JPH08116276A - 送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送信用の電力増幅器の出力信号を効率的に空
中線から放射出力し得る。 【構成】 電力増幅器１と空中線共用器２との間にリア
クタンス素子などからなる移相回路６を備えている。更
に、空中線共用器２と整合回路３との間にもリアクタン
ス素子などからなる移相回路７を備えている。これらの
移相回路６、７は、電力増幅器１の負荷に対して、電力
増幅器１の出力及び効率が最大となるように負荷インピ
ーダンスの位相を最適に調整し得るように構成している
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は送信装置に関し、送信
効率の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話装置の送信回路において
は、空中線から効率良く電力を放射する手段として、空
中線とそれ以外の回路とのインピーダンスなどの整合を
とるための整合回路が一般に備えられている。

【０００３】そこで、図２は一般的な送信装置を構成図
である。この図２において、バッテリ５から直流電力が
電力増幅器１に与えられている。電力増幅器１は送信信
号を電力増幅して空中線共用器２に与える。空中線共用
器２は電力増幅された送信信号を整合回路３へ与える。

【０００４】この整合回路３は空中線４とのインピーダ
ンス整合などをとりながら空中線共用器３からの送信信
号を空中線４へ与える。空中線４は与えられた送信信号
を電磁波として放射するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
携帯電話装置の小型化、軽量化に対する要請に伴いバッ
テリ５に対する小形化も進められている。つまり、バッ
テリ容量が小さくなったとしても、空中線４からの放射
特性を劣化させるわけにはいかない。この結果、整合回
路３で整合させるだけでは消費電力が大きくなり、電力
増幅器１の最大出力は得られたとしても、最適効率が得
られないため、小型の容量のバッテリが使用できない問
題があった。

【０００６】以上のようなことから、送信用の電力増幅
器の出力信号を効率的に空中線から放射出力し得る送信
装置の提供が要請されている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、送
信用信号を電力増幅する電力増幅器と、この電力増幅器
からの出力信号を空中線との整合をとって空中線に与え
る整合回路とを備え、空中線から放射出力する送信装置
において、以下のような構成で上述の課題を解決するも
のである。

【０００８】即ち、上記電力増幅器と整合回路との間に
介在する線路に、電力増幅器から整合器側をみたときの
負荷インピーダンスの位相を調整する位相調整回路を備
えるものである。

【０００９】

【作用】この発明によれば、電力増幅器と整合回路との
間の線路の、負荷インピーダンスの位相を調整すること
で電力増幅器の負荷を軽くすることができる。このよう
に負荷を軽くすることで電力増幅器は効率的に電力増幅
することができ、少ない消費電力で効率的に電力増幅す
ることができると共に、整合回路との整合をとることも
できる。更に、整合回路から空中線には電力増幅器から
の信号を最適線路状態で給電することができる。

【００１０】

【実施例】次にこの発明の好適な実施例を図面を用いて
説明する。図１はこの実施例の送信装置の概略構成図で
ある。この図１において、送信装置は電力増幅器１と、
空中線共有器２と、整合回路３と、空中線４と、バッテ
リ５と、移相回路６、７とから構成されている。この送
信装置の構成で特徴的なことは、電力増幅器１と空中線
共用器２との間にリアクタンス素子などからなる移相回
路６を備えていること。更に、空中線共用器２と整合回
路３との間にもリアクタンス素子などからなる移相回路
７を備えていることも特徴的なところである。

【００１１】これらの移相回路６、７は、電力増幅器１
の負荷に対して、電力増幅器１の出力及び効率が最大と
なるように負荷インピーダンスの位相を最適に調整し得
るように構成するものである。

【００１２】図３は図１の送信装置を更に詳細にした回
路図である。この図３において、送信装置は、電力増幅
器１と、空中線共用器２と、整合回路３と、空中線４
と、移相回路６、７と、方向性結合器８と、ストリップ
ライン線路９と、リードスイッチ１０とから構成されて
いる。尚、電力増幅器１へ電力を供給するためのバッテ
リ５は省略している。

