

本実施の形態では、ステップＳ３で８００ＭＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ４でハイブリッド動作と判定された場合には、８００ＭＨｚ帯における受信レベルが閾値未満か否かを判定し（ステップＳ２１）、閾値未満と判定された場合には、制御手段２５から８００ＭＨｚ帯の電力増幅器１の制御信号端子２２にグランド電位よりも高い所要の電圧信号を印加することでＰＩＮダイオードＤ１をオンにして（ステップＳ２２）、ステップ７において送信を実行する。

これに対し、ステップＳ４でハイブリッド動作でないと判定された場合や、ステップＳ２１で受信レベルが閾値以上と判定された場合には、制御手段２５から電力増幅器１の制御信号端子２２にグランド電位以下の所要の電圧信号を印加することでＰＩＮダイオードＤ１をオフにして（ステップＳ２３）、ステップ７において送信を実行する。

一方、ステップＳ３で２ＧＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ８でハイブリッド動作と判定された場合には、２ＧＨｚ帯における受信レベルが閾値未満か否かを判定し（ステップＳ２４）、閾値未満と判定された場合には、同様に制御手段２５から２ＧＨｚ帯の電力増幅器２の制御信号端子にグランド電位よりも高い所要の電圧信号を印加することでＰＩＮダイオードをオンにして（ステップＳ２５）、ステップ７において送信を実行する。

これに対し、ステップＳ８でハイブリッド動作でないと判定された場合や、ステップＳ２４で受信レベルが閾値以上と判定された場合には、制御手段２５から電力増幅器２の制御信号端子にグランド電位以下の所要の電圧信号を印加することでＰＩＮダイオードをオフにして（ステップＳ２６）、ステップ７において送信を実行する。

このように、本実施の形態では、ハイブリッド動作時においては、そのプライマリパスの受信レベルに基づいて、受信レベルが予め設定した閾値未満のとき、すなわちプライマリパスにおける電力増幅器の送信電力が大きくなるように制御されるときに、ＰＩＮダイオードをオンにして、セカンダリ受信回路で受信する周波数帯域の利得を減衰するように、プライマリパスの電力増幅器における整合特性を変更するようにしたので、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、制御手段２５が監視している受信レベルを利用してＰＩＮダイオードをオン／オフ制御するようにしたが、制御手段２５が監視している受信Ｃ／Ｎを利用して、同様に制御することもできる。

（第４実施の形態）
本発明の第４実施の形態においては、上記の第３実施の形態で示した構成において、８００ＭＨｚ帯の電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオフにした状態で発生する送信ノイズ量を、２ＧＨｚ帯のセカンダリ受信回路で予め測定し、その測定値に基づいて８００ＭＨｚ帯の送信レベル閾値（送信電力閾値）〔ｄＢｍ〕を設定する。同様に、２ＧＨｚ帯の送信レベル閾値についても、２ＧＨｚ帯の電力増幅器２のＰＩＮダイオードをオフにした状態で発生する送信ノイズ量を、８００ＭＨｚ帯のセカンダリ受信回路で予め測定して、その測定値に基づいて設定する。

このようにして、ハイブリッド動作時においては、電力増幅器１，２に対して実際に設定される送信レベル（送信電力）と送信レベル閾値との比較に基づいて制御手段２５により電力増幅器１，２のＰＩＮダイオードのオン／オフを制御する。

ここで、送信レベル閾値は、例えば図１１に示すように、周波数が高くなるほど大きくなり、また温度が高くなるほど小さくなるように、周波数および温度に応じてテーブル化しておく。図１１は、８００ＭＨｚ帯における送信レベル閾値を示しているが、２ＧＨｚ帯についても、同様に周波数および温度に応じて送信レベル閾値をテーブル化しておく。なお、温度は、携帯電話端末に温度センサを内蔵して、制御手段２５で検出するようにする。

図１２は、本実施の形態の動作を示すフローチャートであり、図６および図１０と同じ処理を実行するステップには同じ参照符号を付している。

本実施の形態では、ステップＳ３で８００ＭＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ４でハイブリッド動作と判定された場合には、図１１に示した８００ＭＨｚ帯の送信レベル閾値テーブルから送信周波数および検出温度に対応した送信レベル閾値を決定して（ステップＳ３１）、設定された送信レベルと比較する（ステップＳ３２）。

その結果、決定された送信レベル閾値よりも設定された送信レベルが大きい場合には、ステップＳ２２において８００ＭＨｚ帯の電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオンにして（ステップＳ２２）、ステップ７において送信を実行する。これに対し、ステップＳ３２で設定された送信レベルが決定された送信レベル閾値以下の場合には、ステップＳ２３で電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオフにして、ステップ７において送信を実行する。

一方、ステップＳ３で２ＧＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ８でハイブリッド動作と判定された場合には、２ＧＨｚ帯における送信レベル閾値テーブルから送信周波数および検出温度に対応した送信レベル閾値を決定して（ステップＳ３３）、設定された送信レベルと比較し（ステップＳ３４）、送信レベルが送信レベル閾値よりも大きい場合には、ステップＳ２５において２ＧＨｚ帯の電力増幅器２のＰＩＮダイオードをオンにし、送信レベルが送信レベル閾値以下の場合には、ステップＳ２３で電力増幅器２のＰＩＮダイオードをオフにして、ステップ７において送信を実行する。

このように、本実施の形態では、８００ＭＨｚ帯の電力増幅器１から発生する２ＧＨｚ帯のセカンダリ受信回路に対する送信ノイズ量、および２ＧＨｚ帯の電力増幅器２から発生する８００ＭＨｚ帯のセカンダリ受信回路に対する送信ノイズ量を、周波数および温度に応じて予め測定して送信レベル閾値テーブルを作成し、ハイブリッド動作時には、設定される送信レベルと、送信レベル閾値テーブルの対応する周波数および温度における送信レベル閾値との比較に基づいて、制御手段２５により電力増幅器１，２のＰＩＮダイオードのオン／オフを制御するようにしたので、装置の特性に応じて効率よく消費電力を削減することが可能となる。

（第５実施の形態）
本発明の第５実施の形態においては、上記の第４実施の形態における送信レベル閾値を、図１３に示すようにデータレートに応じて、データレートが高くなるほど低くなるように設定する。

図１４は、本実施の形態の動作を示すフローチャートであり、図１２と同じ処理を実行するステップには同じ参照符号を付している。

本実施の形態では、ステップＳ２で送信要求があったらデータレートを確認し（ステップＳ４１）、その後、ステップＳ３で８００ＭＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ４でハイブリッド動作と判定された場合には、図１３に示した送信レベル閾値テーブルから、ステップＳ４１で確認したデータレートに対応する送信レベル閾値を決定して（ステップＳ４２）、ステップＳ３２で設定された送信レベルと比較し、その比較結果に応じて、送信レベルが閾値を超える場合にはステップＳ２２で電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオンにし、送信レベルが閾値以下の場合にはステップＳ２３で電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオフとする。

一方、ステップＳ４１でデータレートを確認した後、ステップＳ３で２ＧＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ８でハイブリッド動作と判定された場合には、同様に、図１３に示した送信レベル閾値テーブルから、ステップＳ４１で確認したデータレートに対応する送信レベル閾値を決定して（ステップＳ４３）、ステップＳ３４で設定された送信レベルと比較し、その比較結果に応じて、送信レベルが閾値を超える場合にはステップＳ２５で電力増幅器２のＰＩＮダイオードをオンにし、送信レベルが閾値以下の場合にはステップＳ２６で電力増幅器２のＰＩＮダイオードをオフとする。

本実施の形態では、図１３に示したように、送信レベル閾値をデータレートが高くなるほど低く設定したので、ハイブリッド動作において、データレートが高いために送信レベルを高くして受信Ｃ／Ｎを良くする際に、電力増幅器１または２のＰＩＮダイオードを確実にオンすることができる。したがって、ハイブリッド動作時にセカンダリ受信回路に回り込む不所望なノイズをより効率よく、しかも確実に低減することが可能となる。

（第６実施の形態）
本発明の第６実施の形態においては、上記の第３実施の形態における受信レベルの閾値を、図１５に示すように、ＶｏＩＰ等のＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｕｒｖｉｃｅ）制御の有無に応じて、ＱｏＳ制御がある場合はＱｏＳ制御がない場合よりも高く設定する。

図１６は、本実施の形態の動作を示すフローチャートであり、図１０と同じ処理を実行するステップには同じ参照符号を付している。

本実施の形態では、ステップＳ２で送信要求があったらＱｏＳ制御の有無を確認し（ステップＳ５１）、その後、ステップＳ３で８００ＭＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ４でハイブリッド動作と判定された場合には、図１５に示した受信レベル閾値テーブルから、ステップＳ５１で確認したＱｏＳ制御の有無に対応する受信レベル閾値を決定して（ステップＳ５２）、ステップＳ２１で受信レベルが決定された閾値未満か否かを判定し、その判定結果に応じて、受信レベルが閾値未満の場合にはステップＳ２２で電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオンにし、受信レベルが閾値以上の場合にはステップＳ２３で電力増幅器１のＰＩＮダイオードＤ１をオフとする。

一方、ステップＳ５１でＱｏＳ制御の有無を確認した後、ステップＳ３で２ＧＨｚ帯での送信要求と判定され、さらにステップＳ８でハイブリッド動作と判定された場合には、同様に、図１５に示した受信レベル閾値テーブルから、ステップＳ５１で確認したＱｏＳ制御の有無に対応する受信レベル閾値を決定して（ステップＳ５３）、ステップＳ２１で受信レベルが決定された閾値未満か否かを判定し、その判定結果に応じて、受信レベルが閾値未満の場合にはステップＳ２５で電力増幅器２のＰＩＮダイオードをオンにし、受信レベルが閾値以上の場合にはステップＳ２６で電力増幅器２のＰＩＮダイオードをオフとする。