【００１３】更に、整合回路３は、コンデンサＣ２とコ
イルＬ１、Ｌ２とから構成されている。コンデンサＣ２
とコイルＬ２とは並列接続されている。コイルＬ１は空
中線４に対して直列に接続される。

【００１４】送信信号が与えられる電力増幅器１の出力
には方向性結合器８が接続されると共に、移相回路６が
負荷インピーダンスの位相を最適に調整するために接続
されている。また、方向性結合器８は、送信信号の一部
を取り出し、且つ送信信号と受信信号との分離を行うた
めのものである。この方向性結合器８の出力は空中線共
用器２に与えられる。

【００１５】空中共用器２は、送信信号に対しては電力
増幅器１の出力から空中線４との間の系統を接続し、受
信信号に対しては受信回路（図示略）と空中線４との間
の系統を接続するように動作するものである。従って、
送信時には方向性結合器８からの送信信号をストリップ
ライン線路９と移相回路７とに与える。

【００１６】このストリップライン線路９は、高周波数
信号に対して所定のインダクタンスと、分布容量を確保
しインピーダンス調整するもので、空中線共用器２とリ
ードスイッチ１０を介して整合回路３との間に直列接続
されている。尚、このストリップライン線路は、例え
ば、銅製のプリントパターンで、幅０．２ｍｍ程度、長
さ２５ｍｍ程度のパターンで、特性インピーダンス５０
Ω程度のものである。

【００１７】特に空中線共用器２の出力に終端するよう
に接続されている移相回路７は、上述の移相回路６に加
えて、更に空中線共用器２の出力側で電力増幅器１から
見た負荷インピーダンスの位相を最適に調整するために
接続されている。

【００１８】ストリップライン線路９でインピーダンス
調整された送信信号はリードスイッチ１０を介して整合
回路３のコンデンサＣ２、コイルＬ１、Ｌ２とに与えら
れる。この整合回路３のコンデンサＣ２とはコイルＬ２
とは並列にされており、更に空中線４に対して直列に接
続されているコイルＬ１によって空中線４とのインピー
ダンス整合をとるように動作する。

【００１９】この整合回路３はインピーダンス整合した
送信信号を空中線４に与え、電波放射させるものであ
る。このような構成であるので、移相回路６、７などに
よる負荷インピーダンスの位相調整により、効率的に電
波放射させることができるものである。

【００２０】（送信装置の試験・評価）： 次に上述
した送信装置の試験を行い、評価したので以下に説明す
る。そこで、試験に使用した送信装置の試験回路図（そ
の１）を図４に示している。この図４において、上述の
図３と異なる所は、移相回路６として、コンデンサＣ０
を接続していること。更に、移相回路７として、コイル
ＬＤｕｐ ｏｕｔを方向性結合器８の出力側に接続して
いることである。

【００２１】（（コンデンサＣ０の作用））： 図５
（ａ）、（ｂ）はコンデンサＣ０の変化に対する送信装
置の消費電流の関係を表すグラフである。コンデンサＣ
０の容量は０．３ｐＦ、０．５ｐＦ、０．８ｐＦ、１ｐ
ｆと、コンデンサＣ０なしのときの特性を表している。
更に、◆印しによる曲線は周波数ｆ１＝８９８ＭＨｚに
おける特性である。『黒四角』印しによる曲線は周波数
ｆ２＝９１５ＭＨｚにおける特性である。▲印しによる
曲線は周波数ｆ３＝９２０ＭＨｚにおける特性である。
×印しによる曲線は周波数ｆ４＝９２５ＭＨｚにおける
特性である。最後に○印しによる曲線は平均値の特性で
ある。

【００２２】図５（ａ）のグラフは、ロングアンテナ、
即ち、空中線伸長時の特性図である。図５（ｂ）のグラ
フは、ショートアンテナ、即ち、空中線収納時の特性図
である。この二つのグラフから、コンデンサＣ０の値が
大きくなるほど、消費電流が小さくなることが分かっ
た。