本実施の形態では、図１５に示したように、受信レベル閾値をＱｏＳ制御がある場合はＱｏＳ制御がない場合よりも高く設定したので、ハイブリッド動作において、ＱｏＳ制御がある場合に、送信レベルを高くして受信Ｃ／Ｎを良くする際に、電力増幅器１または２のＰＩＮダイオードを確実にオンすることができる。したがって、ハイブリッド動作時にセカンダリ受信回路に回り込む不所望なノイズをより効率よく、しかも確実に低減することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、電力増幅器の出力整合回路に整合特性変更回路を選択的に接続するスイッチング手段としてＰＩＮダイオードを用いたが、他のダイオードスイッチやトランジスタスイッチ等の半導体スイッチ、あるいはリレースイッチ等を用いることもできる。

また、ハイブリッド動作可能な受信周波数帯域に応じた複数の整合特性変更回路を、それぞれスイッチング手段を介して出力整合回路に選択的に接続可能に設け、ハイブリッド動作の受信周波数帯域に応じて、対応する整合特性変更回路を接続するように構成することも可能である。

さらに、本発明に係るマルチバンド無線通信装置は、上記実施の形態で示した携帯電話端末に限らず、ある周波数帯域で送信動作を実行しながら、他の周波数帯域で選択的に受信動作を実行するハイブリッド動作可能な携帯型あるいは固定型のマルチバンド無線通信装置に広く適用することができる。

本発明の第１実施の形態に係るマルチバンド無線通信装置としての携帯電話端末の要部の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す８００ＭＨｚ帯システムのプライマリ回路における電力増幅器の回路構成を示すものである。 図２に示す電力増幅器の利得特性を示す図である。 第１実施の形態における電力増幅器の送信電力とＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧との関係を示す図である。 第１実施の形態における比較電圧テーブルを示す図である。 第１実施の形態の動作を示すフローチャートである。 第２実施の形態における比較電圧テーブルを示す図である。 第２実施の形態の動作を示すフローチャートである。 第３実施の形態に係る携帯電話端末の要部の概略構成を示すブロック図である。 第３実施の形態の動作を示すフローチャートである。 第４実施の形態における送信レベル閾値テーブルを示す図である。 第４実施の形態の動作を示すフローチャートである。 第５実施の形態における送信レベル閾値テーブルを示す図である。 第５実施の形態の動作を示すフローチャートである。 第６実施の形態における受信レベル閾値テーブルを示す図である。 第６実施の形態の動作を示すフローチャートである。 従来の電力増幅器の構成を示す図である。 従来の電力増幅器における利得特性を示す図である。 ハイブリッド動作可能なマルチバンド無線通信装置としての携帯電話端末の要部の概略構成を示す図である。

符号の説明

１，２ 電力増幅器
１１，２１ 整合特性変更回路
１２ 比較端子
１５，２５ 制御手段
Ｄ１ ＰＩＮダイオード
２２ 制御信号端子
５２ 入力端子
５３ 入力整合回路
５４ 前段増幅回路
５５ 段間整合回路
５６ 後段増幅回路
５７ 出力整合回路
５８ 出力端子
５９ 電源端子
６０ バイアス回路
６１ 基準電圧端子
６５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７４，８４ デュープレクサ
７５ アンテナスイッチ
７６ メインアンテナ
７７，８７，９４，９６，９８ ローノイズアンプ
７８，９３ ８００ＭＨｚ帯受信フィルタ
８８，９５ ２ＧＨｚ帯受信フィルタ
９７ ＧＰＳ受信周波数帯受信フィルタ
８９ 計測用コネクタ
９１ サブアンテナ
９２ トリプレクサ

Claims (3)

1. 第１の周波数帯域で送信動作を実行しながら、第２の周波数帯域で受信動作を実行するマルチバンド無線通信方法であって、
   前記第１の周波数帯域で送信動作を実行しながら、前記第２の周波数帯域で受信動作を実行する場合、前記送信動作を実行する電力増幅器の利得特性が前記第２の周波数帯域で利得が低下するように、当該電力増幅器の出力整合回路に整合特性変更回路を接続して利得特性を変更することを特徴とするマルチバンド無線通信方法。
2. 前記第１の周波数帯域で送信動作を実行しながら、前記第２の周波数帯域で受信動作を実行する場合であって、前記電力増幅器の設定送信レベルが予め設定された送信レベル閾値を超えるときに、当該電力増幅器の出力整合回路に前記整合特性変更回路を接続して利得特性を変更することを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド無線通信方法。
3. 電力増幅器を含む送信手段と、該送信手段による送信信号の周波数帯域とは異なる周波数帯域の信号を受信する受信手段とを有し、前記送信手段による送信動作を実行しながら、前記受信手段による受信動作を選択的に実行するマルチバンド無線通信装置であって、
   前記電力増幅器の出力整合回路にスイッチング手段を介して選択的に接続可能に設けられ、該電力増幅器の前記受信手段の周波数帯域における利得を低下させる整合特性変更回路と、
   前記送信手段による送信動作を実行しながら、前記受信手段による受信動作を実行する場合、前記電力増幅器の出力整合回路に前記整合特性変更回路を接続するように前記スイッチング手段の駆動を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするマルチバンド無線通信装置。

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