【００２３】（（コイルＬＤｕｐ ｏｕｔの作用））：
図６（ａ）、（ｂ）はコイルＬＤｕｐ ｏｕｔの変
化に対する送信装置の消費電流の関係を表すグラフであ
る。コイルＬＤｕｐ ｏｕｔのインダクタンスは２０ｎ
Ｈ．３０ｎＨ、４０ｎＨ、５０ｎＨのときの特性を表し
ている。更に◆印しによる曲線は周波数ｆ１＝８９８Ｍ
Ｈｚにおける特性である。『黒四角』印しによる曲線は
周波数ｆ２＝９１５ＭＨｚにおける特性である。▲印し
による曲線は周波数ｆ３＝９２０ＭＨｚにおける特性で
ある。×印しによる曲線は周波数ｆ４＝９２５ＭＨｚに
おける特性である。最後に＊印しによる曲線は平均値の
特性である。

【００２４】図６（ａ）のグラフは、ロングアンテナ、
即ち、空中線伸長時の特性図である。この図から周波数
ｆ１では全体的に大きいが、コイルＬＤｕｐ ｏｕｔの
インダクタンスの変化は、消費電流に余り影響を与えて
いないことが分かる。図６（ｂ）のグラフは、ショート
アンテナ、即ち、空中線収納時の特性図である。この図
から、コイルＬＤｕｐ ｏｕｔのインダクタンスの変化
は、各周波数によって５０ｍＡ程度の影響を与え、イン
ダクタンスが小さいほど消費電流は小さくなっている。

【００２５】図７（ａ）、（ｂ）はコイルＬＤｕｐ ｏ
ｕｔの変化に対する送信装置の放射電力の関係を表すグ
ラフである。コイルＬＤｕｐ ｏｕｔのインダクタンス
は２０ｎＨ、３０ｎＨ、４０ｎＨ、５０ｎＨのときの特
性を表している。更に、◆印しによる曲線は周波数ｆ１
＝８９８ＭＨｚにおける特性である。『黒四角』印しに
よる曲線は周波数ｆ３＝９２０ＭＨｚにおける特性であ
る。▲印しによる曲線は周波数ｆ４＝９２５ＭＨｚにお
ける特性である。×印しによる曲線は平均値の特性であ
る。

【００２６】図７（ａ）のグラフは、ロングアンテナ、
即ち、空中線伸長時の特性図である。この図から周波数
ｆ１では全体的に大きいが、コイルＬＤｕｐ ｏｕｔの
インダクタンスの変化は、周波数ｆ３、ｆ４、インダク
タンス２０〜４０ｎＨでは１ｄＢ程度の放射電力に影響
を与えている。図７（ｂ）のグラフは、ショートアンテ
ナ、即ち、空中線収納時の特性図である。この図から、
コイルＬＤｕｐ ｏｕｔのインダクタンスの変化は、周
波数ｆ３、ｆ４、インダクタンス２０〜４０ｎＨでは１
ｄＢ程度の影響を与えている。

【００２７】図８は電力増幅器１に対する負荷位相と消
費電流との関係図である。この図８において、位相−３
０゜〜２５０゜に対する消費電流５４０〜４９０ｍＡが
示されている。位相−８０゜〜−５０゜において消費電
流が４９５ｍＡ程度となり、良好な値が得られている。

【００２８】図９は実施例の電力増幅器１に対する負荷
位相と放射電力との関係図である。この図９において、
位相−３０゜〜２５０゜に対する放射電力−１３．５〜
−１４．９ｄＢｍが示されている。位相−８０゜〜−５
０゜において放射電力−１３．５ｄＢｍで最大となり良
好な値が得られる。

【００２９】次に図１０の送信装置の試験回路（その
２）を用いて評価を行った。この図１０において、上述
の図３の回路と異なるところは、電力増幅器１の出力に
は方向性結合器８が接続されているものの、移相回路を
接続していない。更に、空中線共用器２に代わって、帯
域通過フィルタ１１を方向性結合器８の出力へ接続して
いる。更にまた、この帯域通過フィルタ１１の出力には
移相回路として３０ｎＨのインダクタンスのコイルを負
荷として接続している。整合回路３のコンデンサＣ２と
して１ｐＦとした。

【００３０】図１１は図１０の試験回路における負荷位
相と消費電流との関係図である。この図１１において、
●印しはロングアンテナ時、即ち空中線４を伸長時の特
性、○印しはショートアンテナ時、即ち、収納時の特性
である。この特性は上述の図８とほぼ同様な傾きを得て
いる。

【００３１】図１２は図１０の試験回路における負荷位
相と放射電力との関係図である。この図１２において、
●印しはロングアンテナ時、即ち空中線４を伸長時の特
性、○印しはショートアンテナ時、即ち、収納時の特性
である。この特性は上述の図９とほぼ同様な傾きを得て
いる。

【００３２】図１３は図１０の試験回路の空中線伸長時
における整合回路のコイルＬ２に対する消費電流の特性
図である。この図１３において、空中線伸長時（ロング
アンテナ）において、●印しはＬ１＝１５ｎＨのときの
特性図、×印しはＬ１＝１８ｎＨのときの特性図、▲印
しはＬ１＝２１ｎＨのときの特性図、○印しはＬ１＝２
３ｎＨのときの特性図である。Ｌ２は７〜１１ｎＨとし
た。

【００３３】図１４は図１０の試験回路の空中線収納時
における整合回路のコイルＬ２に対する消費電流の特性
図である。この図１３において、空中線収納時（ショー
トアンテナ）において、●印しはＬ１＝１５ｎＨのとき
の特性図、×印しはＬ１＝１８ｎＨのときの特性図、▲
印しはＬ１＝２１ｎＨのときの特性図、○印しはＬ１＝
２３ｎＨのときの特性図である。Ｌ２は７〜１１ｎＨと
した。

【００３４】このような図１３と図１４とによれば、空
中線が伸長時に消費電流が５８０ｍＡ以下になるために
は、Ｌ１＝１５〜２３ｎＨ、Ｌ２＝７〜９ｎＨ程度が好
ましい。

【００３５】図１５は図１０の試験回路の空中線伸長時
における整合回路のコイルＬ２に対する放射電力の特性
図である。この図１５において、空中線伸長時（ロング
アンテナ）において、●印しはＬ１＝１５ｎＨのときの
特性図、×印しはＬ１＝１８ｎＨのときの特性図、▲印
しはＬ１＝２１ｎＨのときの特性図、○印しはＬ１＝２
３ｎＨのときの特性図である。Ｌ２は７〜１１ｎＨとし
た。

【００３６】図１６は図１０の試験回路の空中線収納時
における整合回路のコイルＬ２に対する放射電力の特性
図である。この図１６において、空中線収納時（ショー
トアンテナ）において、●印しはＬ１＝１５ｎＨのとき
の特性図、×印しはＬ１＝１８ｎＨのときの特性図、▲
印しはＬ１＝２１ｎＨのときの特性図、○印しはＬ１＝
２３ｎＨのときの特性図である。Ｌ２は７〜１１ｎＨと
した。

【００３７】このような図１５と図１６とによれば、空
中線が伸長時に消費電流が５８０ｍＡ以下（図１３、図
１４参照）になるためには、Ｌ１＝１５〜２３ｎＨ、Ｌ
２＝７〜９ｎＨ程度が好ましく、このときの放射電力は
最低でも−１４．８ｄＢｍである。

【００３８】従って、放射電力を−１４．８ｄＢｍ以上
を満足する電力増幅器１の負荷位相は、上述の図１１、
図１２が図８、図９と特性が同じような特性であるの
で、図８、図９から負荷位相−８０゜〜−５０゜の範囲
で最大出力、最適効率が得られる。

【００３９】以上のように電力増幅器１の出力側や、空
中線共用器２の空中線接続側にリアクタンス素子を用い
た移相回路を用い、整合回路３を用いることによって電
力増幅器１の負荷位相を誘導性又は容量性に変化させる
ものである。

【００４０】（実施例の効果）： 以上の実施例の送
信装置によれば、移相回路６としてコンデンサＣ０、移
相回路７としてコイルＬＤｕｐ ｏｕｔを用い、整合回
路３の回路定数を最適に選ぶことで、任意に必要な負荷
位相にすることができる。

【００４１】即ち、移相回路６、７にリアクタンス素子
などを用いて負荷位相を変えることによって、電力増幅
器１の出力に最適な負荷位相を与えることができ、これ
によって、電力増幅器１に対して最適効率で最大出力を
行わせることができる。

【００４２】送信効率を改善することで、消費電力を軽
減し、バッテリ５に対する必要容量も軽減することがで
き、小型のバッテリを使用することも可能となる。

【００４３】（他の実施例）： （１）尚、以上の実
施例においては、整合回路３を図３に示すような回路構
成としたが、この他に例えば、図１７、図１８の回路構
成の整合回路とすることもできる。図１７の整合回路は
コイルＬ１とコイルＬ２とによるものである。また、図
１８の整合回路はコイルＬ１〜Ｌ３とによるＴ型回路で
ある。

【００４４】（２）また、移相回路６、７は、抵抗、コ
イル、コンデンサなどによる直列回路や並列回路などで
構成することもできる。必要なインダクタンスを得るた
めに誘電体素子を使用することも好ましい。

【００４５】（３）更に、空中線４は携帯電話装置の場
合、リトラクタブルアンテナを使用することで操作性の
向上や小形化を図ることができると考えられる。

【００４６】（４）更にまた、整合回路３は空中線伸長
時と、収納時で整合状態を切り替えたり、また２種類の
整合回路を備えるものであってもよい。

【００４７】（５）また、上述の実施例では送信装置と
して説明したが、空中線共用器２を備えていることから
空中線４を送受共用とし、更に受信回路を備えることで
送受信装置として実現することもできる。

【００４８】

【発明の効果】以上述べた様にこの発明の送信装置は、
電力増幅器と整合回路との間に介在する線路に、電力増
幅器から整合器側をみたときの負荷インピーダンスの位
相を調整する位相調整回路を備えるこで、効率的に送信
信号を放射出力させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の送信装置の概略構成図であ
る。

【図２】従来例の送信装置の構成図である。

【図３】実施例の送信装置の詳細機能構成図である。

【図４】実施例の送信装置の評価試験回路図（その１）
である。

【図５】実施例の電力増幅器に対する負荷容量と消費電
流との関係を表す特性図である。

【図６】実施例の電力増幅器に対する負荷コイルＬＤｕ
ｐ ｏｕｔのインダクタンスと消費電流との関係を表す
特性図である。

【図７】実施例の電力増幅器に対する負荷コイルＬＤｕ
ｐ ｏｕｔのインダクタンスと放射電力との関係を表す
特性図である。

【図８】実施例の電力増幅器に対する負荷位相と消費電
流との関係図である。

【図９】実施例の電力増幅器に対する負荷位相と放射電
力との関係図である。

【図１０】実施例の送信装置の評価試験回路図（その
２）である。

【図１１】実施例の評価試験回路図（その２）による負
荷位相と消費電流との関係図である。

【図１２】実施例の評価試験回路図（その２）による負
荷位相と放射電力との関係図である。

【図１３】実施例の評価試験回路図（その２）の空中線
伸長時における整合回路のコイルＬ２に対する消費電流
の特性図である。

【図１４】実施例の評価試験回路図（その２）の空中線
収納時における整合回路のコイルＬ２に対する消費電流
の特性図である。

【図１５】実施例の評価試験回路図（その２）の空中線
伸長時における整合回路のコイルＬ２に対する放射電力
の特性図である。

【図１６】実施例の評価試験回路図（その２）の空中線
収納時における整合回路のコイルＬ２に対する放射電力
の特性図である。

【図１７】他の実施例の整合回路の回路図（その１）で
ある。

【図１８】他の実施例の整合回路の回路図（その２）で
ある。

【符号の説明】

１…電力増幅器、２…空中線共用器、３…整合回路、４
…空中線、５…バッテリ、６、７…移相回路、８…方向
性結合器、９…ストリップライン線路、１０…リードス
イッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信用信号を電力増幅する電力増幅器
   と、この電力増幅器からの出力信号を空中線との整合を
   とって空中線に与える整合回路とを備え、空中線から放
   射出力する送信装置において、 上記電力増幅器と整合回路との間に介在する線路に、電
   力増幅器から整合器側をみたときの負荷インピーダンス
   の位相を調整する位相調整回路を備えることを特徴とす
   る送信装置。